全 文 ：第 2 1卷 第 2期
199 5年 3月
作 物 学 报
A CT A A GR N O O M IC A SN I I C A
V ol
.
2 1
M
r a
. ,
N o
.
2
199 5
p hl b 基因对普通小麦 x 易变山羊草
A e
.
v a r ia b i lis 杂种 F l 、 B C I 、 B C Z 、 B C 3
及转移抗禾谷类根结线虫 M . an as i
基因影响的研究
余憋群
(中国科学院成都生物研究所 , 四川成都 , 6 10 0 4 1)
J a h i e r J o s e P h P e r s o n 一D e d r y v e r F r a n e o i s e
( I N R A
,
S t a t l o n d
,
A m e l l o r a t , o n d e s P la n t e s
,
3 5 6 5 0 L e R h e u
,
F r a n e e )
提 要 e o u r to t 4 p h lb 、 e o u rt o t Z p川 b 、 e o u r t o t 与 注e . va r iab ils 杂种 F : 平均每 p M C 在
M l 染色体交叉数江 t a )分别为 15 . 18 、 1 1. 62 、 1 6 7 。 杂种 r 」育性极差 , 自交不结实 。 e o u rt o t 4
p h lb
、
e o u r t o t 2 p h lb 与 通。 . , a r ia 占ils 杂种 F l 回交难 , 回交结实率仅分别为 0一3% 、 z . 6 6o’ : B C I
植株染色体少 , 93 . 1% 的植株为 2n ! 35 一科 , 且减数分裂行为极不规则 。 在 ZP h lb x A e . , ar ia ib ils
x Zp hl b ` P h x P h B C 3群体中可获遗传性较稳定 、 育性较正常 、 对 M . n a as i抗性一致的重组系或
易位系 。 而 c o ur t ot x A e , ar ia b il is 杂种 F l 回交较易成功 (6 . 8 1% ) 。 93 . 8% 的 BC I 植株染色体数变
化在 Zn 二 4 7一 56 , B C 3 中仅获抗 材 . n a a s i 单体附加系 。
关键词 A e . v a r ia b i ils ; 材 . n a a s i ; p h l b 突变体 ; R k n 一m n l ; 部分同源配对 : 基因重组
小麦 p h lb 突变基因具有强烈诱导小麦与近缘种属部分同源染色体配对作用 f’ 、 4 、 7 · “ 2] 。
自 se ars 通过 x 一射线处理中国春 (c s) 花粉获得 p h lb 突变体以来肆’ l , 利用 p h lb 突变体对小
麦近缘种属优良基因进行间接遗传转移 , 国内外已有成功报道 .13 7 ]。 然而 , 在外源基因直接
遗传转移上 , 虽然国内外 已有 p h lb 突变体与多种山羊草杂交 , 获杂种 F l 、 BC , 种子 的报
道 ’` 、 4 、 7 ] , 但至今尚未见采用直接遗传转移法转移外源优良基因的成功例子 ; 亦未见 p h lb
基因对远缘杂种后代 B C Z 、 BC : 影响的报道 。
禾谷类根结线虫 五了召lo ide 邵 ,n o n as is 为麦类土传线虫 , 危害严重地区可导致小麦 、 大麦
产 量损失 70 % 以上 19] 。 然 而 , 在小麦属 内未 发现抗性 材料 , 仅 月 ge il 叩 , var ia b l’k 、 A .e
u次石e lu la t。 、 场 r de u m v o lg a r。 、 万 . e人i le n s 。 等对 材 . n a a s i具有抗性 [, 、 ’ ” ]。 注。 . , a r i a石1115 抗根
结线虫 M . an as i根结形成是由一对显性基因 R k n 一m ln 控制 25I] 。 本研究目的是通过 p h lb 突
变体与 A o . va r ia ib ils 杂交 , 探索利用 p h lb 突变基因对 R k n 一m ln 基因直接遗传转移的可能
性 , 以及 p h ht 基因对远缘杂种后代 B C I 、 B C Z 、 B C 3 的影响 。
收稿 口期 : 1 9 2一 10一05 , 终审完毕 日期 : 19 94 一 0】一 20
2期 余惫群等 : pi h b基因对·一影响的研究
1 材料与方法
注 e . va ra i bs i l (Z n= 28
,
u u s
v
s
v
)
, 普通 小麦 C o u r t o t Zp h lb (Zp h lb ) 、 C o u r t o t 4 p h lb
(4 p h lb )
、
C o u r t o t ( p h ) (不抗 M . n a as i) 均由法国农科院雷恩作物改良所提供 。 C o u rt o t Zp h lb
和 C o u r t o t 4 p h lb 分别来自杂种 F , C o u r t o t m o n o S B x C S p h lb 与 C o u r t o t m o n o S B 回交
二 、 四次后代群体 。
供试材料种植在温室盆钵中 。 C o u r t o t Zp h一b 、 e o u r t o t 4 p h lb 、 C o u r t o t 为母本分别与
」。 . , a r .al 石.ls 杂交 。 e o u r t o t Zp h lb 、 e o u r t o t 作父本再与杂种 F , 回交获 B C , 、 B C Z 、 BC 3 。
杂种 F l 、 B C ,植株授粉一天后用 l o m g / L 赤霉素处理柱头 。
植株根尖染色体观察采用 F eu lg en 法 。 固定适期花药于酒精冰醋酸:(3 1) 固定液中 , 1%
醋酸洋红中压片 , 改良苯酚品红复染观察减数分裂行为 。
根结线虫 M . an as i 抗性鉴定按照 eP sr o n 一D de r vy e r 方法 [` 71。 凡根系无根结或只有一小
根结 , 则为抗性植株 。
在 回交群体中 , 选择染色体数 、 染色体配对较正常且具有抗 M . n as i 性状的植株作供
试材料 。
2 结果与分析
2
.
1 杂种后代植株染色体配对情况 、 染色体数和回交结实率
2
.
1
.
