全 文 ：10 2 9勺毛第 6 J g】( 一 j J J I反 ) {闷外农学— 麦类作物
小麦 又窄颖赖草对大麦黄矮病的抗性
A
.
p l or ud e等
摘 要
本文利用酶连免疫吸着测定法 ( E Ll s A)来测定普通小麦 F ukh u( o简自 F u kh u o m u乡 )、 阿尔泰黑麦刊罗r
及其杂交 F, (3 个材料均于 2一 3 叶期接种 )叶片中大麦黄矮病毒 (盯D v) 含量。 结果表明窄颖赖草口卿 J哪
。 尹以此 )对 B YD v 具有免疫性和高抗性 。 在 uF k u ho 中 ,该病毒显著增殖 ;在大田栽培条件下 , uF k hu 。 对大支
黄矮病表现为中等水平的耐性 。 单倍体杂交种 F , 代“ uF k u h o x 窄颖赖草” 儿乎同其野生亲本表现为相同的
抗性 , F . 在接种后的 16 d 内 B Y D v 含量很低 ,再后就不含该病毒 。 窄颖赖草对 B Y D v 具抗性及 F 。 杂交种也
同样具有这种抗性特征 ,这一发现为扩大小麦的 B Y D v 抗性基因库提供了抗源材料 。
材料和方法
植物材料 杂交种 “ 小麦 又 窄颖赖草 ” 是
19 86 年夏季在加拿大 aL v al 大学的试验地里制
成的 。 由于窄颖赖草 ( ` , 抢拐 耽列以韶 )具有 B Y D v
高抗 性 , 故选 用 它 同 小 麦 进 行 异 型 杂 交
( e o m ea
u 和 P lo u川 e , 1 9 8 7 ; rT e m b一a y 等 , 1 9 5 9 ) .
该远亲繁殖种包括八倍体新增系和十二倍体新
增系 。 在本研究中用作父本的八倍体新增系 (2 n
二 s x ~ 5 6 , J J JN N N )本来是美国的 D . eD w e y 收
集的 ;但其种子是从加拿大萨斯喀彻温省的 .T
aL w er cn
e 那里得到的 . 八倍体新增系分别是
s 。 1 8 0 3 2 , s 。 1 8 0 3 8 , s e z 8 0 3 9 和 s e l 8 0 6 4 (分别对
应于 D e w e y 的手册中的 P x 4 3 0 7 7 9 , H 刁3 0 7 8 5 ,
5 1 4 3 0 78 6 )
。 用于同小麦杂交的十二倍体 ( Z n =
12 x = a」 , J J J J J J N N N N N N )窄颖赖草新增系 S e A
3 7 1 7也是 由 T . 切 w r en ce 提供的 。
所有育成杂交种的母本均为来自日本的普
通小麦品种 F u k u h o 。 F u k u h o 具很强的杂交能力
和中抗 B Y D v 性 。 加拿大的栽培种 G 一e n ze a 和巴
西的小麦品种 LAs 一 20 分别用作 B Y D v 的易感
和抗性对照材料 。 按照如前所述的方法在授粉
1 5一 2 0 d 取 出杂交种的胚 (刊 o u川e 等 , 19 59 ) ,
然后把萌发的胚转移到 BS 培养基中 ( ca m b or g ,
1 98 2)
, 并于 20 ℃下荧光灯照射培养 。 在 l 一 2
叶期 , 冲洗掉根部的琼脂 , 然后把幼株移栽到用
2 0
一 2 0
一 2 0 N
一 p 一 K ( 1
.
0 多/ L )和 N H ; o H ( 0 · 4 5 / L )
水溶液浸湿的泥炭小球上 , 再把该小球放于塑
料袋中于生长室中培养 ,其生长室的昼 /夜温度
为 2 0 / 1 5℃ 、 光照时间为 z 6 h , l 个星期后 ,再把
幼苗移栽于 1 0 c m 口径的生长钵中 。
表 1 试验设计中的基因型分布
6个潜伏期
吝重复株数
6 个收获期·
各爪复株散
小麦 ( Z n ~ 6x ~ 4 2 ) :
F U k U b o
G l e n l览
I A导 2 0
F uk u ho 义窄领赖草八倍休
新琳系 (n 一 x7 ~ 4 9) 二
F uk ho x 个颖赖草十二倍休
新珊系 (n ~ 习x ~ 6 3 ) “ 二
窄颖赖草 cS ^ 37 7]
( Z
n = 12 x ~ 8 4 )
, , 该收获J切跟 B Y n V .接种平行试验 (rJ 相同一红于
无病毒植株的 E lL s A 位在各荃因型之间无差
异 ,所以 , 该数据仅仅川于泌立正 一负临界仇 。
, , .
cS J 8 0 3 8
,
cS l 8 0 3 9 和 sc 一8 06召均为 BY D v 接种
系的父木 ;反 18 0 6月是无病毒对照材料的父木 .
