全 文 ：种子 s e o d9 9 1 2年 第 6 期 (总 6 2期)
· 译文 ·
从易变山羊草获得的根瘤线虫的抗性
导人普通小麦的研究
MQ Y U
摘 要
普通小麦不具有人们所知的对禾谷类作物根瘤线虫的抗性基因 ( Mel oi do gy n e nas a) i, 在普通小麦品种中国
春与山羊草杂交后代的 1号株具有山羊草亲本的完全抗性 . 在这杂交的新材料中包含有一个显性抗性 ,基因当根
瘤线虫 ( m · na as i) 侵染根而生长受抑制时 , 不出现根瘤 。 细胞遗传研究表明 ,导入片断染色体的长度 ,也正是它 自
己减少基因的部分 。无论是杂合体还是纯合体情况下都说明减数分裂行为或者染色体的稳定性方面 , 均无不良影
响 。 墓因导入小麦这一重要 问题是值得研究的 。
材料和方法 :
用小麦品系中国春作母本与易变山羊草 A e V ar i汕山 , .飞号杂交 。 杂种第一代成功地用品种 R o d e r 和 L u t in
复交两次 。 一次复交后代的第二株自花授粉至 F , 代 , 和用 I一 ut : n 回交 F 3 代 (见图 1)
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乏0 株 Z n 二 4 2
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9
图 1 抗性品 不培育步骤
注 : R 表示抗性植株数 ` 5 表示易感病的植株数
DOI : 10. 16590 /j . cnki . 1001 -4705. 1992. 06. 069
种子 se e d 2 1 9 9年 第6 期( 总6 2 期
对以上材料各代进行细胞学研究 , 染色体计数是采用标准的孚尔根技术 , 减数分裂中期的第一阶段用 1%醋
酸品红渗入固定剂 (3 : 1) 将 C ar no y , s 固定 .
用 0 . 2% H g cl : , 95 %的酒精配成消毒液对种子进行消毒 , 然后将种子! 于琼脂作培养基 (2 兔l/ )的培养皿上 ,
使其生长 , 对这些技术佩斯一底吉在 1 , 84 年作了叙述 . 染色体的计数从第一条根的发育开始进行 ,当 3条胚根的
长度在 1 . 5一 c3 m 的时候 , 这些幼苗就用在 L e R h en 收集的一个 M · an as i根瘤线虫稚虫进行接种 . 在每一个培
养皿中 70 条稚虫的周围用注射器注满了琼脂 , 这些培养皿放在通风的实验室里 ,温度在 20 一 21 ℃以下 ,光照控
制在 16 小时 , 对这些幼苗的观察和每株幼苗虫澳的计数 ,从稚虫接种 14 一21 日进行 . 盆栽在温室中的每株幼革
有 0 . 1或 2个虫套的为抗病株 .
抗性品系的选择
小麦品系中国春 Res cl er 和 rL t in 是线虫良好寄主 . 很少见在每株幼苗上结了一个或二个虫痰 ,这些植株是
从种间杂种回交 1代的后代中选择出来的 ,大多数情况下没有虫澳 ,有时有 1个虫澳 。 第二种情况 ,植件有二个虫
蜜 (回交二次的 F : 和 F S ) ,在二个相应的试验中 ,它们的抗性表现为虫澳比感病对照形成的少得多 ,它们的后代具
有抗性 。 每代入选材料的系谱见图 、 。
中国春与易变山羊草 1号杂交一代 lF 显示了与抗病亲本对根瘤线虫具有同样的抗性 。 回交 1次的具有 56
条染色体的 6号植株与 rL it n 回交 ,从回文 2次的 4号株系中 , 只得到 1株 (6 . 4 9) 具有 47 条染色体无虫岌类型 。
从这后者的自花授粉后代中选出的 20 株用于分析 。 抗性分离表现为显性基因 (护一 0 . 26 7) 见表 1 , 具有抗性的 祠
株中 , 株号为 6 . 4 9 . 17 和 6 . 49 . 18 , 具有 46 条染色体 , 使其自交 。
在二次回交的 F 3 、 F . 和 F S 中观察了 6 . 49 . 18 的后代 ,在每代中 ,全部植株都具有抗生 ,均为 42 条染色体 ,
6
.
4 9
.