1 杂种 F l
C o u r t o t Zp h lb (Zp h lb )
、
C o u r t o t 4 p h lb (4P h lb )
、
C o u r t o t ( P h )与 A e . va r ia b ils 杂种 F , 绝
大部分植株 为异 源 五倍体 (2 n 二 x5 二 35 , A B D U vs ) , 但也有亚倍体 (2 n = 34 )和 超倍体
( Z n = 3 6 )
。 本研究仅用 Zn = 3 5 植株 。
由表 1 可见 , 杂种 F I 染色体配对情况差异极大 。 杂种 F l Zp h lb x A e . va r ia b l’is 平均每
个花粉母细胞 (P M C )有 20 . 74 条染色体形成二价体 、 多价体 。 二价体多为棒状二 价体 。
84
.
1% 的 PM C 有 1一 6 个多价体 (三一六价体 ;) 染色体交叉数 X( t a) 为 l . 6 2( 图版 I一 l)o
4P hl b
x A o
.
va r ia ibl is 杂种 F ; 平均每个 PM C 配对染色体数高达 25 . 4 , 94 . 0% 以上的 PM C
具 1一6 个多价体 , 多为三价体 、 四价体 。 x at 达 巧 . 18 (图版 I一2) 。 然而 , P h x A e . v ar ia b ils
杂种 F 135 条染色体在 12 % 的 PM C 中为单价体 , 平均只有 .2 90 条染色体形成二价体 , 多价
体极少见 , x t a 仅为 1 . 6 7 (图版 I一3 ) 。 由此可见 , C o u rt o t 4 p h lb 、 C o u rt o t Zp h lb 、 C o u r t o t
分别为高、 中、 低部分同源染色体配对型 。
2
.
1
.
2 回交 B C I
杂种 F , 植 株严重不育 , 自交均不结实 (表 2 ) 。 C o u r t o t 4 p h lb 、 C o u r t o t Zp h lb 与 A e ·
v a r ia b ils 杂种 F , 与 C o u r t o t Zp h lb 、 C o u r t o t 回交极难 , 结实率仅分别为 0 . 13% 、 1 . 6 6% 。
而 C o ur t ot 与低配对杂种 F 】 P h x A e . va r ia b il is 回交 , 结实率高达 .6 81 % 。
在 Zp h lb x 通 e . v a r ia b ils x Zp h lb 、 p h 回 交 B C , 群 体 中一 , 29 观 察株 染色 体数 为
Zn = 3 5一54 , 9 3 . 1% Z n = 3 5一4 (图 4 a (图版 I一4 的示意图 )) : 4 p h lb x A e . v a r ia b l’is x p h 中 , 2
株分别为 2n 二 38 和 41 。 其中 Zn = 38 植株抗 M . an as i , 但生长不正常 、 枯死 , 故无后代研
究结果 。 对照 群体 P h x A e . va r l’a b ils x P h 中 , 犯 观察株染色体数为 Zn 二 42 一 56 , 其中
93
.
8% 的植株为 Z n 二 4 7一5 6 (图 4 b (图版 I一4 的示意图 ) )。
作 物 学 报 2 !卷
染色体 数
不意图 C BI 植株染色体数分布
(图版 I一 4的示意图 )
D一a g ra m Ds l t ri bu tio o n fe ho rmo s o m e
u nm beo r f BC I p la n ts
·
a
.
C o u r to t ZP h b !X月 e . va ra l bi ls i XC o u r to t Z P h lb,
C o u r t o t
.
b
.
C o u r t o t x A e v a r ia b i l is x C o u r t o t
Zp h lb X A e
.
v a r ia b i l is X Zp h lb 和 Z Ph l b x , : , .
v a r i a b i l is X P h B C I 抗 M . n a a s i 植株减数分裂才; 为
极不规则 , 单价体 、 多价体水平很高 , 92 % 以 仁
的 PM C 仍形成 1一 3 个多价体 , 但前者在二价体 、
多价体 、 x at 方面都高于后者 (图版 I一 5 、 6) 。 而
p h X A e
·
v a r ia b i l is X p h B C ; 植株中二价体多 , 部
分 PM C 中可观察到 21 个二价体 (图版 I一 7) 。 但多
价体数高于其杂种 F l (表 l) 。 这可能是小麦染色体
相互易位产生的结果 。
2
.
1
.
3 回 交 B C Z
Zp h lb X A e
.
v a r ia b ils
X p h 和 Zp h l b X A e .
v a r ia b il is X Zp h lb B C I 植株 自交仍不结实 (表 2 ) 。
用 C o u r t o t 回交分别获 16 . 6 7% 、 17 . 0 3%结实率 。
而 p h X A e . v a r ia b ils X p h B C I 植株 自交和回交均
获较高结实率 ( 1 0 . 4 6% 、 2 1 . 5 4% ) 。
B C : 植株染色体数取决于 B C I 抗 M . n a is 母
本植株 。 在有 p hl b 突变体的 B C : 群体中 , 植株染
色体数变化在 Z n = 4于4 6 , 来自 Z n 二 4 1一42 , 抗线
虫 B C , 植株 , 8 0 % 以上 B C : 植株为 Z n = 4 1一4 2 。
而在无 p hl b 突变体的 B C : 群体中 , 86 .0 % 以 一上植
株为 Z n = 4 4一4 9 。
彩送遥
染 色体数 犯 n)
彭ùù生
由表 l 可见具 p h lb 的 B C : 抗 对 . n a a s i 植株染色体数与 B C I 相似 (4 0 簇 Z n ( 4 5) , 但平
均每个 PM C 形成的二价体 , 特别是环状 二价体 , X at 增加显著 , 植株减数分裂行为却仍不
规则 , 单价体 、 多价体仍较多 (图版 I一8 、 9) 。 无 p h lb 基因的 B C : 植株减数分裂行为较规
则 , 部分植株 P M C 中可见 ZI H 。
2
.
1
.
