全 文 ：含 6X小黑麦血缘的抗病小麦新材料的种子储藏蛋白分析
舒焕麟　杨足君　李光蓉
(四川农业大学小麦研究所　都江堰市　 611830)
摘要: 6X小黑麦品种 Venus和 2个普通小麦品种杂交回交 ,选育出 NR9849等 8个系群 94个株系 ,其中大部份抗条锈病
或 (和 )白粉病。应用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳 ( APAGE)分析了 N R9849等系群的 64个株系及其亲本 Venus、小偃 6号和
川育 12号的醇溶蛋白 ,结果表明 , 50. 00%的株系具有 1RS /1BL所特有的 G1 d1 B3位点 , 20. 31%的株系在 Gli-2位点发生
了普通小麦与 6X小黑麦遗传物质重组 ; 64个株系中出现了 1种亲本类型 , 3种重组类型和 3种突变重组类型 ,突变率 15.
62%。 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳 ( SDS-PAGE)指出 ,大多数株系 Glu-1位点与普通小麦亲本相同 ,即由 Glu-A1编码的亚基
1, Glu-B1编码的亚基 7+ 8、 14+ 15, G lu-D1编码的亚基 5+ 10、 2+ 12。 文中还讨论了 6X小黑麦向普通小麦导入有用遗传
物质进行品质改良的育种方法。
关键词　小麦　小黑麦　醇溶蛋白　谷蛋白　 HMW亚基
6X小黑麦与普通小麦杂交是将黑麦有用遗传物质导入普通小麦的有效途径。由具有 7个黑麦染色体的完整
R组 6X小黑麦与普通小麦杂交得到杂种 F1 ,其染色体组成为 AABBDR。 由于 D和 R组染色体在减数分裂 M I
期呈单价体状态 ,导致减数分裂紊乱 ,因此可能发生染色体代换、着丝点断裂—— 融合形成整臂染色体易位和小
片段染色质易位及基因转移 [1～ 4 ]。这一途径还可能导致 6X小黑麦中来源于 4X小麦的 A和 B组染色体与进化过
程中发生了很大变异的普通小麦的 A和 B组染色体发生遗传物质的交换或重组 ,增加普通小麦的遗传多样性 ,
拓宽普通小麦的遗传基础 [ 5]。运用 6X小黑麦与普通小麦杂交、回交 ,在有利于目标性状筛选的环境条件下 ,按普
通小麦杂交育种的常用选育方法选取性状稳定的改良材料 ;进而运用贮藏蛋白质电泳分析技术、染色体显带和原
位杂交技术等手段 ,揭示这些改良材料所导入的黑麦染色质的具体细节 ,较准确地评价改良材料的遗传变异 ,己
经成为染色体工程技术中一项颇具可操作性的创新材料选育程序 [2, 6～ 8 ]。本文对完整 R组 6X小黑麦品种 Venus
与普通小麦杂交回交选育的抗条锈病普通小麦新种质及其储藏蛋白质分析予以报道。
1　材料和方法
1. 1　材料
1. 1. 1　杂交和选育
作亲本的完整 R组 6X小黑麦品种 Venus由 CIMMYT提供 ,普通小麦品种小偃 6号和川育 12号引自成都
生物所。 Venus对条锈病和白粉病免疫 ,而 2个作父本的小麦品种对两种病害则为感至高感。小偃 6号是一个小
麦—— 偃麦草易位系 ,不含有黑麦遗传物质 ,川育 12号是一个不含 IRS /1BL易位染色体的优质普通小麦品
种 [9, 10 ]。 选育抗病新材料使用的主要诱发材料 SY95-71系四川农业大学小麦所自选材料 [11 ] ,铭贤 169则为国内
常用的诱发材料 ,由本所自繁保存。
1. 1. 2　种子储藏蛋白质分析材料
以中国春为对照 ,供试材料有亲本 V enus、小偃 6号和川育 12号及其衍生的改良系群 NR9849、 NR9866等
8个系群的 64个株系。
1. 2　方法
1. 2. 1　杂交选育
以完整 R组 6X小黑麦品种 V enus为母本 ,普通小麦品种小偃 6号为父本 ,人工去雄授粉杂交 ,以杂种 F1为
母本 ,剪去内外稃抹掉干瘪的花药后 ,用普通小麦品种川育 12号重复授粉 3次 ,获得的种子即为 BC1 F1 ; BC1 F1世
代开放授粉 ; BC1 F2世代不计结实率之高低 ,选择偏普通小麦性状的个体 ;自 BC1 F3世代开始 ,在诱发材料 SY95-
71和铭贤 169环绕包围的种植条件下 ,以抗条锈病和白粉病为主要标准并兼顾生育期、株高、穗长等农艺性状进
行定向选择。
