全 文 ：·研究报告·
野生大燕麦和偏凸山羊草后代的遗传研究
徐如宏 ,任明见 ,王 歆 ,张庆勤
(贵州大学 农学院 麦作研究中心 ,贵州 贵阳 550025)
摘 要:为了证明野生大燕麦和偏凸山羊草杂种的真实性 , 了解二者间的亲缘关系及染色体的传
递情况 ,对其后代进行了细胞遗传学和同工酶的电泳分析。结果表明 , 偏凸山羊草和野生大燕麦
的杂种 F1 完全不育 ,其花粉母细胞观察为 28 个单价体;用节燕 1 号与杂种 F1 进行复交 , 得到的复
交 F1 代花粉母细胞减数分裂不正常 ,出现较多单价体 ,数目在 7 ～ 17 个之间。复交 F1 自交后代的
根尖染色体数在 42 ～ 54 之间 , 其酯酶和淀粉酶同工酶酶谱比较结果表明 , 自交后代具有偏凸山羊
草和节燕 1 号的遗传物质。通过本研究初步证明了野生大燕麦和偏凸山羊草杂种的真实性。
关键词:偏凸山羊草;野生大燕麦;细胞遗传学;同工酶;杂交后代
中图分类号:S512.603.51;Q943 文献标识码:A 文章编号:1008-0457(2000)05-0328-04
Studies on cytogenetics and biochemisty of the offsprings between A.magna and
Aegilops ventricosa L .
XU R u-hong , REN Ming-jian , WANG Xin , ZHANG Qing-qin (Wheat Research Center , Agricul-
tural College , Guizhou University , Guiyang 550025 , China)
Abstract:Genetic construction of hybrid between Aegilops ventricosa L.(2 n=28)and A.magna(2n
=28)were analyzed by cy to genetics and iso zyme.The results show ed that the hybrid F1 was complete
sterility and pollen mo ther cell at meiosis had 28 univalents.There w ere 7 -17 univalents in pollen
mo ther cell a t meiosis with multiple cross F1 between hybrid F 1 and common w heat Jiey an No.1.The
number of the self-cross offsprings of the multiple cross F1 root tip chrosomes w as 42-54.These o ff-
springs had no t only the genetical resource of Aegilops ventricosa L.and Jiey an No.1 but also that of
A.magna comparing esterase isozyme bands with amylase isozyme bands.The results show ed that the
hybrid between Aegilops ventricosa L.and A .magna was a real hybrid.
Key words:Aegilops ventricosa L.;A.magna;cytogenetics;isozyme;filial g enerations
野生大燕麦(A.magna , 2 n=28 ,AACC)为禾本科早熟禾亚科燕麦属的一草本植物 ,是
异源四倍体 ,具有多种小麦所没有的优良性状 ,对小麦白粉病 、锈病 、赤霉病高抗或免疫 ,并且
早熟 、抗旱 ,蛋白质含量高[ 1] ,是燕麦和小麦遗传育种的优良种质资源。
山地农业生物学报 19(5):328 ～ 331 ,2000
Journal of Mountain Agriculture and Biology
收稿日期:2000-01-12;修回日期:2000-01-25
基金项目:贵州大学校基金资助项目(95098D1-6)
作者简介:徐如宏(1970-),男 ,贵州平坝人 ,贵州大学农学院讲师 ,从事小麦遗传育种研究。
DOI :10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2000.05.002