升 釜 份 ,
cS 3 7 1 7 是父本材料 。
病毒接种和 ELI s A 测定 窄颖赖草植株
(新增系 cs 37 1 7 ) 、 “ 小麦 x 窄颖赖草 ” 的 F , 杂交
种以及小麦对照均为 2一 3 叶期接种 B Y D v 的
l雌外农学— 麦类作物 19 , 2 年第 6 Jg J(一 JJ J胶)
“
c l o u ti e r
”分离物 ( p A V 浆液 ) , 并且$1] J月稠李绩
管 蚜 ( 打卿“口成砂咖 卿石 L二 作 为 传 病 媒 介
( C on 〕 e o u
,
] 9 8刁) 。 每个植株放 5 头蚜虫 , s d 后用
抗蚜威 ( jP r jm or , 5 0W p , 5 0 m g / L )杀死蚜虫 。 对
照 C K 要进行分离保护并给以相同的处理 。 在
接种后的第 J , 1 0 , 1 6 , 2 2 , 2 8 和 3 d d 收获幼
苗并于 一相℃下贮藏在塑料袋中 , 以备凡 IS A
测定 。
样品融化后 ,从茎上取下叶片 ,然后切细匀
浆 。 取 g] 样品放入钵中 , 再注入 ZOml 提取缓冲
剂 , 接尹 进行再研磨 ( lP ou dr e , 1 9 8 8 ) 。 直接用
E L ls A 法测定提取液中病毒的含量 。 测定时 , 在
黑暗中培养 60 m in 后测定反应停止 。 通过一台
E L sI A 微型读数器 n 读出光线吸收量的方法来
测定病毒含量 ( D y an tec h 培养室 , 美国佛吉尼亚
州 lA ex an de r 地区 ) 。 所有样品分别在 2 个井 (贮
藏冰块的深坑 )和 2 个不同的培养皿中进行试
验和测定 ,取其平均值用于统计分析 。
统计分析 由于小麦 ( F uk hu 。 , 。 刃e n lea 和
L气S一 20 ) 、 窄颖赖草和杂交种 3 者之 间的方差存
在着异质性 ,所以进行重量的方差分析 。通过六
倍体小麦跟八倍体窄颖赖草新增系杂交而获得
的七倍体杂交种 ( n = 7x = J g ,妞D J J N N )同从
十二倍体 ( 1 2x) 窄颖赖草新增系衍生来的九倍
杂交种 ( , 1一 g x ~ 6 3 , A B D J J J N N N 久之 l可无显著
差异 。 因此 ,这 专个杂交种均作为单组来进行分
析 。
为了测定单株是否呈正反应 (感染 )而建立
了一个仲裁临界值 ( A ) :
A 二 X + 35 · E
其中 ,又为平均值 , s 为标准偏差 , E 为对照
株的 E L I s^ 测定值 ( S u t u一a 等 , 1 9 8 6 ) 。
结 果
方差分析表明 ,基因型与病毒潜伏期之间
无显著互作 (P < 0 . 0 0 1 ) 。 因此 , 只对各潜伏期
内的数据进行了分析 (表 2 ) 。 潜伏期 (接种后 相
内除外 )在各基因型之间有显著差异 。 比较分析
表明 ,基因型效应的 68 % 一 96 % (分别是接种
后的第 3祖 和第 1 0d 的数据 )应归因于小麦与
非小麦之间的 二提异 , 非小麦中包括窄颖赖草及
其杂交种 “ 窄颖赖草 x F u k u ho ” , 如图 l( 略 )所
示 。 这些小麦品种 (系 )的病毒含量高于窄颖赖
草的含毒量 , 但接种后 相 内的除外 , 因这几天
各基因型的病毒含量无显著差异 。 在潜伏期的
第 心d 一 Zs d , 丘k u h o 同 G xe川 ea 与 巧 A 一 2 0 之间
无显著差异 . 然而 , 在潜伏期的第 3 J d F u k u ho
的 E L IS A 值显著增高 (表 2 ) 。 易感对照 lG en lea
表 2 叶片组织的留 D v (vP A 型 )的提取物 E IL sA 值进行方差分析的均方值 , ,
潜伏期 (天数 )