4 回 交 B C 3
B C : 植株在育性上有很大程度恢复 , 自交和回交均获较高结实率 (表 2) 。
B C : 不同株系植株染色体数分布无显着差异 , 85 % 以上植株染色体变化在 2n 二 4 1一4 。
B C : 植株减数分裂 中单价 、 多价染色体显著减少 (表 l) 。 在 Zp h lb x A o . va r ia b ils x Zp h lb
x
hP
x P h B C : 群体中 , 部分观察株 (2n = 4 2) 染色体配对较稳定 , 20 % 以上的 P M C 形成
Z l l x (图版 I一 10 ) , 且抗 M . n a a s i 。 而 p h X A e . v a r ia b il is X p h X p h X p h B C 3 中部分抗 M .
n a a s i 植株 Z n = 4 3 , 9 0 % 以上 P M C 形成 11+ 2 1 11(图版 x一 1 1): 而 Z n = 4 2 , 2 111植株均不抗
几了. 刀 a a s i 。
.2 2 杂种后代对 M . n a as i的抗性反应
A e
.
, ar ia b ils 抗根结线虫根结形成是受一对显性基因 R k n一m nl 所控制的 。 在杂种后代
中 , 只须转移单一外源染色体或单一抗性基因就可实现 A e . , ar ia ib ils 对 M . an as i 抗性转
移 。 在 雌配子方 面 , 单一外源染色体传递频率约为 .0 25 【`帐 而重组或小片段易位后 的
基因在杂合状态下其传递频率约为 0 . 50 。 因此 , 在 R k n 一m nl 发生重组或染色体小片段易位
的回交群体中 , 将约有 50 % 的植株具根结线虫抗性 。
2 期 余惫群等 :ph l b 基因对 ·一影响的研究 139
表 1 c or ut otp Z卜lb 、 Cr o ut ot4一b比 、 C o ur t ot与 A e. v ar iab il is杂种 F I、 B c一、 B CZ、 B C 3植株花粉母细胞减数分裂中期 l 染色休配对情况
T ab l l e Ch r o m o so m e c. of i gr u a如 15 of P M C s at Ml 加 l P a. t s ofh 沙 dr F i一, B C 一, B C Z , B C 3
加伽en e o urt o t Z户 lb , e o u rt o t 4 Ph lb , C o ur t o t 阴d A e
.
v a r ia b il is
组合
C o m b in a t io n
染色体数
N o
.
o f
e h r o m
o
.
I I
111 I V X t a
T o t a l 曲 @
其它
o th e r s
F l
*
Z P h lb x
*
A e
.
v a r
.
3 5 3 15 14 2 6 7名 8 7 3 5 0 . 5 3 1 . 2 1 0 2 9 0刀 4 1 1 . 6 2
*
4 P h lb x A e
.
v a r
.
3 5 2 13 9万9 7乡 2 7 2 2 0刀 0 2 3 5 0万5 0 . 0 6 1 5 . 1 8
*
P h x A e
.
v a r
.
3 5 3 8 5 32
.
10 1
.
4 4 1
.
14 0
.
3 0 0
.
0 1 1
.
6 7
B C I
Z P h lb X A e
.
v a r
.
x P h
T 一 7 4 1 2 0 13 . 15 1 1 7 0 6乃0 5 . 7 0 0名 5 0 3 5 0 10 2 0 , 5 5
T一 14 54 5 9 15 . 8 8 1 7 . 2 3 4 . 6 3 12 .6 0 0 . 8 5 0 .2 8 32 40
Z P h lb x A e
.
v a r x Z P h lb
T 一 16 4 1 3 0 6 . 8 0 14 . 17 5 . 2 3 8 .9 3 1 . 2 0 0 . 5 7 2 7 . 13
T e 17 4 2 4 9 6
.
44 15
.
78 6
.
11 9
.
6 7 1
.
1 1 0
.
1 7 2 8
.
0 0
P h x A e
.
v a r
.
x P h
T 一 10 5 5 15 1 4 一 6 7 19 . 7 3 4 . 4 0 1 5 . 33 0 . 2 0 0 一 0 7 3 5 . 6 7
T一 1 1 54 2 5 1 5 4 0 18 . 2 0 5 . 1 6 13 . 04 0
.
3 6 0
.
2 8 32
.
8 0
B C Z
Z P h l b x A e
.
v a r
.
x P h X P h
T 一7一4 4 2 3 0 6 .0 0 16 . 3 3 5 ,4 0 10乡3 0 4 3 0 . 17 0 2 7 2 9 70
T 一7一6 4 1 3 0 5 . 30 15 4 3 7 .0 3 8 4 0 0 . 6 0 0 . 7 2 0刀3 27 . 5 7
T 一 14一 15 4 4 5 3 5 . 8 1 18 . 4 3 3 , 4 7 14 . 9 6 0 . 4 2 0 . 0 2 34 . 5 1
T 一 14一2 4 4 5 3 9 3 . 10 2 0乡5 2 . 4 6 18滩9 39 3 8
ZP h lb X A e
.
v a r
. 火 ZP h lb x P h
T一 16一 1 4 1 4 0 5 .4 8 17 . 4 3 4 . 1 8 13 2 5 0 一 0 5 0 . 13 3 1 . 1 8
T一 16一9 4 3 3 9 6 . 0 0 18 0 5 5 72 12 3 3 0 . 0 3 0 2 1 3 1 ,0 5
T 一 17一 2 3 4 4 1 5 2 . 2 0 1 7 . 0 0 3 . 33 13 6 7 0 69 0 . 3 3 0 . 8 0 3 6 . 8 7
T 一 17一2 4 4 0 1 1 2夕 3 15 . 18 4 . 1 8 1 1 , 0 0 1 . 5 5 0 . 4 5 0 . 0 9 3 1 . 0 9
T 一 17一2 5 4 1 3 9 4 3 8 17 , 0 8 6 . 1 5 10 . 9 2 0 . 2 1 0 . 4 6 2 9 . 7 9
P h x A e
.
v a r
.
x P h x P h
T 一 10一 3 4 6 5 2 4 . 0 0 2 0夕2 1 .9 4 1 8 . 9 8 0 04 4 0
.
