全 文 ：第 29卷　第 6期 西北农林科技大学学报 (自然科学版 ) Vol. 29 No. 6
2001年 12月 Jour. o f No r th west Sci-Tech Univ . of Ag ri. and Fo r. ( Nat. Sci. Ed. ) Dec. 2001
D2型山羊草细胞质对普通小麦性状影响的研究⒇
宋喜悦 ,马翎健 ,胡银刚 ,奚亚军 ,刘曙东 ,何蓓如
(西北农林科技大学 农学院 ,陕西杨陵 712100)
　　 [摘　要 ]　以含有粗厚山羊草 ( 6X )、牡山羊草、瓦维洛夫山羊草等 D2型异源细胞质的 3个稳定普通小麦
( Triticum aestivum )异质系为材料 ,分别与 6个普通小麦品系杂交 ,调查该细胞质对供试小麦育性、生长势和主要
农艺性状的影响。结果表明: D2型细胞质对普通小麦的育性反应差异性显著 ,相对而言牡山羊草细胞质对杂交小麦
的生产利用价值更大 ,对普通小麦农艺性状无不良的细胞质效应 ,能改良小麦品质和提高小麦对白粉病的抗性。
[关键词 ]　小麦 ; D2型细胞质 ;异质系 ;细胞质效应 ;农艺性状
[中图分类号 ]　 S512. 102. 4　　　　 [文献标识码 ]　 A [文章编号 ]1000-2782( 2001) 06-027-03
　　近 40多年来 ,外源细胞质的利用使杂种小麦利
用有了可能。小麦异质雄性不育系的研究始于 1951
年 Kihara创造的尾状山羊草 ( Ae. gilopscaudatal )
异质系 ,此后 ,相继获得 130多种核质杂种 [1 ]。 在小
麦属和山羊草属 36种细胞质中 ,具有应用价值的有
D
2 , G, M
U和 SV 4类细胞质。虽然一些学者对 D2型
山羊草细胞质核代换系开展了多方面的研究 ,认为
D
2型细胞质对普通小麦的性状均无不利效应 [2, 3 ]。
但对其雄性不育系 ,国内外研究较少 ,且颇有争议。
本试验通过对 3种同核异质的 D2型 ( Ju, Va , C6 )不
育系及杂种 F1农艺性状的研究 ,试图探讨 D2型细
胞质效应及 D2型杂种在生产上的利用价值。
1　材料和方法
1. 1　材　料
　　本试验采用具有 D2型细胞质 (粗厚山羊草
( Ae. Crassa ) 6x (简写为 C6 )、牡山羊草 ( Ae. juve-
nalis ) (简写为 Ju)、瓦维洛夫山羊草 ( Ae. vavilovii )
(简写为 Va) )同核的 3个雄性不育系 C6061, Ju061,
Va061作母本 ,用 6个普通小麦品种 (系 ): 90( 13)
21, 2571, 132, 427-1, 427-3, 0817作父本配制组合 ,
其组合 F1采用裂区设计种植 ,于 1997～ 2000年度
在西北农林科技大学农作一站实验田进行 ,重复 3
次 ,行长 1. 0 m ,株距 0. 23 m ,每一组合 F1相邻 2行
种植 ,管理同大田。
1. 2　田间调查与统计方法
开花散粉前在 F1的每一组合 2行中随机套袋
10穗 ,开花 25 d以后调查套袋自交结实率 ,自交结
实率采用国内法:
自交结实率= 有效小穗基部两朵小花的结实数有效小穗数 × 100%
田间调查株高、穗下节长、抽穗期等农艺性状 ;
室内利用近红外 ( N IR)分析仪测定粗蛋白 ;由陕西
省植保所进行白粉病抗性鉴定 ,苗期鉴定发病叶位、
严重度、反应型 ,成株期鉴定反应型、病叶普通率及
病情指数。
病情指数分 5级 [ 4]: 2%～ 20%为高抗 , 21% ～
40%为中抗 , 41% ～ 60%为低抗 , 61%～ 80%为中
感 , > 80%为高感。
2　结果与分析
2. 1　 D2型细胞质对普通小麦雄性育性的影响
　　通过连续 4年的调查 , 3个供试小麦异质系雄
性不育彻底且稳定。 经观察发现花药形态发育表现
不正常 ,花药皱小 ,空瘪 ,不开裂 ,花粉内含物少 ,对
碘溶液不染色或染色很浅 ,并观察到有雄蕊心皮化
现象。同时发现该类型不育系花粉以圆败为主 ,败育
主要发生在单核晚期。这可能是由于质核互作所致。
2. 2　 D2型细胞质对普通小麦的育性反应
D
2型细胞质杂种 F1代平均结实率的测定结果
列于表 1。由表 1可以看出 , Va、 C6细胞质异质系对
小麦的育性反应较平稳 ,对所有的参试品种都具有
恢复性 ,说明 V a、 C6细胞质异质系具有广泛的恢复
