全 文 ：　　文章编号:1004-3888(2001)02-0108-04
粗山羊草细胞质对普通小麦细胞核的遗传效应

张玲丽1 ,卢碧霞1 ,马守才1 ,张永杰2
(1.西北农林科技大学农学院 , 陕西 杨凌 712100;2.陕西凤县职业中学 ,陕西 凤县 721700)
　　摘　要:将粗山羊草细胞质导入普通小麦 ,研究其对普通小麦细胞核的遗传效应 。结果表
明 ,粗山羊草细胞质对普通小麦开花习性具有优良的作用;能增加小麦的株高 ,提高小穗数 、穗
粒数 、结实率和发芽势 ,但延迟小麦的生育期;对其他性状影响不显著;粗山羊草细胞质对普通
小麦细胞核之间有一定的核质杂种优势 。
关键词:粗山羊草细胞质;普通小麦;遗传效应
中图分类号:Q953;S512.1　　　　　文献标识码:A
近40多年来 ,利用近缘种属细胞质已成为杂种生产的重要课题。粗山羊草(Aegilops squarrosa
L.)是普通小麦(Trit icum aestivum L.)的近缘种 ,其细胞质(Sq质)对普通小麦细胞核具有一定的作
用[ 1 ～ 5] 。但对该核质杂种的开花散粉习性等遗传特性却未加说明。为此 ,笔者进行了试验 ,目的在于
进一步探讨粗山羊草细胞质对普通小麦细胞核的遗传效应 ,为开发利用遗传育种的种质资源 ,利用粗山
羊草细胞质培育优良的核质杂种提供理论支撑。
1　材料和方法
1.1　试验材料
采用材料为 7个普通小麦品种:733 、矮秆早 、陕农 17 、小偃 4号 、T63 、739-2 、707 ,利用日本木原均
生物研究所的粗型格涅斯作母本(细胞质供体),以不同核基因型的 7个普通小麦品种作父本(核供体),
连续回交置换而得到 7 个核质杂种:Sq733 、Sq矮秆早 、Sq陕农 17 、Sq小偃 4 号 、SqT63 、Sq739-2 、
Sq707。
1.2　试验方法
试验于 1998 ～ 1999年在西北农林科技大学农作一站试验地进行 ,试验采用裂区设计 ,以核基因型
为主处理 ,质型为副处理 ,重复 3次 ,小区为 4行区 ,行长 1.67 m ,行距 0.25 m ,株距 0.07 m ,每区定点
观察调查 20株 。在小麦生长期间 ,对抽穗期 、开花期挂牌记载 ,统计花药外露率 ,对花药进行碘染试验 ,
用度数显微镜计量柱头 、花丝 、花药的大小 ,并且做抗病性鉴定;成熟收获后 ,对株高 、有效分蘖数 、每穗
小穗数 、穗粒数 、单穗重 、千粒重 、结实率 、产量等农艺性状进行室内考种 ,同时还利用近红外分析仪测定
种子的粗蛋白含量 ,并对种子的发芽力进行测定。
2　结果与分析
2.1　粗山羊草细胞质对普通小麦开花习性的影响
从表 1的调查结果可以看出 ,在粗山羊草细胞质的作用下 ,参试的每个核质杂种都表现出明显的优
势。粗质杂种的柱头长度均比对照(核供体)品种有所增长 ,如 Sq733 比 733长 0.16 mm 、Sq739-2比
739-2长 0.14 mm 。Sq质杂种的花丝长度 、直径 ,花药的长度 、直径比对照(核供体)品种有所增大 ,仅
第 21 卷　第 2 期
Vol.21　No.2 　　　　　　　　　
湖　北　农　学　院　学　报
Journal of Hubei Agricultural College
　　　　　　　　　2001 年 5 月May 2001
收稿日期:2000-12-19
第一作者简介:张玲丽(1970-), 女 ,陕西凤翔县人 , 农学硕士 ,西北农林科技大学农学院讲师.