0 2
T 一 10一 8 4 6 18 4 . 1 1 2 0 一 6 7 3 . 39 17 , 2 8 0 . 1 1 0 . 0 6 38 . 33
T一 1 1一 9 4 7 3 6 9万8 1 8 . 17 2 8 3 1 5 . 3 3 0 3 6 3 4 2 2
T 一 1 1一 2 1 4 7 3 3 9 .3 0 1 8 . 8 5 3 . 6 1 15 , 2 4 3 4 . 0 9
B C 」
ZP h lb X A e
.
v a r
.
x P h x P h 火 P h
T 一7一4一2 8 4 2 6 2 3 . 4 4 1 8 . 3 7 2 . 8 7 1 5 . 5 0 0 . 56 0 . 0 3 3 5 . 10
( 2一 4 ) ( 17一 19 ) ( 0一 6 ) ( 12一 19 ) (0一 2 ) (0一 l ) ( 3 2一 3 8 )
T 一 14一2 4一4 4 3 5 0 1 ` 0 8 2 0乡6 2名0 1 8 . 16 3 9 , 12
〔l 一 3 ) (2 0一2 1) ( 0一 8 ) ( 13一2 1) ( 34一 4 2)
ZP h lb 冰 A e
.
v a r
.
X Z P h lb x Ph x P h
T 一 16一 l一 12 4 0
T 一 16一 l 一 14
T 一 16一9一 2 9
T 一 17一2 4一 5
T 一 17一2 5一2
T 一 17一 2 5 一3
2 19
( 2一 4 )
3
.
4 0
( 3一 5)
3 2 4
( 3一 5 )
1
.
6 0
(0一 3)
2 2 4
( l 一 5 )
1
.
9 2
(0一 4 )
1
.
0 0
1 8
.
6 7
( 16一 19 )
1 8
,
8 0
( 18一 19 )
1 9
.
84
( 18一2 0 )
1 6
.
4 3
( 15一2 0 )
1 8
.
94
( 17一 2 0 )
19 名6
( 18一2 1)
2
.
0 7
( l一 5 )
3 0 0
( l 一 7)
3
.
3 5
( 2一 7 )
1
.
8 6
(0一 4 )
4
.
7 6
(2一 9 )
5
.
5 9
( 3一 1 1 )
1 6石0
( 14一 18 )
15
.
8 0
( 12一 17 )
1 6
.
4 9
( 13一 18 )
14 7 1
( 12一 16 )
1 4
.
18
( 8一 17 )
14 2 7
( 10一 18 )
0
.
12
(0 一 l )
0 0 3
( 0一 l )
0
.
8 9
( 0一 2 )
0 0 6
( 0一 I )
0
.
0 4
(O一 l )
0
.
7 7
(O一2 )
0
.
18
(0一 l )
0
.
0 6
(0一 l )
0
.
14
( 0 一 l )
3 5石3
( 3 3一 3 7 )
3 4石0
( 3 1一 36 )
3 6 3 8
( 3 3一 3 8)
3 5
.
7 4
( 3 3一 39 )
3 3
.
7 6
( 2 8一 3 7)
3 4
.
3 9
( 3 1一 3 9 )
,、nō z气ù494伟、一,ù飞刁
,.
.
,J4
P h x A e
.
v a r x P h x P h x
T一 10一 3一 2 8
T一 1 1一 9一 2 7
T 一 1 1一 2 1一 30
3
.
0 6
( 3一 5 )
1
.
1 8
2 0
.
9 5
( 1 9一 2 1)
19夕 7
( 19一 2 0 )
2 0月 l
2
.
89
( 0一 8 )
1
.
9 4
( 0一 4 )
2 7 8
18
.
0 7
( 1 3一 2 1 )
18
.
0 3
( 1 6一2 0 )
18
.
13
0
.
0 2
( 0一 l )
3 9刀9
( 3 4一 4 2 )
3 8刀0
( 3 6一 4 0 )
39 0 4
3 6一 4 1
月兮x资14,、ù
41引2hP3
*
P h : C o u r t o t
,
Z P h lb : C o u r t o t Z P h lb
,
4 P h l b: C o u r t o t 4 P h l b
,
A e
.
v a r ` A e
.
v a r ia b il is
4 10 作 物 学 报 2 1苍
表 2 普通小麦 e o ut o rt、 e o ut o rt z一h拓 、 e o ut o rt4 pb lb 与 通 e .a v riab l is属间杂种回交 B C一、 B CZ 、 B C 3结实情况
T ab l eZ D
et a i七 of b a c k c r0 SB C I, B C Z a n d B C 3 se e d s p or d u c “ 0 . 加 加忱 r启e u ier c 七y b r ids o f .T a e s t i v u m c v
·
C o u l t o t
,
C o . r t o t Zp hl b a . d C ou rt
o t 4 p h lb , 油 A e . , a r ia b i l妇
回 交 B a e k e r o s s 自 交 A u t o fe e u n d a t io n
组 合
C o m b l n a t io n S
授粉小花数
N o
.
o f
fl o r e t s
结实率 S e e d s e t 结实率 S e e d s e t
N u m b e r %
小花数
N o
.
o f
fl o r e t s N
u m b e r %
BC I
*
Z P h lb X
*
A e
.
v a r 义 ZP h lb
,
* P h 27 6 6 4 6 1
.
6 6
*
4 P h lb X A 巴
.
v a r X P h 1 54 6 2 0
一
1 3
P h x A e
. 丫a 了 x P h 8 2 2 5 6 6
.
8 1
B C
、
Z P h lb X 月 e Fa r 火 P h x P h 4 9 8 8 3 16 6 7
Z P h lb 只 月 e . v a r 火 Z P h lb 只 P h 7 2 8 12 4 17刀3
P h x A e v a r x P h x P h 19 6 8 4 24 2 1 5 4 12 14 12 7 10
一
4 6
B C 3
Z P h l b X 月 e . v a r 义 P h x P h X P h 6 82 2 3 5 34 月6 19 0 3 6 1 8乡 5
Z P h lb x 月 e . va r 只 Z P h lb 火 P h x P h 8 14 3 0 7 3 7 7 1 2 4 8 5 7 2 2月 8
P h x A e v a r x P h x P h x Ph 6 66 30 3 4 5
.
