全 文 ：第 4 卷
2 00 0年
第 1期
3 月
河北农业科学
Jo u n r
a
l
o fH eb e iA g r ieu l t u a rl 段 in e e es
V ol
.
4 N o
.
l
M
a r
.
2 0 0 0
小麦与多枝赖草属间杂种后代纯系的获得及其遗传学研究 ’
魏景芳 李 炜 秦 君 张红梅
(河北省农林科学院农业物理生理生化研究所 , 石家庄 0 5 0 051 )
摘要 以小 麦与 多枝赖草属 间杂种为试材 , 通过花药培养 , 获得纯 合后代 。 再 经过细 胞 学观察 、
田间选拔 、 抗性鉴 定 、 品质 分析 、 综合农 艺性状调 查 以及 小区 产量 对 比试验 , 从 中初 步筛选鉴定
出一批耐 盐 、 抗旱 、 抗病 的小 麦新种质 。
关键词 小麦 ; 多枝赖草 ; 属问杂种 ;花药 培养
多枝赖草 ( L , m u l t i e a u l i s < K a r . e t K i r . > T z v e l . ) , 系小麦近缘属的一个种 , 具有突 出的
耐盐碱性 、 耐痔薄性 、 耐寒性 , 十分发达的根状茎和极强的分孽能力 , 并抗黄矮病 。 开展小麦
与多枝赖草远缘杂交 , 有望获得具有多枝赖草抗黄矮病 、 抗旱 、 耐盐等有益外源基因的小麦
新种质。 董玉深等 [ ` 〕成功地 实现 了小麦与多枝赖草的属 间杂交 , 并通过多代回交和 自交 ,
从中选出了具有抗盐碱和抗黄矮病等特性的材料 。 然而 , 由于小麦部分同源染色体不配对 ,
难 以发生交换 , 加之远缘杂种后代的疯狂分离 , 这批材料经过连续多代的选择仍难 以稳定 ,
从而限制了它的利用 。 本文报道 了通过对小麦与多枝赖草属间杂种后代材料进行花药培
养 , 获得纯合易位系 , 以及对其花培后代鉴定分析的结果 。
材料与方法
1
·
l 供试材料
小麦与多枝赖草杂种后代材料 [ ( e s 只 m u ) e s ]丰 7 F 3 、 f ( e s x m u ) e s ]丰 7 F S 、 [ ( 。 S 只 m 。 )
e s
]丰 13 F 3 、 [ ( e s 太 m u ) e s ]丰 一3 F S 等 ( 注 : e s 为普通小麦中国春 , m u 为多枝赖草 , 丰 7 和丰
1 3 为冬小麦品种丰抗 7 号和丰抗 13 号 ) 。
小麦亲本材料 莱州 9 5 3 、 欧柔 、 晋 2 1 4 8 、 V e e r y , s’ 、 鲁麦 1 号等。
以上材料均由中国农科院品资所麦类室提供 。
1
·
2 花药培养
选发育适期花药无菌培养 , 诱导愈伤组织 、 分化小苗 、 生根移栽等【2 〕。
1
.
3 抗盐鉴定 ( 1) 将试验材料种植于含盐蛙 石当中 , 调查其发芽 、 成株以及植株生长情
况 。 ( 2) 试验利用模拟性耐盐鉴定盐池 , 盐池 l m 土体含盐量为 4偏 , 大田好土为对照 ( Ck) 处
理 。
耐盐系数 二 盐处理对照处理 耐盐指数 二
材料耐盐 系数对照种耐盐系数
一级 : 耐盐指数妻 1 、 ;3 二级 : 耐盐指数 ) 1 . 1 ;三级 : 耐盐指数妻 0 . 8 ; 四级 : 耐盐指数妻
0
.
5 ; 五级 : 耐盐指数 < 0 . 5 。
1
.
4 抗黄矮病鉴定 鉴定材料当年秋季播种于抗病鉴定圃 。 待次年春季返青后 , 3 月 1 日
20 0 0 一 0 1 一 0 3 收稿
DOI : 10. 16318 /j . cnki . hbnykx . 2000. 01. 002
河北农业科学 第 4 卷
(春播材料则一般于 4 月下旬 )用饲毒 (黄矮病病毒 4 2h 的二叉蚜虫接种 , 每株接蚜约 45 头 。
抗性 以病情指数表示 : 病指 50 % 以上为易感 , 49 % 一 26 % 为感病 , 25 % 以下为抗病 。
1
.
5 抗旱鉴定 采用反复干旱法和 O G 值 测定相结合的抗旱 鉴定法 。 将需要测定的材料
与对照随机排列 , 播种在装有湿沙子的塑料盒中 (设 3 个重复 ) , 待 4 叶期后任其 自然失水 ,
视叶片完全萎蔫后复水 , 调查存活株数及有关参数 ;再次 自然失水致萎蔫后复水 , 调查存活
株数 。 利用高渗溶液胁迫 ,调查质壁分离程度 , 计算 O G 值 。
2 结果与分析
2
.