源 ,而牡山羊草细胞质的异质系自交结实率为 0～
[收稿日期 ]　 2000-12-14
[基金项目 ]　国家“九五”攻关项目 ( 95-02-02-05)
[作者简介 ]　宋喜悦 ( 1968- ) ,男 ,内蒙古赤峰人 ,讲师 ,在职博士 ,主要从事作物遗传育种的研究。
DOI : 10. 13207 /j . cnki . jnwaf u. 2001. 06. 006
66. 10% ,变化幅度较大 ,有利于选育具有高恢复度
的组合。
方差分析和新复极差分析表明 , 3种山羊草细
胞质间育性差异达到极显著水平 ( P < 0. 01) ,而且
在核基因型间以及核质互作的育性都存在着极显著
差异 (P < 0. 01) ,说明杂种 F1育性反应不仅受异源
细胞质的影响 ,而且与细胞核和质核互作都有极大
关系。
表 1　 D2型细胞质杂种 F1的平均结实率
Table 1　 Average seed se tting f requency o f F1 hybrid with differ ent cy toplasm %
细胞质
Cytoplasm
90( 13) 21 2571 132 427-1 427-3 0817
平均
Av erage
Va 36. 05 36. 22 54. 32 40. 67 40. 55 32. 50 40. 05* *
Ju 54. 51 57. 65 66. 10 0 11. 41 0 31. 61* *
C6 31. 51 12. 97 41. 76 4. 97 10. 36 37. 94 23. 25* *
　　注:表中数据为 1997～ 2000年度试验的平均值。 * 表示 5%的显著水平 ,* * 表示 1%的显著水平。 以下同。
Note: The data in this tab le w ere f rom th e average values of t rial in 1997- 2000. * indicates signif icance at 0. 05 lev el ,* * is up to signifi-
cance at 0. 01 lev el. The follow ing tables are th e same.
2. 3　 D2型细胞质对普通小麦生长势的影响
D
2型细胞质对普通小麦的生长势均有一定的
影响 (表 2) , C6细胞质和 Va细胞质降低了普通小
麦生长势 ,特别是 Va细胞质对生长势降低的影响
很大 ,而牡山羊草细胞质增加了普通小麦的生长势 ,
更有利于小麦的生产利用。从株高调查结果 (表 2)
来看 , 3种细胞质不同程度地降低了普通小麦的株
高 ,说明 D2型细胞质具有明显的降低株高的作用。
除牡山羊草细胞质外 ,其他细胞质都或多或少地降
低了供试小麦的有效分蘖数 ,降低幅度可能与核质
互作有关。
表 2　 D2型细胞质的异质系生长势
Table 2　 Grow th po tentia l o f the tested alien-cy toplasm wheat lines
细胞质
Cytoplasm
株高 /cm
Plan t
height
有效分蘖数
Ef fective
ti ll ers
旗叶面积 / cm2
Area of
roof-leaf
生长势
Grow th
poten tial
C6 65(- 10) 7. 0( - 2. 0) 40. 55( 1. 55) -
Ju 65(- 15) 9. 0( 0) 38. 50( 0. 50) + +
Va 65(- 11) 6. 0( - 3. 0) 36. 60( - 1. 40) - -
　　注:①括号中的数值表示该异质系与核供体 (对照 )的差值 ,下表同。 ② “+ ” (“- ” )示生长势较对照的强 (弱 )。
Note:① Th e data in blacket is th e dif ference betw een the tes ted alien-cytoplasm w heat line and CK, th e same is in following tables.②
“+ ” (“ - ” ) sh ow s th at grow th potential of the tested alien-cytoplasm is s t rong er ( w eaket) than that of CK.
