全 文 ：遗　传 HEREDITAS(Beijing)26(4):481～ 485 , 2004 研究报告
收稿日期:2003 05 29;修回日期:2003 11 22
作者简介:李兴锋(1976 ),男 ,山东济宁人 ,博士 ,研究方向:作物遗传育种专业。 E mail:b00007@sdau.edu.cn , Tel:0538-8242141
通讯作者:王洪刚(1955 ),男 ,山东滕州人 ,教授 ,博士生导师 ,研究方向专业:作物遗传育种。 E mail:hgw ang @sdau.edu.cn , Tel:0538-
8242141
小黑麦×小滨麦后代 1RS·1BL易位系的选育和鉴定
李兴锋 ,刘树兵 ,宋振巧 ,王洪刚
(山东农业大学农学院 ,山东泰安 271018)
摘　要:利用细胞学 、染色体 C 分带和原位杂交方法 ,对八倍体小黑麦劲松 49 与八倍体小滨麦杂种后代选育的稳
定遗传材料山农 030-1 进行了鉴定。染色体观察结果表明 , 山农 030-1 根尖染色体数目为 42 ,花粉母细胞减数分裂
中期 I(PMC MI)染色体构型为 2 n=21Ⅱ 。分别以黑麦 、滨麦草基因组 DNA 为探针进行原位杂交 , 表明山农 030-1
含有一对黑麦和小麦的整臂易位染色体 ,不含有来自滨麦草的遗传物质。染色体 C 分带结果进一步表明此材料为
1RS·1BL 易位系。接种鉴定表明 ,山农 030-1 对白粉病免疫。
关键词:小黑麦;小滨麦;1RS·1BL易位系;原位杂交;C 分带
中图分类号:Q943　　　文献标识码:A　　　 文章编号:0253-9772(2004)04-0481-05
Development and Molecular Cytogenetic Identification of
1RS·1BL Translocation lines derived from Trit icale×Tritileymus
LI Xing-Feng ,LIU Shu-Bing ,SONG Zhen-Qiao ,WANG Hong-Gang
(Agronomy college of Shandong Agricultural University , Taian 271018 , China)
Abstract:In the progenies of octoploid Tr iticale Jinsong49 crossed with octoploid Tr itileymus , a stable germplasm line
named Shannong 030-1 was obtained.Its chromosome number was 42 , and 21 bivalents could be observed at PMC
MI.FISH analysis by using genomic DNAs from S.cereale and genomic DNAs from L.mollis as probes , respectively ,
showed that Shannong 030-1 contained a pair of translocation chromosome between rye and wheat , and had no genetic
materials from L.mollis .C-banding analysis showed that it was translocation l ines of 1RS·1BL.Resistance identifica-
tion showed Shannong 030-1 was immune to powdery mildew.
Key words:Tr iticale;Tritileymus;translocation l ines of 1RS·1BL;FISH;C-banding
　　小麦的近缘种属蕴藏着许多在小麦育种中具有
重要利用价值的基因 ,如抗病 、抗逆 、优质基因等 ,发
掘和利用这些优良基因已经成为小麦遗传改良的重
要途径之一。基于综合利用小麦不同近缘物种有益
基因的目的 ,小麦远缘杂交正逐渐由过去利用单一
的近缘种属 , 向综合利用多种近缘种属方向发
展[ 1 ～ 3] 。通过多属杂交 ,综合多属优良基因 ,对创
造新种质和选育新品种具有重要的意义 ,而且也可
为同一遗传背景下评价不同染色体组之间的系统进
化和亲缘关系提供理论依据和优良材料 。目前国内
外已经创制了几十种三属杂种和四属杂种 ,几乎涵
盖了小麦族的所有属[ 4～ 10] 。
八倍体 小黑麦 (Triticale)和八倍 体小滨
麦[ 11 ～ 13](T ritileymus)分别是由普通小麦与黑麦和