1 小麦 与多枝赖草杂种后代纯系的获得
通过采用与桥梁品种杂交 、 控制花药供体植株生长条件 、选择适宜培养基 、 降低琼脂浓
度并改进封 口方式 、 灵活调整掌握 K T 浓度 、 合理控制培养温度 、 连代壮苗 、 适时移栽 、 营 造
适宜移栽环境 、 适期 人工加倍以及自然加倍植株温室加代等有效的技术措施 , 解决了小麦远
缘杂种后代花药培养愈伤组织诱导出愈率 、 绿苗分化率 、 最终绿苗得率 、 移栽成活率以及 自
然加倍率低等关键技术难题 〔3 ] , 最终获得了小麦 与多枝赖草远缘 杂种后代花药培养的成
功 , 共得到了 15 0 多个纯系的种子 。
2
.
2 花培后代的生长发育和形态学表现
对 2 0 个后代植株的株高 、 芒性 、分桑和成穗 、 穗粒数 、 春性等性状进行了调查 ,结果如表
1 所示 。
花培后代在生长发育和形态学表现方面发生了较大变 异 。 株高表现 范围从 4 c0 m 到
8 7 c m
, 平均为 6 1 . c6 m 不同组合 、 亲本 ( “ 桥梁品种 ” )的后代株高表现 不同 。 以欧柔为 “ 桥
梁品种 ” 的组合 后代的 平均 株高为 7 3 cn 飞 , 变异 范围在 61 c m 到 8 7c m 之间 (有 一 株株高
3 Oc m
, 因为冬性春播未能抽穗 , 所以除外 ) , 变异幅度为 2 6c m ; 以莱州 9 53 为 “ 桥梁品种 ” 组
合后代的平均株高 为 4 7 . s c m , 变异范围在 4 0 c m 到 6 0c m 之间 , 变异幅度为 2 0c m ; 以晋麦
2 14 8为 “ 桥梁品种 ” 组合的后代平均株高为 73 . 5 c m ; 以 Y e r犷S 为 “ 桥梁品种 ” 组 合后 代的平
均株高为 42 . 5c m ; 以鲁麦 1 号为 “ 桥梁品种 ” 组合后代的平均株高为 6 3c m 。 可见 , 花培后 代
的株高表现与其组 合亲本 ( “ 桥梁品种 ” )的株高呈正相关关系 , 因此 , 可以通过选择组合亲本
(
“ 桥梁品种 ” )有 目的地获得相应株高的花培后代 。 同时 , 同一组合亲本其后代的变异幅度
亦很大 , 因 比 可以从中选择不同株高新类型
花培后代的芒性出现了大致 3 种类型 , 即长芒 、顶芒和无芒 , 其表现没有一定的规律性 。
大部分为长芒 , 占 6 7 % , 顶芒占 21 % , 无芒最少 . 只占 1 1%
花培后代植株的分桑数和成穗数的分离情况是相当复杂的 , 不仅不同组合后代间分离
不同 , 而且相同组合内的变化范围亦很大 , 分桑数高的可达每株 2 5 个分葵 , 少的甚至出现 了
单株 。 总的看来 , 各个组合当中都出现高分桑和高成穗的植株 , 同时表明分孽与成穗呈正相
关 :
春 、 冬性表现 : 以 冬性品种为 “ 桥梁品种 ” 的组 合后代的花培后代植株当中 , 冬性植株所
占 比例大 莱州 9 5 3 的后代当中冬性植株所占比例为 8 0 `)飞, , 晋麦 2 14 8 为 50 叼、、 , 鲁麦 1 号 为
3 3 %
, 而欧柔的后 代当中 只占 12 . 5 %
2
.
3 花培后代的鉴定选拔
第 1期 魏景芳等 : 小麦与多枝赖草属间杂种后代纯系的获得及其遗传学研究
表 1 花培后代的形态学表现
T a b l
e 1 T h e m
o r’ P h o l嗯 ica l l ae t u r es o f d叹 e n d a n t s for m a n th e r e u l t u r e
桥梁品种
B 6 d g e v
a it e t y
编号
反问 n, . m卜r
株高 (cm )
P坛n `城卜t
芒长 (cm )
B ,
r
d b ght
分典数
材d 以坛
成移数 艳粒数
拼 J 。血胡吨 石!1曰 访d , 访了, 奴
欧柔
O刃 f e n
春 (冬 )性
伽呜 。 Wi n t。
春 ( S )
春 ( S )
春 ( S )
强冬 ( WW )
春 ( S )
春 ( S )
春 ( S )
春 ( S )
924170116
76
`U24
018”7184
莱州 9 5 3
LS i
z h o u 95 3
冬 (W )
冬 ( W )
冬 ( W )
冬 ( W )
春 ( S )
6057142839
717210
102569178462
57悦一4哎ù6790,几曰.人`.1`山1三
175273801864895684
807613544032
9,`4O
璐,.二
-
卫`1. .1孟晋 2 14 8
J in2 14 8
冬 (W )
春 ( S )
V e
r y ` s 臼
春 ( S )
春 ( S )
春 ( S )
春 ( S )
冬 (W )
12
气、,`白份1目.1`鲁麦一号
I u m a
一
l
2
.