偏凸山羊草(Aegilops ventricosa L .2n =28 ,DDMvMv)为山羊草属的一草本植物 ,与野生
大燕麦同为四倍体物种 ,其抗眼斑病 、锈病 、白粉病 ,并耐寒 、耐脊[ 2] ,是小麦改良的重要育种
材料 。由于二者分属于不同的族和属 ,亲缘关系较远 ,目前国内外还未见二者杂交成功的报
道。
用野生大燕麦和偏凸山羊草杂交得到了杂种 ,并用节燕 1号进行复交得到了后代 ,其后代
籽粒品质较好 ,抗病性强 ,有较强的优势 ,在小麦育种中有重要的应用价值。为了证明杂种的
真实性 ,了解二者间的亲缘关系以及它们染色体的传递情况 ,笔者对其后代进行了细胞遗传学
和生化研究。
1 材料和方法
1.1 材料
野生大燕麦(A .magna , 2n =4 x =28 , AACC)、偏凸山羊草(Aegi lops ventricosa L .2n =
4x =28 , DDMvMv)、复交亲本节燕 1号及杂种后代均由本单位保存 。
1.2 方法
用野生大燕麦和偏凸山羊草进行正反交 ,由于两亲本的穗子抽出部分易自交结实 ,则在穗
子刚抽出时即剥开旗叶去雄 、套袋 , 3 ～ 5 d柱头发育成熟后即进行授粉 , 2 d后重复授粉一次 ,
成熟后收取杂交穗。以野生大燕麦作母本 ,偏凸山羊草作父本的杂交组合共杂交 20 个穗子 ,
400朵小花 ,均未得到杂种。而以偏凸山羊草作母本 ,野生大燕麦作父本的杂交组合共杂交 40
个穗子 ,880朵小花 ,共结实 4粒 。杂种 F 1 当年 10月底播于花盆 ,长到 3叶时再移栽到大田
中。由于杂种 F1 自交不结实 ,故用节燕 1号进行复交 ,得到的复交 F1 再播种于大田 ,抽穗时
观察花粉母细胞减数分裂情况 ,并收取复交 F1 自交种子(F 3 代)进行细胞遗传学和同工酶电
泳分析。
1.2.1 细胞学方法 花粉母细胞观察时 ,选取处于合适分裂时期的花药用卡诺固定液固定 1
～ 2 d后 ,用 1 mol/dm3 HCl 60℃解离 10 min ,然后用1 g 洋红∶45 mL 醋酸∶55 mL蒸馏水溶液
直接染色并压片观察 、照相;根尖体细胞染色体观察 ,则先将种子浸泡过夜 ,然后于 25 ℃恒温
湿润培养 ,待根长 1 ～ 2 cm 时 ,切取根尖 1 cm 左右于冰水混合物中处理 25 h 左右 ,用 3∶1的
卡诺固定液固定 3 d后 ,用卡宝品红溶液染色及压片观察 、照相 。
1.2.2 同工酶分析方法 采用干种子在水中浸泡 8 h 后 ,转移到具有湿润滤纸的培养皿中 ,
25 ℃培养使其萌发生根 ,然后分别取幼根和胚制样。提取液为 2 g 蔗糖∶100 mL 蒸馏水溶液 ,
采用聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳法[ 3] ,聚丙烯酰胺 10 mL∶90 mL 凝胶缓冲液 pH8.9;聚丙烯
酰胺 4 mL∶96 mL 凝胶缓冲液 pH6.8 ,每样格点样 30μL , 用低离子强度的 Tris-甘氨酸
(pH8.5)作电极缓冲液 ,300V恒压电泳 7 h 左右。电泳完毕酯酶同工酶用醋酸α-萘酯 、醋酸
β-萘酯和坚牢蓝 RR盐染色;淀粉酶同工酶用2 g淀粉∶100 mL 蒸馏水溶液(预先煮沸并冷至
室温)浸泡 10 min后倒掉 ,再另加 I2 和 KI的混合溶液染色;胶染色后分别进行照相 ,绘制图
谱 ,并计算相对迁移率。
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2 结 果
2.1 细胞学观察结果
花粉母细胞的观察结果表明 ,杂交亲本野生大燕麦和偏凸山羊草的花粉母细胞染色体数
目全部为 14个二价体(见图 1 、2),复交亲本节燕 1号全部为 21二价体(见图 3),它们都是稳
定的四倍体和六倍体材料;野生大燕麦和偏凸山羊草杂种 F1 的花粉母细胞观察表明 ,所有花
粉母细胞减数分裂中期的染色体全部为单价体 ,为 28 个单价体(见图 4);与节燕 1 号复交得
到的复交 F1 代花粉母细胞的染色体构型为:40个细胞中 ,单价体有 7 ～ 17个 ,平均值为 12.6 ,
其余为二价体(见图 5),并在极少数细胞中观察到三价体。另外 ,在复交 F1 代花粉母细胞减
数分裂的末期 I ,大部分细胞的赤道中间还有落后染色体(见图 6)。
图 1 ～ 6 野生大燕麦和偏凸山羊草杂种后代的细胞观察结果
Fig1-6 Studies on cytogenetics of the offsprings between A.magna and Aegilops ventricosa L.
