全 文 ：第 2 3卷
第 l期
哈尔滨师范大学 自然科学学报
N A TUS R A C LI EN S C EJ OURN A L OF HIN N AR B OR M A LUN I V ES RI T Y
f V o
.
2 3
。
N
o
.
12X ( )7
八倍体小黑麦与普通小麦杂交
后代的细胞遗传学研究
周小鹭 李集临
(黑龙江生态工程职业学院 )(哈尔滨师范大学
【摘要 】 目的 :通过远缘杂交的方法 ,可将小 麦远缘种 、属的染 色体片段或基因
导入到普通小麦 中 ,使后者获得远缘种 、属的某些优良性状 . 方法 : 由八倍体小黑麦
irT ict al e( A A B B D DR R )与普通小麦 T . ae ist vu m 杂 交 , 获得 四个具有黑麦性状 的普通
小麦类型 , 对其进行细胞遗传学研究 . 结果 : 分析 四个品 系与亲本回 交 F l 代的减数
分裂行为 , 发现 :有的品系染色体配对不正常 ,单价体频率较高 ;有的品系存在大量 多
价体 . 通过 C 一 分带检测 ,克丰 6 号带型正常 , 28 9 又 gl B 56 9( S al u m ) 、 宁农 7 5 、 01 -
140 为 IT SR . I B S 普通小麦 I B 与黑麦 I R 的易位系 . 结论 : ( 1 ) A B D 与 R 组有部分同
源关系 , 可以进行同源联会 . ( 2) 八倍体小黑麦与普通小麦杂交 , 杂种后代 出现变异 ,
可能 出现易位系.
关键词 : 八倍体小黑麦 ;普通小麦 ; 细胞遗传学 ;减数分裂 ;C 一 分带
O 引言
小麦育种中 ,野生远缘种有用基因的开发利
用越来越受到人们的重视 ,而诱发染色体易位是
将外源遗传物质引人栽培小麦的最佳方法川 . 八
倍体小黑麦具有良好的越冬抗寒力 , 在贫疮的土
地上能生长良好 ,具有较大的穗子和子粒 ,种子含
蛋白质较高 . 通过自发着丝点 “ 断裂— 再融合 ”产生著名的东欧推广品种 , 如 K va k az (高加索 ) ,
A v
~
(阿芙乐尔 )等一批 I B l/ R 小麦 一黑麦易
位系 [,] . I R短臂携带有 Pm . (抗白粉基因 ) 、 Y尸
(抗条锈基因 ) 、 s产 (抗秆锈基因 ) 、 I产 (抗叶锈基
因 ) 、高产 、决定广泛适应性等性状的优 良基因 ,
在育种中广为应用 . 本实验先通过形态学特征 ,初
步选择有可能带有黑麦染色体片段 ( R 组染色
体 )的普通 小麦类型 四个品系 , 然后通过 四个品
系与亲本回交 ,观察 F , ,减数分裂中期 I染色体配
对情况 ,并对其进行统计分析 ,根据细胞遗传学特
征再进一步选育具有 R 组染色体的植株 .
1 材料和方法
1
.
1 材料
在八倍体小黑麦与普通小麦杂交后代中选育
可能具有黑麦染色体片段的普通小麦类型共四个
品系 , 它们分别 为 : 克丰 6 号 、 2 89 x 91 B 569
( s
a lu m )
、 宁农 7 7 5 、 0 2 一 14 0 . 本实验所用材料均
来自哈尔滨师范大学生物系遗传研究室 .
1
.
2 方法
1
.
2
.
1 形态学鉴定
考察各品系的形态特征 ,如株高 、穗型 、穗长 、
颖型 、颖毛 、 小穗数 、 芒长 、 芒色 ,颖脊龙骨突起程
度等作为形态鉴定指标 .
收稿 日期 : 2X() 6 一 10 一 l
第 l 期 八倍体小黑麦与普通小麦杂交后代的细胞遗传学研究
在八倍体小黑麦与普通小麦杂交后代推测可
能具有黑麦染色体片段的 v S细胞质雄性不育的
保持系中 ,选择易位系的形态学鉴定指标 : 主要是
普通小麦带有黑麦性状 , 如抗病性好 、籽粒品质
好 、 较强的抗寒性等 .
1
.
2
.
2 细胞遗传学鉴定
1
.
2
.
2
.