17 的自交后代的 20个单株进行抗性试验 。 它们中的 13株具有抗性 ,包括与肠 it n 杂交的具有 4 条染
色体的 6. 4 9 . 17 . 3号植株 。 3次回交的 lF 中的 7株均发现有抗性 ,包括具有 42 条染色体的 6 . 49 . 17 . 3 . 3号植株 。
这个植侏的自交后代抗性分离为 : 7抗 , 3感 。 进一步证明只有一个抗性基因 。
表 1 , 中国春与易变山羊草 ,号杂交后代感病或抗病株系的分离结果
植 染色 杭病植株 感病植株 方式 X . P
株 体数数 抗病 虫皮数 /株 感病 虫疾数 /株
全距 株数 均科 全距
F x e 3 x A e V
a r l 20 3 4一 3 6 2 O 0 . 1 0一 l
中国春 2 0 4 2 2 0 2 1 . 6
易变山羊草 1号 20 2 8 2 0 0。 l 0一 1
以二苦 4 4 4 7 1 0 O 3 6 . 3
1
_
u t i n 11 4 2 l 1 弓 5
BC: 的 F: 20 ; 3一 5州 14 0 . 4 0 _ 2 6 9 . 0
I u t i n 13 4 2 13 1 2 5
B C : ( l )的 F 3 ( 6 . 4 9 . 1 8 ) 20 4 2 _ 4 8 2 O 0 . 1 0 _ l
l u t i n 19 4 2 l夕 7 . 0
B C: ( 2 )的 F ; 7 4 2 7 0 0
2 3目舰 7 4 2 7 3 2。 0
E〔 : ( 3 )的 F。 l 9 4 2 l 9 0 . 3 0 _ 2
L u t i n 2 0 4 2 2 0 2 7
.
9
B C: ( l )的 F, ( 6 4 9 . 1 7 ) 2 O 4 3 _ 4 6 l 3 0 0 7 10 . 6
B〔 : 3 ( 2 )的 F l 7 阵1一 4七 7 0 0
BC
: ( 3 )的 F : l O 4 2 7 0 . 4 O一 l 3 3 4 . 3
注 :供试材料后面括号中的数字是同时用中国春作对照的测验次数
包括易变山羊草 1号在内的杭性材料 ,表明有二种类型的抗性 ,在同一品系中 ,根与寄生物接触不形成虫痪 ,
和植株显示出 : I 一生长停滞 ,或 I 一生长正常 。 有时 ,在同一植株的根部可以观察到二种抗性类型 。 当根部停止
一
64
-
种子 s e e d 19 9 2年 第 6 期 (总 6 2期 )
生长的时候 , 可以看到幼苗的反应 , 很可能是当大量根瘤线虫的稚虫在侵入的部位被此靠近 , 由于侵入植株根部
稚虫数量不同 , 导致以上两种类型 。
除了回交二次的 F , 和 F : 外 , 每代入选植株在减数分裂中期分析染色体配对情况 。
中国春与易变山羊草 1 号杂种 F , 大多数为 3 5 条染色体 又~ 30 61 , 单价染色体 ) ,具有 56 条染色体的一次
回交的 6号植株 , 有较同水不联会染色体 又1 9 . 50 , 单价染色体 ,每个细胞平均有 2 . 5个多价体 , 在二次回交的 F 3
代中 6 . 4 9 . 17 . 3 号植株 (2 n 一 4 4) 仍然是有规律的二条未配对的染色体 , 而在 6 . 49 . 18 . n 号植株却有一次减数分
裂儿乎象小麦品系中国春和 rL t in 一样有规律 , 在 以后的二个世代中入选植株的线胞染色体的配对按配对臂的
平均数来进行计算 , 用对照与它进行比较 。 特别是入选植株染色体数为 2n ~ 42 的花粉母线胞花粉量大 。
表 2 中国春与易变山羊草杂交后代选择的抗性植株及其视本的配对染色体减数分裂
材 料 染 线 染色体联会 (平均数 /每细胞 )
F 一e s 丫 A e V a r n o l 色 胞体 数 I 1 I W 配对褚
r 口
口 合计 棒状 环状
2
.
2 6 3 5 9 0 3 0 6 1 2
.
0 9 2
.
0 7 0
.
0 2 0
.
0 6 0
.
0 6
B C I ( n o 6 ) 5 6 6 19
.