5 0 17 2 8 3 4 8 26
*
p h : C o u r t o t
,
Z P h lb : C o u r t o t Z p h lb
,
4 P h lb : C o u r t o t 4 p h lb
,
A e
.
v a r : A e
.
v a r i a b ils
M
.
n a as i 抗 性鉴定结果见表 3 。 A e . 、 ar ia b ils 根系无 根结或只一小根结形成 (图版
I一 1a2 。 感根线虫品种 C o ur t ot 根系形成大量根结 (牙= 19 . 7) (图版 I一 12b) 。 杂种 F , 均抗 M .
an s i
。
B c l群体各组合抗性植株比例均高 。 然而 , B C Z 、 B C : 群体中绝大部分株系抗性植株
频率都远低于 0 . 50 。 但在 Zp h lb x A e . v a r ia b i l is X Zp h lb X p h B C : 及 B C 3 株系群中均有分离
比 例 为 I:R IS 的 株 系 出 现 , B C 3 T一 17 株 系 群 和 T一 1 6一 1 株 系 抗 性 分 离 均 为
l :R 1(S P > 0
.
70 )
, 并且植株 T一 17一25 一3 表现 20 % 以 上 P M C 形成 21 个二价体 , 这是异代换
系不可能表现的减数分裂行为 , 说明在此群体中 , 转移了抗性基因 R k n 一m ln 的重组系或小
片段易位系已经获得 。
3 讨论
3
.
1 属间杂种 F , C S p h lb x 注 e . v a r i a占1215 平均每 PM e x t a 变化多在 1 x . 5。一 x s . 6 o [4 · ’ 、 “ 2 1,
hP lb 强烈诱导了小麦与 A 召, va r ia b ils 部分同源染色体配对 , 因 C S p h lb 单倍体平均每 P M C
仅有 4 . 9 0 x t a [2 , ]。 本研究中 , e o u r t o t Zp h lb 、 e o u r t o t 4 p h lb 与 A e . v a r ia b ils 杂种 F l X t a 达
1 1
.
6 2 和 1 5 . 18 , 且绝大部分 PM e 形成三一六价体 , 由此可见 , C o u r t o t p h lb 同 C S p h l b 一
样不仅可诱导小麦 A 、 B 、 D 染色体间配对 , 而且也能促进小麦 、 诬e . , ar ia b ils 染色体间异
源配对 ( a l lo s y n d e s i s ) , 配对类型很可能为 B一s v , o 一 u , 因为 B 组与 s v , D 与 u 较其它染
色体组部分同源程度更高 1 ” 、 ’ 2 ]。 因此 , 通过基因重组 、 非罗伯逊易位从 A e . , ar iab l’tr 转移
优 良基因到普通小麦是完全可能 。
由杂种 F l 染色体配对情况 可见 , c o ur t ot 4 p h lb 促进部分同源配对能力较 C o ur t ot
Zp h lb 强 。 它们分别选 自 C o u r t o t m o n o S B x e s p h lb 与 C o u r t o t m o n o SB 回交四 、 二次后
2 期 余愚群等 : p川b 基因对 ·一影响的研究 4 1 1
表 3 e o urt ot 帅l b 、 e o ort ot 与 注 e .v ar ia石l is杂种 F一、 B e, 、 B e Z、 B e 3对 M
.
n a a s i抗感分离情况
T a b l e 3 D i s tr ib u Uo . o f 山 e p la n st
suc 印 it b le
o r r韶 is t a . t ot M . n a a s i加 dl e 七y b ir d s F -
be 栩 e n C o u r t o t p卜比 , C o u rt o t a . d A e . v a r ia b ils a du B C 一, B C Z a . d B C 3 g e . e r a it o . s
抗性植株 感病植株
R e s i s t a n t P la n t s S u se e P t i b le P la n t s
材 料
M a t e r ia l
染色体数
N O
.
o f
C h r o m o
.
( Zn )
根结数 / 株
株数 N o · o f g a ll 株数
N o
.
o f / P la n t N o
.
o f
p la n t 平均 p la n t
A ve r a g e
根结数 / 株
N o
.
o f g a ll / P la n t
比例
R / T
(% )
平均
A v e r a g e
30 19
.
7
极值
R a n g e
1 1一 2 5
30l
、`9口戈é月兮,ù,、nǐ1ù0今、ù,ú1
.1
va 气
X 左 e .
*
v a r )
0
.
4
0
.
2
hP.eAh(P
B C ,
* ZP h l b x A e
.
v a r
x ZP h lb
,
P h 9 3 9一 4 2 6 0 . 2 3 8乃 3一 1 5 66刀
*
4 P h lb x A e
.
va r
x P h 2 3 8一礴1 1 0 1 6刀 6 . 0
P h x A e
.
va r x P h 1 8 4 7一 5 6 17 0 1 5
.
0 5
.
0 9 4
.
4 * *
P h 1 0 1 0 16
.
3 9一 2 1
B C Z
Z P h lb x A e
.
v a r x P h x P h
T一 7 6 3 8一4 3 2 0 . 5 4 4乃 3一 5 3 3 . 3 * *
T 一 14 3 5 4 2一 5 1 1 1 0 . 4 2 4 10 . 8 4一 19 3 1 4 * *
ZP h lb x A e
.
v a r x ZP h l b x Ph
T 一 1 6 1 3 4 0一4 5 4 0 . 6 9 8石 月一 17 3 0 . 8 * *
T 一 1 7 2 4 4 0 se 4 6 10 0 . 5 14 8 . 9 3一 16 4 1 . 7
P h x A e
.
va r x P h x P h
T一 10 4 5 4 3一5 3 10 0 . 4 3 5 7 . 7 3一 2 1 2 2 ` 2 * *
T 一 1 1 3 4 4 2一 5 1 3 0 . 7 3 1 6 . 8 3一 2 2 8 . 8 * *
P h 10 10 19
.
