全 文 ：遗 传 学 报 , 2 5 (4 ) : 3 5 1一 3 55 , 19 9 8
月e at G七n e渝a is 加ic a
将大赖草种质转移给普通小麦的研究
yl
. 一个普通小麦 一大赖草等臂染色体异附加系的选育与鉴定
刘文轩 孙文献 陈佩度 刘大钧
(南京农业大学细胞遗传研究所 南京 2 10 0 9 5)
摘要 通过花粉母细胞减数分裂中期 I染色体配对构型分析 、 G e m as C月分带 ,从普通小麦一大
赖草第 7 条染色体二体异附加系 自交后代中选育并鉴定出了 93 5G 1一和 93 5G 2一 8 2 个等臂染
色体异附加系 . 该异附加系在花粉母细胞减数分裂中期 I , 其等臂染色体自身两臂配对频率
高 ,染色体易发生断裂 ,且又携带有较抗赤霉病的基 因 , 是向小麦转移大赖草赤霉病抗性基因
的有用中间材料 。
关键词 普通小麦 , 大赖草 , 等臂染色体 , 异附加系
分类号 Q34 3
大赖草 (勿m u s r a e e m o s u s L a m . ) ,又名 巨大冰麦草 (lyE o u s g l’g a n et u : L . ) , 是禾本科小麦族多年生植物 , 对赤霉病有较高抗性 1[ 一 ’ ] 。 南京农业大 学细胞遗传研究所于 1 98 3年
成功获得了普通小麦一大赖草的杂种植株 4I] , 并在回交后代中选育出分别添加有大赖草第
2 条 ( rL . 2) 、 第 7 条 ( rL . 7) 和第 14 条 (rL . 14) 染色体的抗赤霉病异附加系 l5] 。
在上述工作基础上 , 我们从添加有大赖草第 7 条染色体 ( rL . 7) 的异附加系自交后代
中 , 选育出了添加有 rL . 7 某臂 的等臂染色体异附加系 , 并利用花粉母细胞减数分裂中期 I
构型分析和染色体分带对其进行了鉴定 。
1 材料和方法
1
.
1 供试材料 9OG 19 0一3 , 普通小麦品种扬麦 5号 、 中国春等种子均由本所提供 . 其中
9 0 G 19O一3是本所利用普通小麦品种 中国春与大赖草杂交 , 杂种用中国春回交 2 代后选育
出的 1个添加了 l 对大赖草第 7 条染色体的二体异附加系 , 对赤霉病有较好的抗性 。
1
.
2 花粉母细胞 (P M C )减数分裂 中期 (I MI )染色体制片 取含有中期分裂相 的花药 ,
在卡诺氏固定液 ( 3 份 95 % 乙醇 :l 份冰醋酸 )中固定 。 2 ~ 4 天后取出花药 , 在 45 % 醋酸 中
浸泡 1一 2而 n , 压片 , 在相差显微镜下镜检 , 统计染色体配对构型 。
1
.
3 染色体 Q e m as C ,分带 参照 以 n 等 6[] 的方法 。 花粉母细胞减数分裂或根尖细胞
有 丝分裂染 色体制片于 一 60 ℃ 冰箱中冷冻揭片 , 在 10 0% 乙 醇 中过夜 。 制 片气干后用
0
.
2m o U L cH
l在 6 0 0C 下处理 2 . 5而 n , 再用 B a (o H ) 2饱和液处理 7而 n 。 经 2 x s s e 6 0℃处
本文于 19 9 7一 3 { 4收到 , 1 9 9 7一1-2 17修回
本研究得到国家科委攻关项目和cM俪 g ht bF u n da it o n项目资助
3 52 遗 传 学 报 2 5卷
理lh 后转人用 2 份l / 1 5m ol /L a NZ r Ho ;和l 份l / 1 5m ol /L K H
Zp o 4缓冲液稀释的
Q em a s染液 中染色至适度 。 因大赖草染色体的染色体组归属及它们与小麦属的部分同源
对应关系尚未确定 , 本文暂用陈佩度等 5[] 临时编号 。
1
.
4 赤霉病抗性鉴定 采用单花滴注法接种鉴定 7[] 。 ` 接种用菌源为江苏省农科院植保
所提供的 4F 、 1F 5 、 1F 7 和 3F 4 4 种强毒菌株的分生抱子混合悬浮液 , 菌液浓度为 10 x lo
倍显微镜下平均 10 ~ 20 个分生抱子 。 发病分级标准参照徐雍皋 8[] 的 O一 5 级的方法 。
O级 : 接种小穗不发病 ; 1级 : 接种小花发病 , 不扩展到小穗轴 ; 2 级 : 侵人小穗轴 , 整个
小穗发病 , 但不扩展至主穗轴 ; 3 . 0 级 : 侵人主穗轴 , 接种小穗的上下不发病 ; 3 . 2 级 : 接种小
穗临近 1个小穗发病 ; 3 . 4 级 : 接种小穗临近 2 个小穗发病 ; 3 . 6 级 : 接种小穗临近 3 小小穗
发病 ; 3 . 8 级 : 接种小穗 临近 4 个小穗发病 ; .4 0 级 : 接种小穗以上部分凋枯但基部还有未发
病的小穗 ; 5 级 : 整穗凋枯 。
2 实验结果
2
.