1 花粉母细胞减数分裂观察
a
. 取材 : 夏 日田间天气晴朗时 ,上午 6 : o -
7
:
o
、下午 15 : o 左右取材 ,苞从箭叶中抽出
10 c m 左右 ,苞略突出 , 花粉乳白色或淡黄色 ;阴
雨天一般不取材 ;其他季节在温室 中取材 : 上午
9
:
o
一 10 : o
,下午 巧 : o 左右 .
b
. 固定 : 卡诺固定液 (无水 乙醇 :3 冰醋酸 1)
中固定 24 h 后转人 70 % 酒精 ,冰箱保存 .
c
. 水洗 : 2 一 3 m in( 滴管操作 )
d
. 水解 : 1 N H CI (蒸馏水 9 + 盐酸 l 或蒸馏
水 g l e e + 盐酸 g e e )在 6 0 ℃水解 . I N H C I解离时 ,
H CI 应事先温浴 , 温度应保持在 60 ℃ ,误差不得
超过 1 ℃ ,即 59 一 61 ℃ . 解离时间也很关键 ,通常
6 一 7 m in ,过长或过短都不着色或着色很浅 .
e
. 水洗 : 2 一 3m in( 滴管操作 ) ,水洗应充分 .
.f 染色 :滴瓶中加人少量谢夫试剂 , 花药放人
滴瓶中内染 1 一 Z h 时 ,再转入醋酸洋红复染 l 一 7
d( 在冰箱中 ) .
g
, 压片 : 在 45 % H A c 下压片 .
h
. 观察 : 在 OLY MuP S B H : 显微镜下观察 ,如
有理想分裂相 ,立即照相并进行数量统计 .
1
. 制片 : 将有分裂相 的制片放在液氮中冷冻
10 一 15 m i n ,揭片 ,气干 ,封片 .
j
. 镜检分析 : 每一组合统计 60 个左右细胞 ,
1
.
2
.
2
.
2 C 一 分带处理
根尖的压片采用醋酸洋红染色法 . 即将种子
经水浸泡 l h 后 , 均匀地置于铺有二层滤纸的培
养皿中 ,在 23 . 5 ℃ 处理 24 一 36 h ,使种子全部发
芽 . 将发芽的种子置于 8 ℃条件下 48 h ,进行低温
处理 ,然后再转人 2 . 5 一 23 . 5 ℃条件下处理
27
.
s h
, 使种芽迅速增长 . 当根尖长至 1 一 2 。 m
时 ,取根尖置于 1 一 2 ℃冷水中处理 16 ~ 20 h , 然
后用 :3 1 ( 95 % 乙醇 : 冰乙 酸 )的卡诺固定液固定
2 一 3 d ,再用 45 %醋酸洋红液中低温保存 ( 1 一 2 ℃ )
备用 , 45 % 冰乙酸压片镜检 . C 一 分带采用 E n do 的改
良方法 ,即将干燥的制片依次在 45 一印 ℃的 45 % 冰
醋酸处理 3 而 n 水洗刃 一 48 ℃的 5% aB ( O H ) : 溶液
处理 5 而 n 水洗 、 7 一 48 ℃的 2 x S C溶液中处理
5 而 n . 用 iG e ms a 染色液原液 0 . 15 一 0 , 18 m L ( pH =
6
.
5) 染色至显带 .
2 结果
2
.
1 对可能具有黑麦染色体片段 vs 型细胞质雄
性不育保持系四个品系的形态学特征及结实率进
行统计 , 具体数据如表 1 、 表 2 .
可能具有黑麦染色体片段的四个 vs 型保持
系 ,穗型 、穗长 、小穗数 、株高 、熟期分离较大 , 多数
为多花类型 . 株高在 54 . 6 一 81 . 4 c m 幅度内变化 ,
穗长变化幅度在 8 . 2 一 10 . 5 Cm 范围内 . 小穗数在
13 一 16 c m 之间 ,具芒 ,芒长在 5 一 7 c m ,这四个品
系均具有抗白粉病的性质 ,经济性状表现较好 ,这
四个保持系自交结实率基本正常 .
表 1 可能具有黑麦染色体片段的 vS 型细胞质雄性不育保持系形态学性征
品系名称 调查株数 穗长
cI m 穗长 cI m 小穗数 小穗密度I D 穆
型 颖型 簇酷 颖澄龙骨突 芒长 cI m 芒色起程度
克丰 6 号
0 1一 l 4()
15
一
8
13
.
2
16
.
4 长方形
16石 长方形
14 .7 纺绣形
14 7 圆锥形
长椭
回形
长椭
圆形
明显
明显
6
.
0 自
2 89
x
9 1 B569
( alS
u m
长椭
圆形
宁农 7 75 长椭 无圆形
明显
明显
哈尔滨师范大学自然科学学报 2 0 7年
表 2可能具有黑麦染色体片段的品系 S v型细胞质雄性不育的保持系结实率的统计情况
品系名称
克丰 6号
0 1
一
4 1 1)
授粉花数 结实粒数 结实率 / o f平均结实率 / %变幅
2 89x gl B5 9 6(S目 u)m
宁农 75 7
7 92 7 .