7 1 1一 2 5
B C 3
ZP h lb x A e
.
v a r x Ph x Ph x Ph
T一 7一 4 3 2 4 2一 4 3 8 0 . 1 2 4 2 1 . 9 7一 3 7 2 5 . 0 * *
T一 7一 6 5 3 9一 4 3 1 0 4 10 8 7一 1 5 2 5 . 0 * *
T se 14一 1 5 3 0 3 9 se 4 3 5 0 2 5 22 . 6 5一 3 7 16 . 7 * *
T一 14一2 4 3 0 4 1一 4 4 7 0 . 1 2 3 22 . 3 13一 3 4 2 3 3 * *
Z P h lb X A e
.
v a r x ZP h lb x P h x P h
T一 1 6一 1 3 0 4 0 we 4 3 15 0 15 1 6 . 1 9一 2 5 5 0 . 0
T一 1 6一 9 3 0 4 0一科 4 0 3 2 6 19 8 1 1一 3 6 13 3 * *
T 一 1 7一2 3 3 0 4 1一 4 3 14 0 2 16 19 9 9一 3 1 4 6 . 6
T 一 1 7一2 4 3 0 3 9一 4 3 16 0 3 14 2 6 .4 1 6一 3 7 5 3 . 3
T 一 1 7一2 5 3 0 4 0一 4 3 15 0 3 15 10 . 1 5一 2 5 50 . 0
Ph x A e
.
v a r x P h x P h x P h
T一 1 0一 3 3 0 4 1一 4 4 4 0 2 6 2 5刀 1 5一 3 7 1 3 3 * *
T 一 10一8 3 0 4 1一 4 5 5 0 2 5 2 7 . 5 10一4 16
.
7
* *
T 一 1 1一9 3 0 4 0一 4 5 5 0 4 2 5 2 2 . 3 7一4 0 16 . 7 * *
T 一 1 1一2 1 3 0 4 0一 4 5 8 0 . 1 2 2 2 2 . 2 8we 4 0 26 . 7 * *
Ph 2 2 2 2 34
.
4 2 5一 5 3
* P h : C o u r t o t
,
ZP h lb : C o u r t o t ZP h lb
,
4P h lb
: C o u r t o t 4P h lb A
e
.
v a r : A e
.
v a r ia b ils
·
* * S ig n i if e a n t d ife re n ce t
o I R : I S cs g re g a t i
o n w iht l% le v e l
.
代群体 , 其差异很可能是在转移 p hi b 基因过程中染色体结构发生变化产生 的结果 , 或
C ou rt ot ZP hl b 携带促进部分同源配对修饰基因的染色体片段发生缺失 ; 或 C o ur tot 4P h lb 含
} 4 2作 物 学 报 1 2卷
超 剂 量 促 进修饰 基 因 , 这 些 基 因 存在 小 麦 IA 、 I D 、 3A 、 3B 、 3 D 、 SA 、 SB 、 SD
卜!6 , 8 ’ 0 , 13 , 14 , 15 , 19 , 20 ]。
3
.
2 Zp h lb X A e
.
v a r ia b ils
X Zp h lb x P h X P h B C : 群体中 , 抗 材 . n a a s i 植株分离比例为
I :R I S
, 且遗传性较稳定 , 部分 PM C 形成 lZ n , 说明利用 p h lb 诱导部分同源染色体配对 、
实现外源优良基因直接遗传转移获重组系或小片段易位系是完全可能的 。 此法较 “ 异附加系
一代换系一易位系法 ” 和 “缺体回交法 ” 3[] 更具快速 、 有效转移外源基因特点 。 这些抗 M . na as i
重组植株减数分裂行为不太规则 , 要获遗传性稳定 、 抗性纯合重组系或易位系尚需至少回
交 、 自交各一次 。
A e
.
va r ia ibl l’s 抗 M . an as i 根结形成基 因 R k n 一m nl 位于第三 同源转化群 3U 或 3 5 、
尸川 。 基因重组或小片段易位常发生在部分同源染色体间 , 因此 , R k n一 m nl 基因有可能被
转移到小麦 3 A 、 3B 或 3D 上 。
p h X A e
.
v a r i a b il is X p h X p h ` p h B C : 群体中 , 仅获 Z n 二 4 3 , 1 1+ 2 111抗 材 . n a a s i 附加
系 ; 具 Z n = 42 , Z H I 植株均对 M . an as i 无抗性 。 虽然利用 p h lb 基因可以快速获得重组系或
易位系 , 但异附加系的选育对研究优良外源基因遗传特性 , 连锁基因是非常必需的 。 普通小
麦具三组部分同源染色体组 , 利用不同缺体或单体 (如 3A 、 3 B 、 3D )从异附加系转移外源染
色体获代换系 , 再导人 p h lb 基因诱导染色体小片段易位或基因重组 , 最后将不同重组系中
的外源优 良基因聚合在同一材料 , 从而实现外源基因的定向转移和累加 。
Zp hl b X A o
.
va r ia b ils
X P h X P h X P h B C : 中无任何抗性分离 比例为 I R : ls 的重组系或小
片段易位株系 。 可能是由于抗性鉴定繁项 , 取材量小导致抗 M . n a as i 重组植株丢失 。 但仍
可看出在 p h lb X A o . va r l’a ib ils 杂种 F , 与 p h ht 回交后代中更易选 出抗根结线虫重组系或易位
系 。 这可能是 p h lb 基因促进了 B C I植株部分同源染色体配对 、 交换 , 从而提高了外源基因
重组频率 。 至于应用 p h lb 突变体回交多少次才能既提高基 因重组频率 , 又不严重影响植株
遗传稳定进度还需进一步研究 。
.3 3 杂种 F ; 回交结实率与染色体配对呈负相关 。 杂种 F , 染色体配对水平愈高 , 减数分裂
后期 I 配对染色体分向两极 , 每子细胞拥有染色体愈少 , 形成未减数或部分减数 、 具生活力
雌 、 雄配子愈少 。 多数配子因染色体缺失严重 , 失去遗传平衡而败育 , 只极少数配子在外源
染色体能补偿小麦染色体缺失或忍受部分小麦染色体缺失 , 维持遗传平衡时才具生活力 。
p hl b 突变体与 A e . va r ia b ils 杂种 F l 具生 活力雌配子最少染色体数仅 n = 14 。 而 P h x A ` .
va iar b l’s 杂种 F l 由于配对染色体少 , 93 . 8% 可育雌配子染色体数为 n = 2 6一 35 , 这就是 p h lb
X A `
. 、 r l’a ib i.vl 杂种 F , 回交结实率低 、 B C , 植株染色体数较 Ph x A e . v ar ia b ils 少的原因 ,
特别是当 X t a > 15 时回交极难 。 这些结果与 S h a r m a 、 G i l l [, 2 1, F a r o o q I7 ] 、 樊路川研究结果相
似 。 由此 S h a mr a 和 G il 建议应在远缘杂交后代才引人 p h lb 基因诱导部分同源配对 , 获基
因重组植株 。 但叶兴国等最近报道高配对 C S p h lb 与 A o . k ot sc 柳 i 杂种 F l (x at = 19 . 13) 可获
3
.