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种子　 Seed　 2000年　第 6期　 (总第 112期 )
四川省教委重点科研资助项目
DOI : 10. 16590 /j . cnki . 1001 -4705. 2000. 06. 040
1. 2. 2　酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳 ( APAGE)
采用 TSTA于 1986年颁布的 APAGE( PH3. 2)标准程序电泳分析醇溶蛋白 [12 ] ,使用北京六一厂生产的
DYY-Ⅲ 28D型夹芯式垂直板电泳槽。
1. 2. 3　十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳 ( SDS-PAGE)
参照 Ng等和刘广田等报道的方法 [13, 14 ] ,使用北京六一厂生产的 DYY-Ⅲ 24D型电泳槽 ,进行 SDS-PAGE分
析。
表 1　 Venus /小偃 6号 / /川育 12号的衍生系群的抗病性和部分农艺性状
衍生系群
(株系数 )
　　　条　锈　病　　　 　　　白　粉　病　　　
高抗 中抗 中感 高感 高抗 中抗 中感 高感
株高
( cm)
穗长
( cm)
小穗数
(个 )
NR9814( 15) 11 4 15 82～ 100 8. 0～ 10. 5 19～ 26
NR9815( 2) 2 2 96～ 100 9. 0～ 10. 0 21～ 22
NR9838( 37) 8 11 18 37 72～ 93 7. 0～ 10. 5 17～ 22
NR9844( 2) 2 2 87～ 99 8. 0～ 8. 5 21～ 24
NR9846( 4) 4 4 82～ 95 9. 5～ 10. 0 21～ 24
NR9847( 2) 2 2 70～ 83 9. 5～ 11. 0 21～ 22
NR9849( 20) 11 9 20 54～ 75 7. 0～ 11. 0 17～ 24
NR9866( 12) 2 7 3 2 10 73～ 96 9. 5～ 11. 0 20～ 24
2　结果和分析
2. 1　抗病普通小麦新材料 NR9849、NR9866等系群的选育
表 2　 Venus /小偃 6号 / /川育 12号衍生系群
64个株系的醇溶蛋白带型统计结果
类　　　　型 株系数 %
1.小偃 6号型 17 26. 56
2.小偃 6-号川育 12号重组型 2 3. 13
3.川育 12号 -Venus重组型 3 4. 69
4.小偃 6号-川育 12号 -Venus重组型 32 50. 00
5.小偃 6号突变型 2 3. 12
6.川育 12号突变型 1 1. 56
7.小偃 6号 -川育 12号 -Venus重组突变 7 10. 94
图 1　国中春 ( CS)、 Venus( VN )、小偃 6号 ( X Y)、
川育 12号 ( CH)和系群 NR9846等部分株系的醇溶
蛋白电泳结果 (箭头示株系与小麦亲本的异带 )
　　普通小麦 NR9849, NR9866等 8个衍生系群共
94个株系的抗病性和部份农艺性状 (表 1)表明 , 6X
小黑麦与普通小麦杂交回交产生了普通小麦抗病新材
料。抗病性在系群间及系群内均存在着明显的差异。 5
个系群含有高抗条锈病的株系 ,其余 3个系群仅能中
抗 ; 3个系群含有中抗白粉病的株系 , 4个系群中感白
粉病 , 1个系群高感。系群 NR9849和 NR9866以其兼
抗两种病害 ,抗性较强和抗病株系数量较多 ,而明显优
于其余 6个系群。高抗条锈病兼中抗白粉病的材料 ,
N R9849系群有 11个株系 ,占该系群的 55% ; N R9866
系群有 2个株系 ,占该系群的 16. 7% 。 NR9814系群
73. 3%的株系仅中抗两种病害 ,这三个系群都具有较
好的农艺性状。
2. 2　 NR9849、NR9866等 8个系群醇溶蛋白的变异
NR9849等 8个系群 64个株系的醇溶蛋白分析
结果 (图 1, 2)表明 ,这 64个株系可划分为 7类醇溶蛋
白带型 (表 2)。 其中 17个株系为亲本小偃 6号型 ,该
类型均出自 NR9838系群 ;未发现川育 12号型 ;三亲