2 95 .
9 8
.
6
%
.
1
2 9
.
12~ 9 8 .5 6
9 1
`
5 O
~粥 .7 3
9 3
.
55一 9
.
0 1
2 5 9 .5
一
7 9
.
2 6
45 7 1 32 8 698 362 7
表 3可能具黑麦染色体片段的 S v型保持系与普通小麦“ 中国春 ” 杂交 F:减数分裂中期 I染色体配对情况
二价体细胞数 多价体细胞数
品系名称 7 1 18 9 12 02 1爪 W V
单价体
细胞数
数 %数 %数 %数 %数 %数 %数 %数 %数 %数 %
竞丰 6号 2 0 0 0 0 0 0 0 0 02 0 1伪 0 0 0 0 0 0 0 0
乃 32 3良 2 31 64 9 39 .2 37 .0 64 1 .0 1
11
.
2 0 6
2
.
30 1 6记丈 64 L
302 0 0 0 0 7 3
.
32 2 0 6 672 4石三 5
注 :。 l一 14 0为新收获的种子 , 因而未做减数分裂分析
2
.
2 对可能具有黑麦染色体片段的四个 vS
型细胞质雄性不育保持系 , 与普通小麦 “ 中国春 ”
杂交 F , 减数分裂中期 I染色体配对情况加以统
计 , 实验结果如表 3 .
统计显示 2 8 9 9 x g l B 5 69 ( S a lu m )品系具有多
价体细胞的比率高达 23 . 3% , 宁农 775 也有较多
的 多价体 . 从表 中 可 以 看 出 , 28 9 x 91 B 5 69
( aS lu m )与宁农 7 75 的减数分裂行为均不正常 ,可
能这两个品系与具有黑麦的染色体片段有关 . 观
察 2 8 9 8 x 9 1 13 5 6 9 ( S a lu m ) 、 宁农 7 7 5 两个品系
P M c 减数分裂 M l 存在一定数量多价体 ,单价体细
胞数也高于理论数值 (见图 l 、 图 2 、 图 3 、 图 4 、 图
5
、 图 6 ) .
2
.
3 对八倍体小黑麦与普通小麦杂交选育的四
个品系进行 C 一 分带分析 .
和!用 C 一 分带技术对 四个品系进行鉴定 : 克
丰 6 号带型基本正常 , 为普通小麦 . 2 8 9 9 x 9 lB
5 6 9 ( Sa l u m )为 T IR S I B S 易位系 ( 图 7 ) . 0 1 一 14 0
为 ` r l R S . 1 B S 易位系 ( 图 8 ) . 宁农 7 7 5 为 T I R S .
I BS 易位系 (图 9 ) . 通过对三个品系减数分裂分
析 ,形成多价体可能是由于染色体易位引起的 ,有
些类型后期 I 形成 “ 染色体桥 ” 和落后染色体 , 在
末期出现微核 ,可能还有染色体缺失现象 .
3 讨论
3
.
1 对减数分裂行为分析
通过对可能具有黑麦染色体片段的 S v 保持
系与亲本小麦杂交 F : 减数分裂行为的观察 , 发现
大多数品系的二价体数 目高于理论数 , 有的品系
具多价体 . 2 89 9 x 9 1 B 5 6 9 ( S a l u m ) 与宁农 7 7 5 两
个品系减数分裂行为不正常 , 出现较多的多价体
与单价体 ,推测这两个品系存在易位 .
本实 验所 用材 料 , 其 中 28 9 火 gl B 569
( aS hi m )与宁农 775 两个品系在减数分裂 1 末期
出现大量微核 , 可能是部分单价体落后或断裂滞
留在细胞质中 ,演变形成微核 〔6 ,sJ .
3
.
2 利用 C 一分带技术鉴定易位系
由于染色体 C 一 分带技术对染色体识别迅
速 、直观 、可靠 ,因此在麦类作物的染色体分析中 ,
染色体 C 一 分带几乎成为跟踪与鉴定特定染色体
或染色体片段的一种最经济 、有效 、 快速的方法 .
通过对四个品系的 C 一 分带鉴定 , 宁农 7 75 、 01 -
14 0
、
2 8 99 x g l B 5 6 9 ( S
a lu m )鉴定为 T I R S . I B S 易
位系 . 小麦雄性不育的主效恢复基因 ( B扭f ) 表现
为单位点上 , 即位于 I B s 上 〔, ] . 由于 I B s 与 I R s
发生易位 , I R S 上有 S v 型小麦雄性不育系的保持
基因 ( fr ) ,因此使 vS 型雄性不育得以保持 , 而克
丰 6 号不具 1 R S 的易位片段 ,但仍具保持功能 ,其
原因需作进一步研究 .