二下 翻号 ——现 ` 4 10 1 6 2 2 2 8 3 4区自l篆因型小麦对非小麦 , )个颖赖草对 lFF u k u b o 对 e 妞 n lae +] A S 一 2 0。 xe n工ae 对 l ^ 5 20误差几j 1 . 2 8… 1 . 06 n s 4 . 14 n s l 。 5加 s 0。 3 9n s 0 . 26 n s0 . Os n s0 . 0 7n s 8 8 . 7 3二3 44 . 7 1二 4 4 . 7 7二13 0。 6 9二 9 . 9 3二 7 。 27二 4 . 2 0二3 3 . 7 3二 2 6 . 7 5 . ’ 1 1。 9 9 二0 . 1 4n s 0 . 6 9 n s 4 5 . 0 1二 0 . 9 9sn ] 。 OOn s 1 . 13 n s0 . 09 n s 0 . 12 0 5 4 . 4 I n s 0 . 0 5n s 1 . 4 8 n s 4 . 2 8二0 . OO 4sn 10 . 2召n s 4 5 . Og n s 3 . 6 7 . 0。 O4 n s 0 2 9 0 50 . 2 0 2 . 8 4 2 . 0 4 .0 6 7 0。 5 4 0 . 3 41) 由于在小麦与非小麦之间的方差异质性 ,故进行的是亚童方差分析 .分析用的叶片组织取自 uF ku 助 、窄颖赖草及其杂交 F : 代以及 G 托 n l ea (小麦 , 易感对照 )与 IA s , 2 0( 耐病对照 ) .
幻 “ 非小麦” 指窄颖较草及杂交种 F , 。
3 )误差项 (J 自山度 , 在接种后 (fJ 第 一d 和第 一0d 为 2 5 . 在第 2 2d , 2朗 和 3 4d 为 2 6 ,在第 16 d 为 2 7 。
4 ) n :
, , , · , 分别表示在 。. 05 和 。. 01 概率下不显著或显著水平 .
一9 3 2年第 6U jI (一 ) J版 ) l月外农学— 麦类作物
在进入潜伏期的第 1 0 d时 , 其 E u S A 测定值显
著高于 l s A 一 2 0 的测定值 ( p < 0 . 0 7 ) , 但 e 一e n l ea
在第 2 d 时的 E lL s A 值显著低于 is A 一 20 的测
定值 . 除接种后 的第 10 d 外 , 杂 交 F , 代的
EL is A 值同窄颖赖草的无显著差异 , 而且来自
接种的 F , 代杂交种的窄颖赖草的数据非常接
近于来 自未接种材料的数值 (总体均值为 .0
0 6 3 )
。
从不同潜伏期的窄颖赖草获得的 EL IS A 平
均值均未超出临界值 , 而且也不 显正值 , 但 lF
的为正值 (表 3) 。 窄颖赖草和杂交 F , 代的临界
值的变化范围分 ZIJ 为 0 . 0 8 1一 0 . 1 1 0和 0 . 09 6一
0
.
1 3 2
。
在各单株接种后的第 1 d6 和 3相 之间 , 48
表 3 叶片组织的 B丫D v ( PA v 型 )提取物的 E lL s A
平均值 (用 45。。 m 波长的光线吸收量求得 ) ’
E L l s^ f改
种质 潜伏期
(天数 )
又士 S二 临界优 ’ 二接种 未接种
B Y D V
存在 (十 )
不存在 (一 )
窄颖拔草 0 . 0 7 6士 0 ` 0 J I 0 . 07 0士 0 . 0 0 9 0 . 0 9 7 7
I 0
l 6
0
.
06 6士 0 . 0 14 0 . 06 9士 0 . 0 0 7 0。 0 9 0
0
.
0 8 1士 0 . 0 3 1 0 . 06 2士 0 . 0 1】 0 . 0 95
0
。
0 7 7士 0。 0 2 7 0。 06 0士 0 . 0 0 7 0 . 0 8 ]
0
.
06 6士 0 . 0 1 2 O。 06 5士 0。 0 1 5 0 。 1 1 0
0
.