82 % 回交结实率和 1 . 28 % 自交结实率 4I] 。 这现象在以前类似工作中未见报道 , 可能是 由特
殊环境条件产生的结果 。 在本研究中 , 观察高 、 中、 低配对杂种 F l 的花粉 , 均未发现可育
花粉粒 。 因此 , 我们仍建议在外源基因直接遗传转移中应避免选用高配对型 p h lb 突变体 ,
以便较易获 B C : 种子 。
2期 余悬群等 : p hl b基因对 ·一影响的研究 1 43
参 考 文 献
樊路 、 韩敬花 、 邓景杨等 , 19 89 , 中国科学 , (B ) , 1 1 , 1 15 6一 1 16 0 。
张学勇 、 李振声 、 陈漱阳 , 19 89 , 遗传学报 , 1 6 (6) , 4 20 一 4 29 。
辛志勇 , 19 9 0 , 作物杂志 , 3 , l一2 。
叶兴 国 、 樊路 、 韩敬花 , 19 92 , 遗传 , 14 ( 5) , 3任一 3 3 。
C o o k
,
R
.
a n d P
.
A
.
,
Y o r k
,
19 8 1
,
I n : P r o e
.
4 t h
.
B a r le y G e n e t
.
S y m P
.
E d m b
o u r g h
,
4 1 8一4 2 4 ·
D r is e o ll
,
C
.
J , 19 7 2
,
C a n
.
J
.
G e n e t
.
C y t o l
o
14
,
3 9一4 2 .
F a r o o q
,
S入 . I q b a l a n d T . M . S h a h , 19 90 , C e r e a l R e s e a r e h C o m m u n ie a t io n s , 1 8 ( l一 2 ) , 2 1一 2 6 .
F e ld m a n
,
M
.
,
19 6 6
,
P r o e
.
N a t u
.
A e a d
.
S c i
,
U S A
,
5 5
,
19 4 7一 19 5 3 .
G o o t i s
,
J
.
a n d C
.
J
.
D
.
H e rd e
,
1 9 77
,
I n : S t a t i o n o f N e m a t o lo g y R e s e a r e h
,
M e r e lbe
e k e
,
B e ig iq u e
,
P
.
16 5
.
K im b
e r , G
.
a n d M
.
F e ldm
a n , 19 8 7
,
I n : G e n o m i
c a n a ly s i s
.
C o lu m b ia
,
U S A
,
1 14一 12 0
K n o t t
,
D
.
R
,
,
19 8 7
,
I n : W h
e a t a n d W h
e a t Im P
r o v e m e n t
,
4 6 2一 4 7 1 .
L u e a
,
H
.
J
.
J a h ie r
,
19 8 8
,
T h e o r
.
A P P I
.
G e n e t
. ,
7 5
,
4 9 8一 5 0 2 .
M e l lo 一 S am p a y o , T . a n d A . P . C a n a s , 19 7 3 , P r o e
.
4 th I n t
.
W h
e a t
.
G e n e t
.
S y m P
,
U n iv
.
M i s s o u r i
,
C o lu m b i a
,
P P
·
7 0 9一
7 1 3
.
M i l le r
,
T 王 . a n d 5 . M . , R e a d e r , 19 8 3 , C a n G e n e 亡. C y t o l ` , 6 , 6 34一 64 1 .
M i l le r
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T 王 . a n d 5 . M . , R e a d e r , 19 8 5 , C a n . G e n e t . C y t o l , 2 7 , 4 2 1一4 2 5 .
M o r r i s s o n
,
J
.
W
.
,
19 5 3
,
H e r e d i t y
,
7
,
2 0 3一 2 1 7 .
P e r s o n 一 D e d ry v e r , F . , 1 9 84 , A g r o n o m ie , 4 , 9 7 7一 9 8 5 .
P e r s o n 一 D e d ry v e r , F . a n d J
.
J a h ie r
,
19 8 5
,
A g r o n o m i
e , 5
,
57 3一 57 8 .
T ile y
,
R
.
a n d V
. ,
C h a Pm a n
,
19 6 7
,
N a t u r e
,
L o n d ” 2 16
,
6 0一~ 6 2 .
R ile y
,
R
.
V
. ,
C h a Pm a n a n d T
.
E
.
,
M i l le r
,
19 7 3
,
P r o e
.
4 t h I n t
.
W h
e a t
.
G e n e t
.
S y m P
.
U n iv
.
M i s s o u r i
,
C o lu m b ia
,
P P夕 3 1
一 7 3 8 .
S e a r s
,
E
.
R
.
,
1 9 7 7
,
C a n
.
J
.
G e n e t
.
C y t o l
,
19
,
5 8 5一 59 3 .
S h a rm
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.
C
.
a n d B
.
S
.
G 主11, 19 8 6 , P la n t B r e e d ln g , 9 6 , 1一 7 .
W
a n , R C
o
C H
.
L in g a n d E
.
G
.
H e y n e
,
1 9 7 7
,
T h e o r
.
A P P I
.
G
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. ,
5 1
,
1 3 9一 1 4 2 .
Y u M Q
.
,
19 9 1
,
I n : T h e s e d e d o e t o r a t
,
U n iv e r s i t e d e R e n n e s l
,
P
.
1 4 5
.
Y u
,
M Q 、 J
.
J a h ie r a n d F
.