2. 4　 D2型细胞质对其他农艺性状的影响
D
2型细胞质使普通小麦品种出苗期延迟 1～ 2
d(表 3) ,可能是由于 D2型细胞质杂种种子皱缩 ,营
养物质缺乏所致。抽穗期、开花期相对延迟 1～ 2 d,
可能是由于出苗期延迟 ,营养物质供应不足所致。 3
种细胞质的异质系粗蛋白都高于核供体 ,说明 D2型
细胞质具有改善品质的作用。 该细胞质在抗白粉病
性能上 ,都有所提高 ,即从高感水平达到了中感并接
近中抗水平 ,说明了 D2型细胞质能提高普通小麦的
抗病性能。
表 3　供试材料主要农艺性状的调查
Table 3　 The result of experimenta l ma teria l on some ag ronomic cha racte rs
杂种 F1
Hyb rid F1
出苗期 /d
Seedling
抽穗期 /d
Heading
开花期 /d
Florescence
粗蛋白 /%
Crud e protein
白粉病 (病情指数 ) /%
Pow dery mi ldew
( Index of
in fect ion)
Ju 061 /427-1 15( 1) 199( 0) 207( 0) 15. 28( 1. 28) 70( - 15)
C6061 /427-1 16( 2) 198( 1) 205( 2) 14. 55( 0. 55) 72( - 13)
Va061 /427-1 15( 1) 197( 2) 206( 1) 14. 20( 0. 20) 65( - 25)
3　小结与讨论
从以上分析结果可以看出 ,① D2型细胞质能引
起许多小麦品种 (系 )雄性不育 ,且雄性不育的遗传
效应稳定 ,这与刘春光 [5, 6 ]等的报道是一致的 ,可能
是细胞质与核供体互作所致。② D2型细胞质对普通
小麦的育性反应差异显著 , C6、Va细胞质的异质系
具有广泛恢复性能 ,但恢复度较低 ,不易选育出强优
28 西北农林科技大学学报 (自然科学版 ) 第 29卷
势组合 ,但牡山羊草细胞质的小麦杂种 F1的育性因
核基因型的不同而变化很大 ,因而更有利于强优势
组合的选育。③ D2型细胞质对参试供体的生长势影
响很大 , C6、Va细胞质降低了普通小麦的生长势 ,而
牡山羊草细胞质能增加普通小麦的生长势。④ D2型
细胞质能提高普通小麦的品质 ,这与刘曙东等 [3 ]的
报道一致 ,该细胞质还对白粉病有一定的抗性 ,但本
文只作了一般性的观察 ,还有待于进一步深入研究。
⑤徐乃瑜等 [2 ]认为 , D2型细胞质对普通小麦主要农
艺性状没有明显的不良效应 ,本试验研究结果与其
一致。根据本试验研究结果 , D2型细胞质特别是牡
山羊草细胞质在杂交小麦育种和生产上具有一定的
利用前景。
[参考文献 ]
[1 ]　 Kih ah a H. Su bsti tution of nucleus and i t s ef fects on genome monifes tatias [ J] . Cytologia, 1951, 76: 177- 193.
[2 ]　徐乃瑜 ,易自力 .异源细胞质对普通小麦农艺性状影响的初步研究 [ J ].武汉大学学报 (自然科学版 ) , 1991, ( 3): 105- 113.
[3 ]　刘曙东 ,宋喜悦 . D2型细胞质对普通小麦籽粒品质的影响 [ J] .西北农业大学学报 , 1998, 26( 2): 7- 11.
[4 ]　朱列层 .单芒山羊草细胞质小麦雄性不育系比较 [ J] .西北农业大学学报 , 1999, ( 1): 6- 9.
[5 ]　刘春光 ,吴郁文 .粗厚山羊草细胞质对普通小麦遗传效应的初步研究 [ J ].遗传学报 , 1997, 24( 3): 241- 247.
[6 ]　刘春光 .小麦 D2型细胞质雄性不育系雄配子发育的细胞形态特征和工同酶的研究 [ J ].遗传学报 , 1995, 22( 3): 199- 205.
Studies on effects of the cy toplasm from D
2
ty pe
cy toplasm on characters of wh eat
SONG Xi-yue,MA Ling- jian,HU Yin-gang, XI Ya-jun, LIU Shu-dong,HE Bei-ru
(Col lege of Agronomy ,Northwest Sci-Tech University of Agriculture and Forestry , Yangling, Shaanx i 712100,China )
Abstract: The genetic ef fect o f D
2
cytoplasm o f Ae.crassa ( 6X) , Ae. Juvenalis and Ae. vavilolii on the a-
g ronomic characters of 3 alien-cy toplasm wheats w ere studied. 3 D2 ty pe cy toplasm wheat ma te male steri le
lines were crossed w ith 6 common wheat lines respectiv ely to check i ts ef fect on ferti li ty , g row th vig or and
main ag ronomic t rai t. The ag ronomic characters were investig ated. The result indica ted that there were sig-
ni ficant dif ferences among D
2
ty pe cy toplasm on fertility, especial ly Ae. Juveniles cy toplasm w as va luable
fo r the hybrid w hea ts production and there w ere no significant dif ference among D2 ty pe cy toplasm on a l-
most a ll ag ronomic characters. The D
2
ty pe cytoplasm might have better resistance to pow dery mildew and
improve wh eat quality.
Key words: wheat; D2 type cy toplasm; alien-cy toplasm whea t line; cy toplasm ef fect; ag ronomic charac-
ter
29第 6期 宋喜悦等: D2型山羊草细胞质对普通小麦性状影响的研究