0 6 2士 0 . 0 16 0。 06 5士 0。 0 0 8 0 . 0 8 9
F 一 ( F u k u ho X
窄颖赖草 ) O
。
D75士 O。 0 4 ] .0 08 2士 0 . ODS O。 0 9 7
咒2834
l 0
l 6
0
.
0 7 7士 0 . 0 14
0
.
0 6 7士 0 . 0 7 4
0
.
06 9士 0 . 0 2 1 0 . 1 3 2
0
.
06 6士 0 . 0 1 4 0 . 1 0名 +
0
.
09 2士 0 . 0 2 7
0
.
0 8 4士 0 . 0 2 4
0
.
6 4士 0。 0 1 5 0 . 10 0
0
.
06 0士 0 . 0 1 2 0 . 0 9 6
0
.
08 0士 0 . 0 14 0。 0 7 1一士 0 . 0 09 0。 0 9月
,`S
J,勺山勺`2
` , 其中的叶片组织取自接种与未接种及其属间杂种 F : , 获得的临界位是 6 个潜伏期的 . 一 , 分别表示接种和未接
种种质材料的 称个和 ` 4 个重复的 E lL s ^ 平均值和标准偏差 ; ,
偏差 ( su ut 纽等 , 1 9 a 6 ) 。
, . , 健康对照样木的临界位仲裁为又+ 3S ,共中 s 为标准
株窄颖赖草 s cA 3 7 1 7 中的 6 株为正 反应 , 其
EL IS A 值的变化范围为 .0 087 一 0 . 1 30 。 在 6 个
病例 中 , EL l s A 值均不在 F u k hu 。 对应潜伏期
EL 巧A 测定值的范围内 。
用 B Y D v 接种的 招 个单倍体杂种的 1 个
为正反应 , 其中 , 咬个有 钧 条染色体 , 这 刁个杂
种是 由八 倍 体 窄 颖 赖草 新 增 系 sc l 8 0 3 8 、
S e l 8 0 3 9 和 S e 1 8 0 6 4 衍生而来的 ; 另 7 个是由新
增系 sc A 3 7 1 7 ( 1 2x) 衍生出来的且具有 63 条染
色体 。 从这些植株中获得的 E L IS A 值为 0 . 1 02
一 0 . 2 6 0 。 用于分析接种后第 1 6d 的数据的 8 个
.
F : 植株中的 2 个 (均有 63 条染色体 )呈负反应 。
其余 6 个杂种 (其中 3 个均含 49 条染色体 , 另
外 3 个均含 63 条 )呈正反应 。
讨 论
试验数据表明 , 试验中的植物材料可分为 2
组 , 即“ 小麦组 , ( F u k u h o , G l en l ea 和 认s 一 2 0 )和
“ 非小麦组 ,’( 窄颖赖草和杂种 uF k u h o x 窄颖赖
草 ) 。 B Y D v 能在各小麦的组织中繁殖 , 且其特
国外农学— 麦类作物 l, 9 2 年第 6 ! 91( J l JJ j扳 )
点在接种后的第 1d0 达到高峰期 。 非小麦组织
很强地或完全抑制病毒繁殖 。
本试验用 凡 ls A 法获得的结果作为对照 ,
并根据禾谷类作物对 B Y D v 病害的田间抗性试
验进行了品种分类 。 其结果表明 ,把 2 类试验结
果联系在一起是不容易的 。 lG en l ea 常用作大田
试验的易感对照 , 其易感 BY D v 这种性状 的证
据包括 1 9 8 2 年的 田 间试验 。 在 这个试验 中 ,
G le 川ea 在种植的 12 个品种中感病最严重 (加拿
大 Q u e b e e 省 ; C o m e a u 和 S t . p ie r er 等 , ] 9 8 2 ) 。 巴
西小麦 认 S一 2 0 被 C o m e a u 和 S t . p ie r r e 分类在
高抗品种之列 。 因此 ,它 一直用作抗病对照材
料 。 然而 ,本研究结果表明 , L入S一 20 应分类为
耐病品种 , 而不宜分类成抗性品种 ,本 EL is A 法
也支持这个结论 。 根据 c o o per 和 J o n e s ( 1 9 8 3 )的
定义 , 术语 “ 抗病 ” 应该用于能显著地抑制病毒