3
.
3 八倍体小黑麦在育种中的应用
黑麦是改 良小麦产量 、 品质及适应性 的基因
库 ,具有抗小麦锈病 ,尤其是条锈病 、 腥黑穗病 、 白
粉病和大麦黄矮病 . 在欧洲 和世界其他国家的小
麦育种中 , 有大量 I B八 R 易位系或代换系 . 黑麦
I R 染色体有抗白粉病 、抗锈病基因 , 因而在人工
选择下 I R 或其短臂片段很容易被保留下来 ,并在
育种中广为应用 I R 是向小麦转移最早 、最成功
第 1期 八倍体小黑麦与普通小麦杂交后代的细胞遗传学研究
的小麦— 黑麦易位系应用的例子 .原始八倍体小黑麦是由六倍体小麦和黑麦杂交 , 经染色体加
倍而来 .
以八倍体小黑麦与六倍体小黑麦杂交 , 观察
到 F : 田间出苗率 、结实率以八倍体为母体的杂交
组合好与以六倍体为母本的杂交组合 , 由于杂种
是普通小麦 、硬粒小麦 、黑麦 3 个物种种质的再度组
合 ,后代分离复杂 , 出现一些新性状 , 选择的几率
大〔2 1 .
使用八倍体小黑麦与小麦杂交 , 很适合于选
育小麦— 黑麦易位系的工作 . 与六倍体小黑麦火普通小麦相比 ,它的易位发生在部分同源染色
体之间的比率较高 , 同时它的遗传背景较为简单 ,
仅以 R 染色体组以单倍形式存在 I’ 〕. 在八倍体小
黑麦 x 普通小麦杂交后代中 , 易位染色体往往伴
随着小麦染色体的丢失而出现 . 这将为黑麦优 良
性状导人到普通小麦或将普通小麦优良性状导人
八倍体小黑麦中提供了良好的遗传基础仁’ 3 .
利用八倍体小黑麦与普通小麦杂交后代可以
出现亲本类型八倍体小黑麦 ,普通小麦 , 普通小麦
附加黑麦染色体异附加系和代换系 , 对改进八倍
体小黑麦的株高 、 熟期 、 结实率 、 子粒饱满度有一
定的效果 ,也可以选育抗病 , 耐早较亲本增产的普
通小麦新品种 4[J .
参 考 文 献
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士学位论文 , 19 9 .9
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16 1 , 16 7
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9 Z el ler F
.
J
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e t al
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In : P l刀c . s th ln t . W h ae t C e n 改 . S y呷 . Ch i n a
A幼 e al t u arl cS i e n cte h . 氏朋 s , 氏ij i n g . 转引自 N ak a at , 19 7 3 ,
S T U D I E S O N C Y T O G E N E T I C S O F T H E G E N E R A T I O N S
丫VH IC H H Y B F J D I Z E B E T WE E N T F J T I C A L E A N D T 。 A E S T I V U M
Zh o u X ia o l u L i J il i
n L i J i l i n
H e i l o n百i a n g E e o l哪 v oc a t i o n a l C o lle罗 ) ( Habr i n Nomr al U n i v e o iyt )
A B S T RA C T
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(责任编辑 :柳湘云 )
9 4哈尔滨师范大学自然科学学报 2( ) X7年
第 1期 八倍体小黑麦与普通小麦杂交后代的细胞遗传学研究 95
克丰 6号
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宁农 7 7 5
图 9
图 版 说
减数分裂中期 1 lZ n
减数分裂中期 l 多价体
减数分裂后期 l落后的单价体
减数分裂后期 I落后的单价休
减数分裂后期 I “ 染色体单桥 ”
减数分裂中期次级联会
C 一 带核型 . 箭头所示为 ,1r RS .
C 一 带核型 箭头所示为 IT R.S
C 一 带核型 .箭头所示为 rfl RS .
明
I B S易位系
I B S易位系
I B S易位系
-,`内j4气à`U月IRùOJ图
(上接第 7 0 页 )
T H E R E L A T I O N S H I P B E T WE E N X M L
A N D R E L A T IO N A L D A T A B A S E
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( S u ih u o U n i v e sr i t y )
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e er l a t io n s h ip b e wt e e n X M L a n d er l a it o n a l d a t ab a s e h a s b e e n an 吻 z e d . hT e t e e h n i e al e h a ar c te r o f
X M L h a s b e e n d i s e u s s e d
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(责任编辑 : 王丹红 )