3
.
1 耐盐性鉴定 选择经初步鉴定表现耐盐且农艺性状较好的 10 个后代材料 , 利用模
拟性耐盐鉴定盐池进行耐盐鉴定 , 从苗期结果看 , 10 个材料中有 7 个材料 的耐盐级别在一
级以上 , 其中 lL l2 、 L 2 5 和 1L 86 的苗期耐盐性表现最好 , 为对照材料的 4 倍多 。 而分孽期
的表现 发生 了变化 , 达到一级标准的只有 L l l6 。 成熟期表现有 4 个材料在一级以 上 , 其中
lL l6 表现最好 , 达到了对照材料的 4 倍 , 表 明了不同生育期的耐盐表 现不同 。 全生育期的
综合评定耐盐级别 , L l l 6 、 1L 28 、 8L 8 、 L 1 74 等 4 个材料为一级 , 其中 L l l6 表现最 为突出 , 各
生育期耐盐级别均在一级以上 ; 作为综合指标的产量性状 , 比 8 不仅盐池产量超过对照 , 耐
盐一级 、 而且对照处理区超过对照品种 “ 德选一号 ” 20 . 41 % , 说明该材料不仅具有极强的耐
盐性 , 而且本身产量性状亦很好 , 已作为一个新型小麦耐盐新品系在沧州盐碱麦区示范推
广 。
2
.
3
.
2 抗病性鉴定 试管苗当代就移栽到了抗黄矮病的鉴定圃中 , 通过连续 2 年的田间抗
病圃鉴定 , 发现其 中一部分 材料对黄矮病表现抗性 , 经 鉴定和选拔 , 从中选出 8L 2 、 8L 7 、
L 8
、
8L 9
、
L 90
、
L 93
、
lL “ 、 1L 76 等具有抗性的材料 , 委托河北省植保所进行抗病 鉴定 , L 8
和 L 16 6 对条锈表现免疫或高抗 , 对叶锈免疫 , 抗 白粉病为一级 。
2
.
3
.
3 抗旱鉴定 对 10 个材料进行了抗旱鉴定 , O G 值测定结果表明 , 以 L2 5 最高 , 统计
分析差异极显著 , 8L 8 和 LZ n 达显著水平 。
河北农业科学 第 4 卷
反复干旱鉴定结果 , 第 1次复水后两周调查芯叶 (第 4 片叶 )绿叶比 (恢复绿叶长 。m /全
叶长 。 m ) , 8L 8 、 L 1 7 4 和 L l l 6 表现较好 , 分别为 0 . 5 5 、 0 . 4 3 和 0 . 4 1 , 超过抗早对照 (科遗 2 6 )
5 3 %
、
2 2 % 和 14 % , 超过不抗旱对照 (鲁麦 6 号 ) 1 3 9 . 1 3 % 、 9 1 . 3 0% 和 7 8 . 2 6 % 。 两次干旱后
统计最终存活率 , 比 8 和 L n 6 最好 ,分别为 20 . 69 % 和 16 . 67 % , 高于抗旱对照近 6 和 2 个
百分点 , 高于不抗旱对照 14 和 10 个百分点 。 2L 5 接近 于抗旱对照 而大大高于不抗旱对
照 。 综合分析认为 : 8L 8 和 L l l6 为抗旱材料 , L2 5 次之 。
农艺性状及产量调查 。 根据对各材料的田间株行调查及考种结果及所收种子的数量 ,
选出其中 n 个材料进行小区产量对 比试验 , 其余材料进行测产 比较 。 小区对比试验结果以
L 7 6 为 最好 , 产量 为对 照 (冀麦 36) 的 92 . 51 % 、 8L 2 为 对照 的 9 0 . 10 % 、 8L 8 为对 照 的
8 6
.