1.野生大燕麦花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ:2n =14Ⅱ;
2.偏凸山羊草花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ:2n =14Ⅱ;
3.节燕 1 号花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ:2n =21Ⅱ;
4.杂种 F1 花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ:2 n=28Ⅰ ;
5.复交 F1 花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ:16个单价体;
6.复交 F1 花粉母细胞减数分裂末期Ⅰ:赤道中央有 14 个落后的染色体
对复交 F1 自交后代(F 3 代)的根尖染色体数的观察结果表明 ,染色体数目在 42 ～ 54之
间 ,其中以 46 条染色体的最多 ,占 25%。同时 ,还出现了少数染色体数为 42 的普通小麦类
型 ,但仅有 4.2%。
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2.2 同工酶分析结果
利用聚丙烯酰胺凝胶电泳对原始亲本野生大燕麦 、偏凸山羊草 、复交亲本节燕 1 号 、复交
F 1自交后代(F 3代)以及对照中国春进行酯酶同工酶和淀粉酶同工酶电泳分析。结果表明 ,在
F 3代幼根的酯酶同工酶酶谱中 ,有一条来自母本偏凸山羊草 ,而野生大燕麦 、节燕 1号和对照
中国春所没有的谱带 ,该酶带的相对迁移率(Rf)为 0.83 ,重复性好且易于检测;另外在 Rf
0.67 、Rf 0.70和 Rf 0.73处 ,具有来自于复交亲本节燕 1 号 ,与对照中国春相似 ,而野生大燕
麦和偏凸山羊草所没有的 3条谱带;在 Rf 0.76处 , F3 代还具有与野生大燕麦 、偏凸山羊草和
复交亲本节燕 1号相同 ,而对照中国春所没有的一条谱带(见图 7)。
图 7 酯酶同工酶酶谱比较
Fig.7 Comparison of the esterase-isozyme bands
图 8 淀粉酶同工酶酶谱比较
Fig.8 Comparison of the amy lase-isozyme bands
1.中国春;2.偏凸山羊草;3.F3;4.野生大燕麦;5.节燕 1 号
在F 3代胚乳淀粉酶同工酶酶谱中 ,有一条来自于复交亲本节燕 1号 ,而野生大燕麦 、偏凸
山羊草和对照中国春所没有的谱带 ,该酶带的相对迁移率(Rf)为 0.41(见图 8)。
3 讨 论
3.1 花粉母细胞观察结果表明 ,杂种 F1 代全部为 28 个单价体 ,说明野生大燕麦和偏凸山羊
草染色体组间亲缘关系较远 ,它们的染色体不能进行配对 。而从野生大燕麦和偏凸山羊草的
染色体组组型 AACC 和 DDMvMv 来看 ,杂种 F 1染色体组成应为 ACDMv ,即在花粉母细胞中
出现 28个单价体是正确的 ,说明杂种 F1 为真杂种 。
复交 F1 代大都具有 12个以上的单价体 ,由于单价体数目较多 ,同源染色体较少 ,在减数
分裂中期的染色体行为较异常 ,并在末期有较多的落后染色体 ,造成大部分植株得到的染色体
不同 ,而在复交 F1 自交后代出现的类型也不同 。一些后代植株由于单价体多 , 染色体不能配
(下转第 348页)
331第 5期 徐如宏 ,等:野生大燕麦和偏凸山羊草后代的遗传研究
双珠小金发藓 P .pergranulatum P.C.Wu.[ 12]
全缘小金发藓 P .perichaetiale ssp.perichaetiale(Mont.)Jaeg.PX.X232
刺芒小金发藓 P .perichaetiale ssp.thomsonii(Mitt.)Hyvönen.PD.X98156;WN.X87994
南亚小金发藓 P .proliferum(Griff.)Mitt.[ 12]
苞叶小金发藓 P .spinulosum Mitt.WN.X87994.