1 大赖草 L r . 7 等臂染色体异附加系的发现 在本所选育的普通小麦一大赖草异附加
系中 , 分别 添加有大赖草第 2条 、 第 7条和第 14 条染色体的异附加系对赤霉病均表现出较
高的抗性 5[] 。 其中大赖草第 7 条染色体的异附加系细胞学稳定性较差 , 自交后代中 rL . 7染
色体常发生丢失或形成端体 (表 l ) .
表1 普通小麦- 大赖草异附加系自交 3代后染色体数目的变化
aT bl
e I V硕iat o n o f e hr o m o s o me n 叨m be r in 玛 P lan st o f T a es 瓦v u 刀 r L r a c绷 o s us
ad id it
o n li ne s w iht s e a b er s is切叮 c e
附加大赖草 染色体分布 ( Zn)
材料 染色体编号 观察株数 c h rd m os o m e n uln be 叹Zn) 含端体株数
M a et ir al No
.
o f a d d e d o b s e vr e d lP an t lP a
n st w iht
L rac
e m o s u s n u们n be r 4 2 4 3 4 4 et l o s o而 e s
e h r o m o s o m e s
9 0G 19 0一 3 L .r 7 9 3 3 7 3 7 17 2
9 0G 17 0
一 3 rL
.
2 2 0 1 0 19 0
9 0 G 9 2 1一 1 rL
.
14 13 0 0 13 0
~ 曰
在利用 P M C M l 染色体配对构型分析挑选保存 rL . 7 二体异附加系的工作过程中 , 发
现 9 0 G 19 0一3 自交 3代中 1株系 93 5G 2一8体细胞染色体数为 Z n = 4 4 , 但其 PM C 在 MI 常出
现染色体 自身两臂相互配对的现象 。 对 90 G 190 一 3自交 3 代中另一株系 93 5G 1一 9与普通小
麦杂种 E (2n = 43 ) PM C 在 MI 期进行染色体配对构型分析 , 也发现了单价体自身两臂配
对的现象 。 初步推断 , 93 5G 2一 8和 93 5G 1一 9均含有等臂染色体 。
.2 2 大赖草 .rL 7 等 臂 染 色体的 鉴 定 对 93 5G 2一 8、 ( 93 5G 1一g x 扬麦 5 号 ) E 和
(9 35G 2
一 s x 扬麦 5 号 ) E PM C MI 染色体进行了 。 e m sa G 分带 , 结果表 明 , 在 2n = 43
的测交后代 (实际上就是一个单体附加系 )发生 自身两臂配对的确系大赖草染色体 (图版
卜 1、 图版卜 2) 。 根尖细胞染色体的 G 分带结果也可以看出 , 93 5G 2一8和 93 5G 1一 9所添加的
染色体两臂等长 , 两臂各有 1条强末端带 , 确系等臂染色体 (图 版 卜 3) 。 由于大赖草第 7条
染色体臂 比较接近 1 , 经过 -C 分带后两臂顶端 的端带强弱差别不明显 , 所 以 尚难确定
4 期 刘
文轩等 :将大赖草种质转移给普通小麦的研究
V l l
.一个普通小麦一大赖草等臂染色体异附加系的选育与鉴定
3 95 G 2
一8 和 935 G 1一 9所具有的等臂染色体来 自L r .7 的长臂或短臂 。
从 G分带结果看 , 93 5G 2一8所含有的 1 对等臂染色体在 PM C M l 配对构型中有 4 种
表现 : ( 1 ) 2 条等臂染色体配成 1个环状或 1 个棒状二价体 (图版 卜4) ; ( 2) 等臂染色体 自身
的两臂配对 , 形成 2 个环状单价体或 “ V 气型单价体 , 用①表示 (图版 卜 5 ) ; ( 3 ) 2 条等臂染色
体中的一条 自身两臂配对 , 形成环形或 “ V ” 形 , 另一条 自身两臂不配对 , 以棒状单价体状
态存在 (图版 卜 6) ; ( 4 ) 2 条等璧染色体不配对 , 自身两臂也不配对 , 形成 2 个单价体 (图版
卜7) 。 根据 1 10 个花粉母细胞的统计结果 , 这 4 种构型分别占 17 % 、 45 % 、 2 1% 和 17 % 。 等
臂染色体发生自身两臂配对的细胞 (构型 2 和 3) 占观察细胞总数的 6 6% , 形成二价体的 比
例只有 17 % , 因此 , 该等臂染色体异附加系细胞学稳定性较差 。
对 (93 5G 1一g X 扬麦 5 号 ) E和 (93 G 52一 s x 扬麦 5 号 ) E (均为单体附加系 ) PM C MI
染色体 -C 分带后也进行了染色体配对构型分析 , 分别在 83 % 和 87 % 的花粉母细胞中观察
到 1条两臂具强端带的外源染色体发生了 自身 2 个臂的配对 (表 2 ) , 进一步证实 93 5G 1一9
和 93 5G 2一 8中分别添加了 1对等臂染色体 。
2
.