P e r s o n 一 D e d r y v e r , 19 9 2 , E u P h y t ie a , 5 8 , 2 6 7一 2 7 3 .
气乙肉、ù
4
ù、/n7,OCn,01,`内
卫`胜几.1,且
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q11了O,声O八0产n1
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S t u d i e s o n t h e E fe
c t o f P h比 G e n e o n t h e F I , B C I , B C Z ,
B C 3 o f C r o s s e s b e t w e e n B r e a d W h e a t a n d A e
.
v a r at b i l is a n d t h e
T r a n s fe r o f C e r e a l R o o t k n o t N e m a t o d e (M
.
n a a s
l’) R e s i s t a n e e
Y u M a o q u n
( C h e馆 du nI s t i t u t e of B i o le g ; , A c a de m ia S in ic a C h e o g du 6 10 04 1)
J a h i e r J o s e P h P e r s o n 一D e d r尹 e r F r a n e o i s e
(NI R通
,
S t a t ot n 了A m e il o ar t io n de s P la n t e s , 3 5 6 5 0 L e R h e u , Fr a 月c e )
A b s tr a c t T h e PM C o f F l h y b r i d s b e t w e e n C o u r t o t 4 P h lb (4 Ph lb )
,
C o u r t o t ZP h l b ( ZP h lb )
,
C o u r t o t (P h ) a
n d A e
.
v a r ia b ils h
a d 1 5
.
18 X t a
,
1 1
.
6 2 X t a a n d 1
.
6 7 X t a a t m
e i o t ie m e t a P h a s e l
er s P e c ti v e ly
.
T h e F 一 h y b r id b e wt e e n C o u r t o t 4 P h lb
,
C o u r t o t ZP h l b a n d A e
.
v a r ia b il is w a s v e r y d i-f
if e u l t t o b a c k e r o s s : t h e s e e d s e t w a s 0
.
1 3% a n d 1
.
6 6%
r e s P e c t i v e l y
.
T h e e h r o m o s o m e n u m b e r o f
B C I P l a n t s w a s v e r y lo w : a n d t h a t o f 9 3
.
1%
o f t h e P l a n t s
,
w i t h e x t r e m e l y i r r e g u l a r m e i o t i c
1 4作 物 学 报 2l卷
be ha vi u o r
,
w a s Zn = 3 5一4 4 . B u t i n t h e B C 3 P o P u la ti o n o f 2 P h lb X A e . v a r ia b i l is x 2 P h lb X P h x P h ,
r e e o m b i n a t i o n o r t r a n s l o e a t i o n l i n e s Z n = 4 2
,
2 1 11
,
w i t h e o m P a r a t i v e l y n o mr
a l m e i o t i e b e h a v i o u r
,
fe r t i li t y a n d h o m o g e n e o u s r e s i s t a n c e t o M
.
n a a s i w e r e o b t a i n e d
.
H o w e v e r
,
F 一 h y b r id o f C o u r t o t X
A e
.
v a r 故b il’s w a s e a s i l y b a e k e r o s s e d ( 6 . 8% ) . T h e c h r o m o s o m e n u m b e r o f 9 3 . 8% o f B C I P l a n t s v a -
r i e d fr o m 4 7 t o 5 6
.
O n ly s o m e a d d i ti o n li n e s
, r e s i s t a n t t o M
.
n a s s i
,
w e r e P r o d u e e d i n t h e B C 3 P o P u
-
la t i o l
.
K e y w o r d s A e
.
v a r ia b ils ; P h lb m
u t a n t ; R k n 一m n l g e n e ; D i r e c t g e n e t i c t r a n s fe r ;
R e e o m b i n a t i o n li n e s
E x p l a n a it o n o f P l a et
F l g
.
l一 3 , 5一 7 , 8一 9 , 1 0一 1 1 e h r o m o s o m e e o n if g u r a t io n s o f P M C s a t M I o f F z . B C 一, B C Z, B C 3 P la n t s r e s P e e t iv e ly
1
.
C o u r t o t ZP h lb x A e v a r ia b il is
,
Zn = 3 5
,
14 1+ 9 11+ 1 111
.
2
.
C o u r t o t 4 P h lb x A e
.
v a r ia b il 行, Zn = 3 5 , 8 1+ 1 211+ 1 111 .
3
.
C o u r t o t x A e
,
v a r i a b i l行 , Z n = 3 5 , 3 3 1+ 1 11 .
5
.
C o u r t o t ZP h lb 冰 A e . v a r ia b ils x C o u r t o t Z P h lb
,
Z n = 4 2
,
15 1+ 9 11+ 3 111
.
6
.
C o u r t o t Z P h lb x A e
.
v a r ia b ils
x C o u r t o t
,
Z n = 4 4
,
2 5 1+ 8 11+ 1111
-
7
.
C o u r t o t X A e
.
v a r ia b i l is x C o u r t o t
,
Z n = 56
,
14 1+ 2 11 1
.
8
.
C o u r t o t Z P h lb x A e
.
v a r ia b ils
x C o u r t o t Z P h lb x C o u r t o t
,
Z n = 4 2
,
4 1+ 19 11
.
9
.
C o u r t o t Z P h lb x A e
.
v a r ia b ils
x C o u r t o t x C o u r t o t
,
Z n = 4 2
,
4 1+ 17 11+ I I V
.
10 C o u r t o t 2 P h Ib x A e
.
v a r ia b isI
x C o u r t o t 2 P h lb x C o u r t o t x C o u r t o t
,
Zn = 4 2
,
2 11 1(S l l R o d s+ 1 6 l l R z n g s )
.
1 1
.
C o u r t o t x 月 e . v a r ia b i lis x C o u r t o t x C o u r t o t X C o u r t o t , Zn = 4 2 , 1 1+ 2 1 11(Z l l R o d s+ 1 9 l l R i n g s ) .
12
.
R o o t sy s t e m s l 5 d a y s a ft e r in o e u la t io n w i th M
.
n a a s i
.
a
.
T h e r e s i s t a n t A e
.
v a r ia b ils (w i t h
o u t g a l l)
b
.
T h e s u s e e P t ib le C o u r t o t ( w i th g a l l s)