滨麦草杂交育成的双二倍体 ,具有抗病性好 、抗寒耐
瘠 、大穗粒多等优点。利用小黑麦和小滨麦杂交 ,有
可能将两者的优良性状结合在一起 ,创造综合黑麦
和滨麦草优良特性的种质材料。
本研究在抗病性调查的基础上 ,利用染色体 C
分带和原位杂交技术对从劲松 49和小滨麦杂交后
DOI :10.16288/j.yczz.2004.04.012
代选育的稳定遗传材料山农 030-1 进行了遗传分
析 ,明确了其遗传组成 ,为其在小麦遗传育种工作中
的应用了提供理论依据。
1　材料 和方 法
1.1　材料
本试验用于创制三属杂种的亲本为八倍体小黑
麦劲松 49 、八倍体小滨麦 ,其染色体组构成分别为
AABBDDRR 、AABBDDNN [ 8] 。其中劲松 49引自中
国农业科学院作物品种资源研究所 ,小滨麦引自原
中国科学院西北植物研究所 ,普通小麦中国春 、辉县
红及铭贤 169为本室保存 。
1.2　方法
1.2.1　白粉病抗性鉴定
以感病品种铭贤 169和辉县红做为对照并种成
感染行 ,在感染行内接种白粉病 15号菌种 ,当其大
量繁殖后采集菌种抖洒在待鉴定材料叶片上 ,同时
借助感染行进行诱发感染 。苗期反应型按盛宝钦提
出的 0 ～ 4级法分级标准进行调查 ,0级为免疫 ,1级
高抗 ,2级中抗 ,3级中感 ,4级高感。成株期病级按
10级标准进行调查记载:0级免疫 , 1 ～ 3级抗病 , 4
级中抗 ,5 ～ 6级中感 , 7 ～ 8级感病 ,9级高感。
1.2.2　细胞学鉴定方法
根尖细胞学鉴定是取适宜的根尖低温预处理
24h ,卡诺氏固定液固定 ,铁矾-苏木精方法染色压片
镜检。花粉母细胞染色体构型鉴定是取适期花药 ,
卡诺氏液固定 ,改良卡宝品红染色压片镜检。
1.2.3　染色体 C 分带
卡诺氏液固定的根尖用 45%醋酸压片 ,液氮冷
冻揭片 ,置无水乙醇中脱水 6h ,取出气干 ,然后在
0.2mol/L 盐酸 60℃水浴中处理 2.5min ,用水冲洗
后再在饱和氢氧化钡溶液 25℃下处理 7min ,用水将
氢氧化钡冲洗干净后 ,再放入 60℃ 2×SSC 温育
1h ,然后转入用 2 份 1/15mpl/L Na2HPO4 和 1 份
1/15mol/L KH2PO4 缓冲液稀释的 Giemsa 染液中
染色至适度 ,100×油镜下观察并照相。
1.2.4　原位杂交
染色体制片:将卡诺氏液固定 2 ～ 3d的根尖用
45%醋酸压片 ,液氮冷冻揭片 ,气干备用 。
DNA提取及标记:CTAB 法提取黑麦 、滨麦草 、普
通小麦中国春基因组 DNA ,利用 Roche公司的 Dig-
Nick-Translation mix试剂盒标记黑麦 、滨麦草基因组
DNA ,用作封阻的中国春 DNA用超声波打碎。
杂交:杂交前 ,染色体制片用 RNaseA(100ng/
mL)37℃处理 1h , 2×SSC 漂洗 ,70%和 100%酒精
脱水 ,气干。配制杂交液(每片用量为 100%甲酰胺
20μL ,50%DS 8μL ,20×SSC4μL ,10%SDS 1μL , ss-
DNA 1μL ,探针 150ng , 20 ～ 30 倍封阻 DNA),杂交
液 80℃变性 5min ,迅速插入冰中放置 3min后加到
载玻片上 , 盖上塑料盖片 ,将玻片置于 85℃变性
5min ,然后 37℃杂交过夜。2 ×SSC 室温揭片后 ,
20%甲酰胺 、0.1 ×SSC 、2 ×SSC 、4 ×SSC/0.2%
Tw een20 37℃各洗 5min ,每片加 5%BSA 100μL ,
37℃温育 5min ,加 50μL Anti-Dig-FITC(2μg/μL),
37℃温育 1h , 洗脱后用 PI 衬染 , 抗褪色剂封片 ,
OLYUMPUS BX60荧光显微镜检测 , Fuji400 彩色
胶片摄影。
2　结 果与 分 析
2.1　山农 030-1的选育及白粉病抗性鉴定
利用八倍体小黑麦劲松 49与八倍体小滨麦杂
交获得三属杂种 F1 ,将 F1自交获得F 2 ,F2 及以后各
自交后代均按单株收获。在不同自交后代群体中 ,
随机选取单株进行细胞学观察。
通过形态学和细胞学鉴定相结合的方法 ,在 F 3
代筛选到一个抗白粉病单株 ,染色体数目为 42 ,编
号为山农 030-1。根尖有丝分裂及 PMC M I 染色体
构型分析表明其细胞学基本稳定 ,减数分裂中期 Ⅰ
形成 21个二价体 ,初步推断为异代换系或易位系。
对其多代套袋自交 ,后代不再分离 ,遗传稳定。
利用白粉病菌种对山农 030-1分别进行苗期和
成株期抗病性鉴定 ,苗期鉴定在温室进行 ,所用菌种
为 15号白粉病小种。成株期鉴定在田间进行 ,自然
发病和诱导发病相结合 ,所用菌种为 15号白粉病小
种 。鉴定结果(表 1)表明 ,不论是在温室还是大田 ,