个别的略低于核供体 。还可以看出粗山羊草细胞质能提高核质杂种的花药外露率 ,如 Sq707比 707增
加了 19.62个百分点 ,Sq矮秆早比矮秆早增加了 19.50个百分点 ,其他核质杂种也都有所提高 ,只是提
高的幅度不同。另外 ,在读数显微镜下观察时发现 ,具有粗山羊草细胞质的材料花粉很饱满 、花粉量大 、
发育正常 。
表 1　粗山羊草细胞质对普通小麦开花习性的影响
Table 1　Effects of Aegilops squarrosa L.cytoplasm on habits and characteristics of wheat flower ing
材料 性　　　　　状柱头长/ mm 花丝长/mm 花丝直径/mm 花药长/mm 花药直径/ mm(160×) 花药外露率/ %
Sq733 0.47 0.78 0.29 1.00 6.69 32.73
733 0.31 0.63 0.21 0.98 6.89 13.90
Sq矮秆早 0.32 0.84 1.06 0.24 7.52 30.67
矮秆早 0.29 0.47 0.89 0.15 6.17 11.17
Sq陕农 17 0.48 0.84 1.48 0.29 6.99 34.00
陕农 17 0.38 0.88 1.04 0.28 7.21 20.06
Sq小偃 4 号 0.49 0.79 1.00 0.33 4.00 31.54
小偃 4 号 0.38 0.70 0.86 0.24 4.00 13.76
SqT63 0.43 0.98 0.38 1.19 7.88 30.56
T63 0.35 0.92 0.32 0.94 7.07 17.80
Sq739-2 0.45 0.87 1.04 0.31 7.59 18.78
739-2 0.31 0.59 0.95 0.29 6.42 13.70
Sq707 0.48 0.74 0.41 1.19 7.27 38.30
707 0.39 0.79 0.32 1.12 7.12 18.68
　　从以上分析来看 ,粗山羊草细胞质对普通小麦开花习性具有优良的细胞质效应。同时 ,每个核质
杂种都表现出一定的杂种优势 ,优势的大小与细胞质 、核供体及核质互作等有着密切的关系。
2.2　粗山羊草细胞质对普通小麦育性的影响
表 2　粗山羊草细胞质对普通小麦育性的影响
Table 2　Effects of Aegilops squarrosa L.cytoplasm on fertility of wheat
材料 性　　　状可育花粉粒比例/ % 花粉粒直径/mm(160×) 结实率/ %
Sq733 89.16 1.83 63.84
733 87.03 2.12 55.12
Sq矮秆早 60.87 2.29 64.63
矮秆早 74.49 1.93 57.17
Sq陕农 17 99.22 1.95 66.79
陕农 17 97.36 1.89 72.29
Sq小偃 4 号 87.70 2.36 52.90
小偃 4 号 93.43 2.16 57.68
SqT63 91.02 2.10 57.90
T63 90.97 2.21 56.79
Sq739-2 82.95 2.05 52.92
739-2 81.50 2.19 48.07
Sq707 100.00 1.96 64.60
707 100.00 2.22 57.66
　　注:1.可育花粉粒指能被碘液染色的全部花粉粒;2.花粉粒直径是 30个花粉粒的平均值;
3.结实率=有效小穗基部结实的小花数/(有效小穗数×2)。
由表 2 可以看出 ,在粗山
羊草细胞质的作用下 ,大部分
核质杂种的花粉粒育性正常 ,
甚至有所提高;同时也有个别
材料的花粉粒育性降低 ,且降
低幅度较大。如 Sq733的异质
系可育花粉粒比核供体 733可
育花粉粒增加了 2.13个百分
点 ,而 Sq矮秆早异质系的可育
花粉粒却降低了 13.62个百分
点。粗山羊草细胞质对花粉粒
直径的影响也是如此 ,无一致
的规律性 ,方差分析表明 ,质间
未达到显著水平(P >0.05)。
关于结实率 ,Sq质异质系要比
核供体普遍高一些 ,方差分析
表明 ,结实率的质间差异达到
了显著水平(P <0.05)。由
此说明 ,粗山羊草细胞质对普通小麦育性的影响不大 ,但对于结实率则表现出良好的遗传效应 。
109第 2 期　　　　　　　　　　　　　张玲丽等:粗山羊草细胞质对普通小麦细胞核的遗传效应
2.3　粗山羊草细胞质对普通小麦产量性状的影响
方差分析表明 ,粗山羊草细胞质对普通小麦的有效分蘖数 、单穗重 、千粒重的影响与核供体对其影
响无显著差异(P >0.05);而穗粒数达到极显著水平(P <0.01);结实率 、20株产量均达到显著水平
(P <0.05)(表 3)。说明粗山羊草细胞质对普通小麦的结实性表现出明显的核质互作效应 ,对于产量
这个综合性状 ,由于核基因型以及和环境的相互配合可能会增加产量 。
表 3　粗山羊草细胞质对普通小麦产量性状的影响
Table 3　Effects of Aegilops squarrosa L.cytoplasm on yield of wheat
质型 性　　　　　　状有效分蘖数 有效小穗数 穗粒数 单穗重/g 千粒重/g 结实率/ % 20 株产量/g
Sq 质 7.74 20.23 37.51＊＊ 1.70 34.57 60.50＊ 136.57＊
A质 7.51 19.71 33.46 1.66 37.70 57.21 132.75
　　注:表中数据为 7个核基因型的平均值
2.4　粗山羊草细胞质对普通小麦其他农艺性状的影响
从表 4看到 ,除了株高 、抽穗期 、开花期和发芽势差异明显外 ,其他性状都无明显差异 。方差分析表
明 ,不仅粗山羊草细胞质对株高有极显著增加效应 ,而且核质互作效应造成不同材料株高差异也达到了
显著水平(P <0.05)。粗山羊草细胞质对核质杂种的生育期表现出不良的效应 ,延长了抽穗期和开花
期 ,抽穗期的质间差异和核质互作效应达到了极显著水平 ,开花期质间差异显著 。从表 4可以看出 ,粗