5 0 14
,
1 7 7
.
0 0 7
.
1 7 1
.
8 3 0
.
6 6 2 7
.
6 4
B C : 的 下: ( 6 、 4 9 、 17 和 6 、 4 9 、 1 8 ) 4 6
B C : 的 F 3 ( 6 、 4 9 、 1 8 、 1 1 ) 4 2 7 4 0 . 3 0 。 2 0 . 8 5 2 . 5 4 18 。 3 1 3 9 . 1 6
( 0一 2 ) 。 。 ( 2 0一 2 1 ) ( 0一 7 ) ( 14一 2 1 )
BC
: 的 F ; 〔6 、 4 9 、 1 8 、 1 1 、 4 ) 4 2 5 4 Q . 0 7 Z Q . 9 6 2 . 3 1 18 . 6 5 3 9 . 6 1
( 0一 2 ) ( 2 0一 2 1 ) ( 0一 5 ) ( 16一 2 1 )
B ( : : 的 F : ( 6 、 4 9 、 18 、 1 1 、 4 、 8 ) 4 2 5 5 0 . 0 7 2 0 . 9 3 1 . 9 5 1 8 , 9 8 3 9 . 9 1
( 0一 2 ) ( 2 0一 2 1 ) ( 0一 5 ) ( 1 6一 2 1 )
BC
: 的 F 3 ( 6 、 4 9 、 1 7 、 3 ) 4 4 2 5 2 . 1 6 20 . 8 4 3 . 8 8 1 7 . 0 8 0 . 0 4 3 8 . 16
奋
( 2一 4 ) ( 19 . 2 1 ) ( 1 . 8 ) 1 3一 2 0 ) ( 0一 1 )
B C , 的 F , ( 6 、 4 9 、 17 、 3 3 ) 4 2 4 7 0 . 04 2 0 . 98 2 . 0 9 18 . 9 8 3 9 . 8 7
( 0一 2 ) ( 2 0一 2 1 ) ( 0一 5 ) ( 1 6一 2 1 )
B C
: 的 F , ( 6 、 4 9 、 17 、 3 、 3 、 9 ) 4 2 5 9 0 . 14 20 . 9 3 1 6 1 1 9 . 3 2 4 0 . 2 5
( 0一 2 ) ( 2 0 _ 2 1 ) ( 0一 7 ) ( 1 4 _ 2 1 )
易变 山羊草 l 号 2 8 5 7 丫 1 4 . 0 0 1 . 7 9 1 2 . 2 1 2 6 . 2 1
( 0一 4 ) ( 1 0一 14 )
C S 4 2 5 0 0
.
08 2 0
.
9 6 1
.
5 6 19
.
4 0 4 0
.
3 6
( 0一 2 ) ( 2 0一 2 1 ) ( 0一 5 ) ( 1 6一 2 1 )
I r t i n 4 2 6 4 2 1
.
0 0 0
.
9 2 2 0
.
0 8 4 1
.
0 8
( 0一 4 ) ( 17一 2 1 )
注 : * 表示平均数 , * * 表示全距 , C S 表示中国春
讨 论
中国春与易变山羊草 1号 F , 的有期望染色体数 2n ~ 35 (染色体组 A B D R S V ) ,它们的花粉母细胞减数分裂
配对情况 ,与 1 9 7。年吉希和奎克报道相一致 , 配对染色体总数非常少 , 小麦染色体和山羊草染色体间能观察到的
·
6 5
·
种子 , 。 。 d 1 9 9 2 年 第 6 期 (总 6 2 期 )
二 价染色体极少 ,这表明发现抗线虫的重组系的可能性小 , 可在后代的附加系中选择抗性基因型 。
源于纯合抗线虫品系仔 . 49 . 1 8 . n . 4) 二次回交的 F 3 , F . 和 F : 中发现所有植株均具有抗性 , 因此 6 . 49 . 18 的
二次回交的 F : 植株是纯合抗线虫的 。 1 号植株的 F , 、 F正。 进行减数分裂染色体配对研究 , 表明减数分裂的规律类
似中国春或 L rt in ,说明对引入的遗传信息的纯合 , 对配对无不良效应 。 因此 .外凉基因导入的本质不作进一步评
述 .