3 普通小麦一大赖草 rL . 7 等臂染色体异附加系的赤霉病抗性鉴定 在 1995 和 19%
连续 2 年用单花滴注法分别对 93 5G 1一9和 93 5G 2一 8等臂染色体异附加系进行赤霉病抗性
表 2 (普通小麦一大赖草 L r . 7 等臂染色体附加系 x 普通小麦) F , MP C 在 M l 的染色体构型
T a b le 2 eM i
o it c c o n if g arU it
o n o f E of Z了 a e s it v u脸 L r a c e m o s u s L r . 7 i s co h r 0 I n o s o m e
ad id it
o n Ii n e X T a e s万v u n了
材料
M a et ir al
染色体数 ( Z )n 观察 PM C数
C h r o 幻1 0 S0 m e O bs e vr e d
n u n l be 叹Z n ) PM C
n u m be r
单价体
U n iv al e n t
二价体
B iv al e n t
J以一nU甲J一01,`① ”
凡 n g
山
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( 9 3 G 5 1
一 9
x y a n g m al s ) lF
( 9 3 G 5 2一8
x y a n g m al s ) lF
7 0 0
.
8 3
合计
T o at l
1
.
0 0
合计
T O园
2 1 0 0
(0一 l ) ( l一 6 )
6 6 0名 7 2 1 0 0
(0 ~ l )
0
,
17
( 0一 1)
0
.
13
(0一 l )
1 7
.
80
( 1 5一 2 0 )
1 5
.
9 2
( 1 5一 2 0 ) ( 0 ~ 8 )
l) 即单价体自身两臂配成环状
l ) 1
.
e
.
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u in v al e n t e o m P o s e d o f wt
o a n 刀 s ’ P ai ir飞 of het is oc l l r o m o s o m e
表3 普通小麦一大赖草L r .7 等臂染色体异附加系的赤霉病抗性
T a b le 3 S e a b er s is at n e e o f T o e s it v u n 卜 L L r . 7 i s oc h r o m o S Om e ad d i it o n li n e s
材料
M a et ir al
鉴定株数
ld e n it fi e d
P lan t
n
um be
r
平均病级
A v e ar g e le v e l
鉴定株数
ld e n it fi e d
P lan t
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r
平均病级
A v e la g e le v e l
,J门1QUé
.…, .几盛,ù,且9 3 G 5 1-99 3G 5-2 8中国春 C hi en s e S p ir咫
苏麦 3号 Sum ia 3
7
l 0
l 8
2 5
2
.
8
3
.
8 6 3
1
.