半栉小金发藓 P .subfuscatum Bro th.[ 12]
川西小金发藓 P .undiusculum Mitt.[ 13]
疣 小 金 发 藓 P .urnigerum(Hedw.)P.Baeuv.F.X42113;ZY.W816
拟金发藓属 Polytrichastrum
高山拟金发藓 P .alpinum(Hedw.)G.L.Smith.LS.X10213;HZ.X89812
台湾拟金发藓 P .formosum(Hedw .)G.L.Smith.
多形拟金发藓 P .ohioense(Ren.&Card.)G.L.Smith.AS.X96125
金发藓属 Polytrichum
金 发 藓 P.commune Hedw .G.X82113 , 95312 , b1-008 , W9682830;F.X105223;LB.X962103;
PB.X890121;ZF.X96823;ZY.X95012 , 81061 , 96834
金发藓钝齿变种 P .commune var.jensenii(I.Hag.)Monk.G.X968226
桧 叶 金 发 藓 P .juniperinum Willd.ex Hedw .LS.X103310
中 华 金 发 藓 P .sinense Card.& Thé r.[ 11]
(上接第 331页)
对 ,还表现为完全不育。从减数分裂和根尖染色体数目观察结果看 ,有些植株末期Ⅰ的赤道中
央具有一个染色体组 ,有的植株染色体数为 44 ,说明在后代中可进一步选育得到一些附加或
代换系。同时 ,在后代中还有少数染色体数为 42的普通小麦型植株 ,抗病性好 ,品质优良 ,经
过进一步选择可直接应用于生产上 。
3.2 同工酶分析结果表明 ,复交 F1 自交后代的酯酶同工酶在 Rf 0.83 处具有一条偏凸山羊
草所特有的谱带 ,淀粉酶同工酶在 Rf 0.41处有一条节燕 1号所特有的谱带。复交 F1 自交后
代的谱带大都与偏凸山羊草和节燕 1号的相同 ,说明其较多保留了偏凸山羊草和节燕 1 号的
遗传物质。同时在 Rf 0.76处 ,复交 F1 还具有与偏凸山羊草 、节燕 1号和野生大燕麦相同的
一条谱带 ,说明其不仅具有偏凸山羊草和节燕 1号的遗传物质 ,还可能具有野生大燕麦的遗传
物质。但由于没有检测到野生大燕麦的特异带 ,通过同工酶电泳分析尚不能肯定是否具有野
生大燕麦的遗传物质 ,对此 ,尚需进行深入的研究 ,提供更充分的证据 ,才能得出可靠的结论。
参 考 文 献:
[ 1] 中国农学会遗传资源学会.中国作物遗传资源[ M].北京:中国农业出版社 , 1994.196-204.
[ 2] F G H Lupton.小麦育种的理论基础[ M].北京农业大学小麦遗传育种研究室译.北京:北京农业大学出
版社 , 1988.410-445.
[ 3] 胡能书 , 万贤国.同工酶技术及其应用[ M].长沙:湖南科学技术出版社 , 1985.37-109.
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