从 6 、 4 9 、 1 7 、 3 二次回交的 F , 和 rL t in 杂交得到三次回交 F , 代中选出抗线虫植株 ,它们是具显性抗性荃因的
杂合体 ,包括 6 、 4 9 、 1 7 、 3 、 3 在内的具有 42 条染色体的植株中 ,观察减数分裂行为是有规律的 。 在减数分裂中期 1
花粉母线袍 13 %的染色体很明显地形成 21 个环状二价体 。 这清楚的表明 ,役有导入易变山羊草 1号贷有抗性的
整条染色体或染色体臂 . 一个短的染色体片段导入了小麦 , 结果片段染色体的坑性植株 , 它的同深染色体的配对
总的来说没有影响 。 其结果使后代的抗性在染色体中是稳定的 , 在二次回交的 F , 和 F。 以及三次回交的 F , 和 F :
的所有植株发现了整倍体 ( Z n 二 42 ,染色体 ) 。
外源染色体导入的本质尚未确定 , 它们是自然形成的或者是通过同源染色体重组引起的呢 ? 米尔等 ( 1 9 88
年 )报道过对在 A e C o m o se z M 染色体和它们小麦同源染色体之间自然形成染色体易位的 。 非罗伯逊氏易位出
现的颇率是比交高的 ,从中国春与山羊草 1 号杂交 F : 发现减数分裂配对出现的频率是比交低的 ,染色体的导人
可能是自然易位形成的 。
抗性植株是杂交后 代哪一世代发生传递的呢 ? 在二次回交的 F : 代观察到从抗性分离为 14 株抗病 , 6 株感
病 , 符合 3 : 1 的比率 , 这种情况出现的概率高达 60 肠 (见表 1 ) 。
一次回交的 F ; 中出现重组或易位 。 可能在一交次回文中仅有 4 株中的 1 株外 ,在二次回交的 F , 中发现有抗
性株 。 因此在二次回交的凡 中的分离表明 , 在抗性基因易位中没育晴变 。 在任何情况下 , I、 irt n 与杂合植株间的双
列杂交的大胜后代有必要进行深入的研究和分析 .
在易变山羊草 1号中 ,根据 M . an as i的特性筛选抗性品系 ,这类似于抗性转育 。我们用感病的易变山羊草品
系与作为抗性视本的 1号品系间杂交 , F : 代的抗性分离进行分析 ,作为拟定中的计划 .
现在得到 一个深于一次回文的另一植株的双体易位系 ,携有附加配对的抗性荃因 (未发表资料 ) , 生化研究表
明 , 在重组系中具有和同浑组的外潭信息 。
用 1碑 rt in 进行多次回交 ,选育抗性的等荃因系 。 此后把 rL it n 种在根瘤线虫病困 ,鉴定耐线虫类型 ,在应用小
麦育种前鉴定耐线虫类型 ,在应用小麦育种前鉴定渐渗杂文 ,对农艺性状无不良影响 . 因此 ,我们能采取措施抑制
根瘤线虫对小麦产 t 的影响 . 直到现在尚无表现抗根瘤线虫病的品种 .
朱志强 、 赵讲芬 、 周光艺 (贵州农学院 )( 贵州省种子公司 )泽自农学 ( 1 9 9。 ) 6 , 4 51 一 456 , 作物改良 。
(上接 4 6 页 )
表 3 冬播 .陕 ZA ”育性变异情况调查表 (二 )
注 : “ 陕 ZA ” 播种期为 19 91 年 12 月 10 日 .
日期 (月 、 日 ) 4 1 4 4 , 2 4 . 2 1 4 . 22 4 , 2 3 4 . 2 7 4 . 28 4 . 3 0 5 . 1 5 。 4 5 . 6 5 . 9 5 . 1 1 合计
总花敬 (朵 、 亏0 1 1 1 19 9 1 7 5 2 2 3 1 33 0 9 5 5 1 0 4 3 9 2 6 14 12 1 1 34 7 9 8 4 4 8 8 8 44
致 f朵 、
占%
18 2 4 5 7
2 1 06 2 8
。
6
1 4 2
1 8 0
10
.
3 0
数 (朵 )
占%
22 3 13 3 0 9 5 5 10 4 3 9 2 6 14 1 2 1 13 4 79 8 4 4 8
10 0 1 0 0 10 0 10 0 10 0 1 0 0 10 0 10 0 1 0 0
2 3
8 72 7
粉有无花