本间重组型 37个株系 ,按ω-、γ-,β-和α-醇溶蛋白带区
的不同带纹组合又可分为 3种重组型 ,即小偃 6号 -川
育 12号重组型 ,如 NR9844和 NR9847各 1株系在ω-
及γ-醇溶蛋白带区分别与两个普通小麦亲本对应一致 ,川育 12号 -V enus重组型 ,如 NR9814的 3个株系ω-醇溶
蛋白区与川育 12号一致 ,而 γ-醇溶蛋白带区与 Venus一致 ,小偃 6号 -川育 12号 -Venus重组型 ,如 NR9849等
的 32个株系ω-醇溶蛋白带区具 1RS /1BL所特有的 G1 d1 B3特征带 ,γ-醇溶蛋白带区与 V entis一致 ,β -醇溶蛋白
带区的带纹则分别与 3亲本各自对应 ;未发现小偃 6号 -V enus重组型 ,具有迥异于 3亲本带纹的 10个株系分布
于 NR9814、NR9815、NR9844和 NR9846这 4个系群中 ,其中 , N R9815-1在γ-醇溶蛋白带区较小偃 6号多 1条
弱带 , N R9844-2、 NR9815-2在α-醇溶蛋白带区呈现出带纹迁移率有别于两个普通小麦亲本的差异 ,这 3个株系
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种子　 Seed　 2000年　第 6期　 (总第 112期 )
分属两个普通小麦亲本的突变型 ,另 7个株系除了某些带区具有分别对应于 3亲本的带纹外 ,ω-和γ-醇溶蛋白带
区还存在着或带纹数目或带纹迁移率不同于 3亲本的变异 ,为 3亲本重组突变型。总计 70. 31%株系的醇溶蛋白
带型反映了 6X小黑麦和普通小麦遗传物质重组的信息 ,其中惟有 G1d1 B3带提供了 6X小黑麦 V enus的 IRS以
罗伯逊易位的形式转移至普通小麦新材料中的间接证据 ,突变型仅仅揭示了该株系的第 1或 (和 )第 6部分同源
群染色体可能己发生染色体结构变异的线索。
图 2　系群 NR9814等部分株系的醇溶蛋白电
泳结果 (箭头示株系与小麦亲本的差异带 )
图 3　中国春 ( CS)、 V enus ( V N )、小偃 6号
( X Y)、川育 12号 ( CH)和系群 NR9849、 NR9814
等部分株系的高分子量谷蛋白亚基电泳图谱
2. 3　 HMW-GS分析
分析结果 (图 3)表明 , N R9849等系群的高分子谷
蛋白亚基组合有 ( 1, 7+ 8, 5+ 10) , ( 1, 14+ 15, 2+ 12)、
( 1, 7+ 8, 2+ 12)、 ( N, 14+ 15, 5+ 10)、 ( 2* , 14+ 15, 5+
10)和 ( 1, 14+ 15, 5+ 10) ,其中 ,结合了优质亚基 Glu-B1
( 14+ 15)和 Glu-D1 ( 5+ 10)的组合占 42. 5%。 3个亲本
的高分子量谷蛋白亚基组合分别是 ,小偃 6号 ( 1, 14+
15, 2+ 12) ,川育 12号 ( 1, 7+ 8, 5+ 10) , Venus的 Glu-
A1为 N, Glu-B1为一个未知带其迁移率比带 7稍慢 ,该
未知带未被转育至普通小麦新材料中。带 2* 为 3亲本所
无 ,系群 NR9814部分株系的带 2* 与花粉育性很低的
BC1 F1世代开放授粉有关。
3　讨论
6X小黑麦育种改良自 70年代以来迅速发展 ,以
CIMMYT为代表的一批育种机构培育了一批产量较高
并高抗条锈病和白粉病的 6X小黑麦品种 (系 ) ,使 6X小
黑麦成为小黑麦育种的主流。包括完整 R组和 D-R代换
型的众多 6X小黑麦品种 (系 ) ,也是向普通小麦导入异
源遗传物质的基因库 [2～ 4, 15 ]。运用杂交回交选育程序有
计划地从 6X小黑麦向普通小麦导入有用遗传物质 ,将
会有效地拓宽普通小麦的遗传基础。 本研究自 6X小黑
麦和普通小麦杂交 ,至筛选出抗病系群 ,仅历经 7个世
代 ,若能充分利用夏繁地进行抗病性筛选 ,还可以缩短选
育时间。一个生育期和四川小麦同步的春性普通小麦诱
发材料 ,对于一年搞两个世代的抗病筛选至关重要。诱发
材料 SY95-71较好地满足了异地筛选抗病性的这一需
求 [11 ]。
NR9849等系群的抗病性及部分农艺性状改良意味着外源遗传物质的导入。 醇溶蛋白分析从普通小麦胚乳