山农 030-1 均对白粉病表现免疫 ,表现了良好的抗
性 。亲本八倍体小黑麦劲松 49对白粉病免疫 ,八倍
表 1　山农 030-1及其亲本白粉病鉴定结果
Table 1　Results of powdery mildew resistance identification
材料
Materials
苗期
Seedling period
成株期
Adult period
小黑麦劲松 49
Jinsong49 0 0
小滨麦
T ritileymus 4 8
山农030-1
Shannong 030-1 0 0
辉县红
Huix ianhong 4 9
482 遗　传 HEREDITAS (Beijing)2004　　　　　　　　　　　　　　　　26卷　
体小滨麦则高感白粉病 ,据此推测山农 030-1 的白
粉病抗性来自于小黑麦劲松 49。
2.2　原位杂交鉴定
为确定山农 030-1的遗传组成 ,分别以黑麦 、滨
麦草基因组 DNA 为探针 ,普通小麦中国春基因组
DNA为封阻 ,对山农 030-1的根尖有丝分裂制片和花
粉母细胞减数分裂制片进行原位杂交(图1 ～ 4)。
从图 1可以看出 ,以黑麦基因组 DNA 为探针
时 ,山农 030-1 根尖细胞染色体中有两条染色体的
短臂上出现较强的黄绿色杂交信号 ,其余染色体均
无杂交信号(桔红色)。在有丝分裂间期的细胞中也
可以看到两个较强的杂交信号 ,而且易位断片较大
(图 2)。对山农 030-1PMC M I 染色体的原位杂交
结果表明 ,两条易位的染色体在花粉母细胞减数分
裂中期可以很好地配对(图 3),形成环状二价体 ,表
明易位的两个染色体是一对同源染色体。根据易位
的染色体具有随体这一特征 ,可以推断初步染色体
易位所涉及的是黑麦的 1R染色体短臂 。
图 4结果表明 ,当以滨麦草基因组 DNA 为探
针时 ,山农 030-1 的 42 条染色体均无杂交信号 ,说
明山农 030-1不含有来自滨麦草的遗传物质。
483　4 期　　　　　　　　　　　　李兴锋等:小黑麦×小滨麦后代 1RS·1BL易位系的选育和鉴定
　　以上结果表明山农 030-1可能是一个由黑麦的
1R染色体短臂与小麦染色体易位形成的小麦-黑麦
易位系。
2.3　染色体 C分带分析
为了进一步识别易位染色体 ,利用染色体 C 分
带方法对山农 030-1进行了分析(图 5)。结果表明 ,
一对易位染色体两臂分别具有 1RS 和 1BL 的典型
带型 。未发现其他小麦染色体结构变化 。
图 5　山农 030-1根尖细胞染色体 C分带结果
箭头示易位的 1RS染色体。
Fig.5　C-banding of RTC chromosome
of Shannong 030-1
Arrow indicate the t ranslocation 1RS chromosome.
综合以上结果 ,可以判定山农 030-1 为 1RS·
1BL易位系 。
3　讨　　论
本研究以八倍体小黑麦劲松 49与八倍体小滨
麦杂交 ,从其 F 3 代筛选出稳定的 1RS·1BL 易位系
山农 030-1 ,经连续多年白粉病抗性鉴定 ,证明山农
030-1对白粉病免疫 ,且植株较矮 ,综合性状较好 ,
是一个在小麦育种中具有重要利用价值的种质
材料 。　　　　
黑麦的 1R染色体除含有抗性基因外 ,还具有
提高产量和适应性的基因。而且由于 1R与 1A 、
1B 、1D染色体具有良好的补偿性 ,使得小麦-黑麦
1R染色体系包括 1B/1R代换系 , 1BL·1RS 、1AL·
1RS 、1DL·1RS 等易位系具有很好的遗传学稳定性 ,
从而成功地将 1R上的抗性基因与产量 、适应性有
关的基因导入栽培小麦 ,其中 1BL·1RS 、1AL·1RS
易位系在世界小麦生产上发挥了很大的作用 ,因此
1R是最成功用于小麦改良的外源染色体[ 14 ～ 15] 。
近年来 ,位于黑麦的 1RS 染色体上的白粉病抗
性基因 Pm8和 Pm17相继丧失抗性 ,从而使 1RS易
位系的应用受到很大局限。但是许多栽培黑麦种 ,
如奥地利黑麦 、荆州黑麦等都仍然表现良好的抗性 ,
以此育成的双二倍体对小麦白粉病表现良好的抗
性 ,说明黑麦属还可能蕴藏着丰富的抗白粉病基因。
本研究得到的 1RS·1BL易位系山农 030-1 ,由于
其不含滨麦草的遗传物质 ,所以推测其白粉病抗性基
因可能是来源于黑麦的 1RS 。由于其抗性与 Pm8和
Pm17不同 ,推测可能是一个新的抗白粉病基因。对
于其抗白粉病基因类型 ,有待于进一步分析。
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485　4 期　　　　　　　　　　　　李兴锋等:小黑麦×小滨麦后代 1RS·1BL易位系的选育和鉴定