山羊草细胞质能显著提高种子的发芽势 ,增强种子的生活力 ,使种子发芽整齐 ,出苗一致。但对种子的
发芽率影响不大 ,与对照没有显著差异。粗山羊草细胞质对普通小麦的粗蛋白含量 、抗病性影响不显
著 ,既没有明显的正效应 ,也没有明显的负效应。
表 4　粗山羊草细胞质对普通小麦其他农艺性状的影响
Table 4　Effects of Aegilops squarrosa L.cytoplasm on other agronomic characters of wheat
质型 株高
cm
抽穗期
d
开花期
d
粗蛋白含量
g/100 g
反应型
条锈 赤霉 叶枯
发芽力/ %
发芽势 发芽率
Sq质 75.20＊＊ 210.34＊＊ 220.55＊ 14.55 0.5 4.5 1.4 57.3＊ 88.8
A 质 72.23 208.89 219.60 14.82 0.5 4.7 1.4 46.8 87.1
2.5　核质互作效应分析
从表 5中看出 ,Sq质对普通小麦细胞核存在着一定的核质互作效应 ,互作效应大小因核基因的不
同而不同 ,有的表现良好的正效应 ,如矮秆早的核质杂种和 707的核质杂种;有的表现出较大的负效应 ,
如陕农 17的核质杂种;有的则表现不明显 ,如小偃 4号的核质杂种 。对于其他性状的表现也存在类似
的情况。说明有核质优势的存在 ,而这种优势的方向有正有负 ,粗山羊草细胞质对普通小麦细胞核有一
定优势表现 ,这是细胞质间 、细胞核间及核质互作共同作用的结果。因此 ,利用 Sq质转育核质杂种 ,改
良普通小麦一些性状是完全可能的 。
表 5　粗山羊草细胞质异质系和核供体 20 株产量
Table 5　20 plant yield of alien-cytoplasm wheat lines and common wheat lines g
细胞质供体 核　　　　　　　供　　　　　　　体
733 矮秆早 陕农 17 小偃 4 号 T63 739-2 707
Sq 质 140.54 175.12 132.58 107.42 130.71 136.46 157.00
A质 151.79 139.30 161.38 107.94 117.80 130.21 110.15
3　小结与讨论
(1)Sq质对普通小麦的开花散粉习性具有良好的作用 ,对普通小麦的主要农艺性状无不良的细胞
110 湖　北　农　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　　　2001年
质效应。Sq质与普通小麦细胞核间有一定的核质杂种优势。
(2)从以上的分析可以看出 ,Sq质对普通小麦细胞核的影响具有一定的互作关系 。在 Sq质背景
下 ,并非所有的普通小麦品种或某一品种所有性状都表现出一定的效应。不同的品种或控制不同性状
的基因对 Sq质置换的反应存在着很大的差异。细胞核仍是影响核质杂种性状表现的主要因素 ,细胞质
只在一定程度上有影响 ,且表现出核质互作的效应。同时 ,核质杂种也可以产生核质杂种优势 ,而这种
优势的大小与方向不一致 。因此 ,利用 Sq质培育核质杂种必须进行最优良的杂交组合的筛选工作 。另
外 ,关于 Sq质对生育期有所延迟 ,这与木原均等[ 6 , 7]的研究结果不一致 ,可能系由于不同地区造成的差
异。对于这些问题 ,还有待于进一步深入研究 ,则能为小麦育种提供宝贵的细胞质资源。
参考文献:
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squarrosa [ J] .[ 日] 生研时报 , 1982 , (30):1～ 8.
Genetic Effects of the Cytoplasm from Aegilops squarrosa L.
on the Wheat Cell Nucleus
ZHANG Ling-li1 , LU Bi-xia1 ,MA Shou-cai1 , ZHANG Yong-jie2
(1.College of Agronomy , Northwest Sci-Tech University of Agriculture and Forestry , Yangling ,
Shanxi 712100 , China;2.Fengxian Vocational High School , Fengxian , Shanxi 721700 , China)
Abstract:The genetic effects of Aegilops squarrosa L.cy toplasm w ere studied by transferring Aegi lops
squarrosa L .cy toplasm into w heat.The results show ed that Aegi lops squarrosa L.cytoplasm had fine ef-
fects on wheat f low ering habits and characteristics.Meanwhile , plant height , number of spikelets , g rains
per spike , setting rate and germinating potent ial of w heat were improved significantly , but w heat g row th
phase w as leng thened.There were no significant ef fects on o ther ag ronomic characters.There w as sure nu-
cleo-cy toplasmic heterosis betw een Ae.squarrosa L.cy toplasm and wheat cell nucleus.
Key words:Aegilops squarrosa L.cy toplasm;wheat;genetic effect
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