9
5 34 遗 传 学 报5 2 卷
接种鉴定 。 从2 年接种结果来看 , 等臂染色体异附加系的赤霉病抗性虽不及苏麦 3 号 , 但
比中国春抗性明显提高 (表 3 ) 。 这说明 , 该等臂染色体上携有抗赤霉病的抗性基因 。
3 讨论
普通小麦一大赖草 rL . 7 异附加系细胞学稳定性较差 , 自交后代经常发生 rL . 7染色体的
丢失或着丝点断裂形成端体或等臂染色体 。 由于大赖草 rL . 7 染色体臂 比较接近于 1 , -C
分带后两臂各 1个强端带 , 因此难以通过花粉母细胞 MI 染色体配对或 C es 分带来确定该等
臂染色体由 .rL 7 的长臂或短臂组成 。 利用 RF L P 技术将 rL . 7 染色体的部分同源群确定
后 , 再分别用该同源群长臂与短臂特异的探针对等臂染色体异 附加系进行 刃几 P 分析 , 可
能是确定该等臂染色体长 、 短臂归属的有效途径 。
93 5G 1
一9和 93 5G 2一 8所含大赖草 rL . 7 等臂染色体 P M C M l 两臂配对频率在 8 0% 以
上 , 染色体断裂 的机会 比较多 , 该等臂染色体上又具有对赤霉病有一定抗性的基因 . 因
此 , 以这 2 个等臂染色体异 附加系为材料 , 借助辐射或杀配子染色体效应 , 会有助于提高
大赖草抗赤霉病基因转移给小麦的机率 。
致谢 江苏省农科院植保所麦病组提供赤霉病菌种 , 作者一并致谢 。
参 考 文 献
l 刘大钧等 . 从鹅观草和 巨大冰麦草向普通小麦转移赤霉病抗性的研究 . 江苏农业科学 , 19 89 , 增刊 : 97 一 10
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19 86
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:
10 ~ 14
5 陈佩度等 . 将大赖草种质转移给普通小麦的研究 m . 抗赤霉病异附加系选育 . 遗传学报 , 19 95 , 2 2 ( 3) : 206 ~
2 10
6 G l l B S
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8 徐雍皋等 . 玉蜀黍赤霉病对小麦致病力的测定方法和致病力分化 . 植物病理学报 , 19 93 , 12 ( 4) : 53 ~ 57
二
_
J
4期 刘文轩等
: 将大赖草种质转移给普通小麦的研究
I U
. 一个普通小麦 -大赖草等臂染色体异附加系的选育与鉴定 3 55
Ta n rs f eo rfs U
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s e l-f P o l l in a et d Por g e in e s o f id o s o而 e a d d i it o n li n e ( rL . 7 ) w e er s e l e e et d an d ide n it if e d
勿 me i o it e e o ifn g u r a t i o n an al y s i s e o m ib en d w iht 以 e m s a -C b an id n g . Th e d e v e l o ep d
i SOC h r o m o s o m e ad id it o n li
n e s w i ht s o m e s e a卜 er s i s at n e e a er v al u a bl e S to 心k s fo r
往妞n s fe in n g s e ab er s i s atn e e g e
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s oc hr o m o s o m e s
,
w ih e h o fet
n b er ak at e e n otr me er
.
K e y w o r d s rT i ict
u m a e s it v u m, L eJ
夕
m u s r a e e m o s u s, Is oc hr o m o s o m e
,
A d id it o n l i n e
图 版 说 明
1
.
(9 35G 2一 s x 扬麦 5号 ) E MP C iM 染色体构型 (箭头示等臂染色体的两臂 自身配对形成 的环状单价体 ) ; .2
(9 35G 1刁 x 扬麦 5 号 )巩 PM c iM 染色体构型 (箭头示等臂染色体色体两臂 自身形成的 v 型单价体 ) ; 3 . 93 5G 1刁
RT C染色体 C一分带 (箭头示添加的 2 条等臂染色体 ) ; 4 . 93 5G 2一8 P M C iM 染色体构型 (箭头示 2 条等璐染色体配成
的环状二价体 ) ; 5 . 93 5G 2一 8 PM C iM 染色体构型 (箭头示 2 条环状单价体 ) ; 6 . 93 5G 2一 8 PM C iM 染色体构型 (箭
头示 1条环状单价体和 1条正常的棒状单价体 ) ; 7 . 93 5G 2一 8 PM C MI 染色体构型 (箭头示 2条等臂未配对形成 2 个
单价体 )
xE lP an iat o n o f lP aet
1
.
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o f 9 35G 2一8 x Y an gm ia s ( T、 e aor
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.
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u ar it o n o f F , o f 9 35G 1一 x Y a n g m ia s (hT e
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s s h ow
a “ v
”一讲 画 v al e n )t : 3 . C es b an d e d
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s o f 9 35G 1一 at M o f R T C (丁b e a r o w s s h o w het wt o a d d e d i s oc hr o m o s om e s ): 4 . M e lo it e
e o浦 g u r a it o n o f 9 35G 2一8 (丁h e 别 r o w s h o w s a ir gn ib v al e n t e o 、 is it n g o f het wt o i s oc hr o m o s o m e s ): 5 . M e lo it e
e o
ifn guar
it o n o f 9 35G 2
一 8 (T卜e a n ℃w s s how wt o ir n g u in v al e n )t ; 6
.
M e l o it e e o ifn g
u ar it o n o f 9 35G 2一 (T七e
a r r o w s s h ow a ir
n g u苗 v al e n t a n d a b ar 画 v al e n t er s详 e it v e ly ) ; 7 . M e l o it e e o硕g uar it o n o f 9 35G 2` 8 (hT e 别 r o w s
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o is oc l
l r o m o s o me
s u n P ia ir gn as wt
o u in v al e n st )
砒 c e iv e d M别陀 h 4 , 19 9 7 . 比 v is io n 正 e e i v e d 块e e m be r 1 7 , 19 9 7