0 0 %
,
L 16 6 的行测产与对照持平 。
综合以上结果分析发现 , 其中一些材料表现兼抗 , 8L 8 和 L l l6 抗病 、 抗旱 又耐盐 , 而
8L 2
、
8L 8
、
1L 6 及 L 76 等不仅具有抗性 , 且农艺性状较好 , 其 中 8L 8 不仅是一个好的新种
质 , 而且 已作为一个新型小麦耐盐新品系开始示范推广 。
3 讨论
在小麦远缘杂交工作中 , 由于与小麦部分同源染色体不配对 , 难以发生交换 , 加之远缘
杂种后代的疯狂分离 , 多数材料经过连续几代乃至十几代的选择仍难以稳定 。 为解决这一
难题 , 国内外的科学家通过研究和实践 , 探索提出了多种解决的途径 , 如通过辐射或化学物
质处理 、 P h 基因 、 染色体错分裂等方法获得易位系〔4 ] 。 本研究结果表明 : 花药培养是获得小
麦属间杂种后代纯系的有效途经 。 通过小麦属间杂种的花药培养 , 可在短时间内获得大量
具有丰富变异且可稳定遗传的后代材料 , 有效克服小麦远缘杂交后代材料的疯狂分离 , 获得
纯合易位系 。 配以正确有效的田间观察 、选择技术方法 以及抗性鉴定 、 品质分析等工作 , 可
大大缩短远缘杂交导入外源基因的年限 。
参 考 文 献
l 伪 n g Y S , Y u a n 2 2 , Z h o n g G Y . S t u d y on h犷bir d iaz t oln o f T ir t i e u m a e s t ivu m w i t h I J e y n 1泌 m u lt i e a u l i s a n d L e犷m u s acr e om -
s u s , In
“
Pocr
.
Is t
.
e h or
~
e E n g i n e e ir 昭 i n lP a n t s ” . X i ’ an , Ch in a , 19 5 6 . 15 5一 5 7
2 W e i J F
.
Z ho u R H
. 伪 n g Y S . T h e f a c t o rs a f fce t i n g a n t h e r e u l t u r e o f h y b r id s b e t w e n T月 t i c u 明 a o s r i ” u r , . 义 L代y 1’l u s n : “ l t i
ca
u l i :
.
I n Ch i n , J
, 肠 r 1 9 94 . 6 ( 2 ) : 18 4 一 18 7
3 魏景芳等 . 小麦 属间杂种花药培养创造纯合 易位 系 . 农业生物 技术学报 , 19 9 7 . 5 ( 3 ) : 2 21 一 223
4 刘大钧等 . 簇 毛麦种质导入小麦及其利用的研究 . 见 : 植物细胞工程与育 种 . 北京 : 北京工业大学 出版 社 , 19 90 . 14 0 一
14 4
5 朱至清等 .通过 氮源 比较试验建立一种较好的水稻花药培养基 . 中国科学 , 19 7 5 ( 5 ) : 4 84 一 4 90
6 李梅芳等 , 应 用花药培养选育抗稻瘟病 品种的研究 . 作物学报 , 1 983 , 9( 3 ) : 17 3一 17 8
7 孙敬三等 . 花药培养学术讨论会文集 . 北京 : 科学出版社 . 19 7 . 15 1一 154
8 胡含等 . 禾谷类花粉植株的染色体工程 . 植物细胞工程与育种 .北京工业大学出版社 . 19 90 13 2 一 139 、 154 一 1 70
第 1 期 魏景芳等 : 小麦与多枝核草属间杂种后代纯系的获得及其遗传学研究 · 1 3 ·
T h e S e le c t i on a n d G e n e t i e S t u d y of t h e Pu r e L i n e fr om
I n t e r ge n e r i e Hy br id i z a t i on of W h e a t a n d Le ym
u s M u lt i c a u li s
W
e i J i n g f a n g L i W
e i Qin J u n Z
a n g H on g m e i
( I
n s t i t u t e of A g r o一 p h邓 ie s , P h” io lo g y a n d B ioc h e m is t r y ,
eH be i A
e a dent
y o f gA
r i e u lt u
r a
l an d F
o r e st r y 段 ien e es , S h ij iaz h u an g . 0 500 5 1 )
A b s t r a c t B y u s i吃 t h e in t e馆e n e r i e h y b r i d s o f w h e a t a n d le y m u s nt u l t i e a u li s a s t e s t in g
m a t e r i a l
, a n d t h r o u g h a n t h e r e u lt u r e
,
p u r e p r o g e n y w a s o b t a i n e d
.
T h or u g h e y t o lo g ie a l o b s e vr a
-
t 10氏 f i e l d se l e e t i o n i n s t r e s r e s i s t a n e e , q u a l i t y , i n t e g r a l a g or n o m i e e h a r a e t e r s a n d y ie ld , ne w
w h e a t g e似 P las m w i t h r e s is t a n e e t o as lt , d r o u g h t a n d d i se ase s w e r e s e l e e r e d .
K e y w o r d s W h
e a t ; L e y m u s m u l t i ca u l is : I n r e r g e n e r i e h y b r id s : A n t h e r e u l t u r e