繁殖的基因型 (如窄颖赖草 ) 。
在上述 3 个小麦品种之间 , E lL s A 测 定值
无显著的差异 。 然而 , 通过 比较大 田试验和
比 ls A 数据来区分 “ 抗性 ” 和 “ 耐性 ” 是可能的。
这可以帮助小麦育种者在育种方案中把抗性因
素结合起来设计杂交方案 ,从而使杂交后代能
抵抗严重的 B Y 0 v 流行病害。
对于 oC m ea u 和 lP ou dr 。 所报道的无病症种
质窄颖赖草 ,在各潜伏期内获得的 E IL s A 平均
值都未超出临界值 。 因此 , 该种质一定具有能抑
制 B Y D v 或 B Y D v 的次生复制株系侵染植株的
基 因 。 所以 , 可把窄颖赖草分类为 “ 免疫 ” 种质
( C o o沐 r 和 J o , 1 0 5 · 1 9 8 3 ) 。 然而 , 一些试验中的植
株个体 (铭 株中的 6 株 ) 允许低水平 的病毒繁
殖 , 但这种水平非常低以致于可把其感染株分
类到 “ 高抗 ”材料里 。 这些结果意味着 : 在同小麦
进行异型杂交之前 ,应该先筛选窄颖赖草种质 。
窄颖赖草的免疫性不是由于蚜虫不能把病
毒接种给植株材料 。 尽管窄颖赖草及其杂交种
F : 的生长和繁殖要 比小麦好一些 , 但蚜虫完全
能把 B Y D v 接种给它们 。 rT e m bl ay 假设窄颖赖
草及其跟小麦的杂交种 F , 的抗性应 归因于病
毒一寄主互作 ,这种互作能有效地抑制病毒在植
物组织中形成与复制 。 本研究利用叶片组织进
行试验的结果使上述假设得到了证实 。
窄颖 赖草的免疫性或高抗性几 乎在其跟
F uk u h 。 的杂交种 F , 中得到完全的表达 ,这是由
于该杂交种 F , 的抗性水平几乎 与窄颖赖草的
相同 。 同小麦亲本相比 , F 月组织中病毒繁殖力显
著减弱 , 而且病毒繁殖时间也延迟 , F , 叶片组织
中的病毒最高含量出现在接种后的第 1 d6 ,而其
小麦亲本出现在接种后的第 1 d0 ;而且 lF 组织
中的病毒存在时间也极为短暂 。 这些现象可能
是由于多基因联合效应的结果 。
如果育种目标是选择抗病后代 , 则在单倍
体数目的小麦染色体的半合子状态下表达抗性
是有益的 。 在耐铝种间杂交的衍生系中 ,普遍存
在 小 麦 基 因 抑 制 黑 麦 有 用 基 因 的 现 象
( o u s at f so n 和 R o s , 19 9 0 ) 。 在育成原八倍体小黑
麦或小麦 一小黑麦杂交种之后 , 来自黑麦的抗
B Y D v 病毒的基因很难得 以表达 , 这种现象也
很普遍 ( K . e . N k o : , 9 0 10 等 ) 。在杂种 F , (窄颖赖草
义 小麦 )中 ,病毒繁殖的高峰期出现在接种后的
第 16 d 。 取样日期应该在杂种 F : 的 B Y D V 抗性
筛选中发挥最大作用 。
窄颖赖草的免疫性或高抗性及其在异型杂
交种 F , 中的表达这一发现为小麦改 良育种提
供了潜力 。 这种免疫性或高抗性同以前发现的
小麦耐病性完全不同 。
把这种异缘 B Y D v 抗性基因转移到稳定且
可育的小麦系中是一个富有挑战性的任务 。 由
于杂交后代的完全败育 , 所以 F : 同小麦进行回
交是不可能的 。 本试验给大约 8 0 0 0 0朵 F ; 植株
的小花授以小麦花粉 , 结果只产生了一粒无胚
种子 。 用抗其它病害的基因进行这类尝试也需
要付出时间和努力 ( K n o n s 和 eD ar k , 19 7 6 ) 。 由
于这些单倍体杂交种具有非常特殊 (极高 )水平
的 B Y D v 和蚜虫抗性 ,所以 , 仍然要继续和格外
努力 , 以把这些基因转移给小麦 。 其方法不仅包
括运用秋水仙素和 回交法来加倍染色体数 目的
经典途径 , 而且也包括运用单儿茶酸消解染色 ,
体以及原生质体融合 。
〔黄炳 羽 节译 自 p la n t B r e d i n g , 19 9 2 , V of ·
1 0 8
,
N o
.
2
,
9 7一 1 0 3 (英丈 ) , 杨建设 校〕