蛋白质遗传研究层面上 ,提供了 6X小黑麦遗传物质导入 NR9849等系群某些株系的证据 , 65. 63%的株系发生
了 6X小黑麦一普通小麦遗传物质的重组。 G1d1 B3位点带纹可以准确指出 IRS /1BL的存在 ,高分子量谷蛋白亚
基组合未发现 Glu-B1为 null是 1RS /1BL存在的进一步证明:除此之外 ,导致其它 15. 63%重组或突变型株系的
染色体变异 ,以及第 1和第 6部分同源群之外的染色体有无结构变异发生 ,均有待染色体 C带和原位杂交技术作
进一步研究。
由两个普通小麦亲本的优质亚基重组而成的 3种高分子量谷蛋白亚基组合占有较高频率 ,为改良小麦蛋白
质品质的选育提供了较多的机会。借鉴优质面包小麦品种陕麦 150的蛋白质品质大大超过亲本小偃 6号及其高
分子量谷蛋白亚基组合为 ( N, 14+ 15, 5+ 10)的先例 [16 ] , N R9814等系群有可能产生蛋白质品质超过两个小麦亲
本的新品系。 带 2* 的渗入给杂交回交选育程序如何利用 BC1 F1的开放授粉引入有利基因作了很好的提示 ,为
BC1 F1配置含优质亚基的小麦开放授粉并设置隔离屏障 ,结合种子储藏蛋白质分析对杂后进行筛选 ,就有望从
6X小黑麦和普通小麦杂交回交选育程序获得抗病优质的普通小麦创新材料。
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Seed Sto rag e Protein Analysis of New Wheat Germplasm with
Disease Resistance Deriv ed f rom 6x Triticale
Shu Huanl in　　 Yang Zujun　　 Li Guangrong
( T riticeae Research Institute, Sichuan Ag ricultural Univ ersity, Dujiangyan ci ty 611830 Sichuan China )
Abstract: 94 advance line sincluding N R9849 et. al. From 8 selected g roup w ere obtained from crosses and
backcrosses between a hexaploid triticale v ariety and 2 common wheat. M ost o f these lines exhibi ted high resis-
tance to wheat st ripe rust and powdery mildew . Gliadin pa tterns of 64 lines and its parents including V enus, Xi-
aoyan 6 and Chuanyu 12 were analy zed by acid po lyacrylamide gel elect ropho resis ( APAGE) . The resul ts
show ed that 50% o f the lines contained G1d1 B3 loci conducted by 1RS /1BL of ry e-whea t t ransloca tion chromo-
some, and Gli-2 lo ci o f genetic recombination between 6x triticale and wheat w ere ex isted in 20. 31% lines, as
w ell as 1 parent type, 3 recombinants type and 3 mutants type w ith mutation f requency o f 15. 62% were also
observ ed in 64 lines. The HMW-GS loci by SDS-PAGE revealed that HMW glutenin subuni ts w hich w ere 1
code by Glu-A1 and 7+ 8 , 14+ 15 code by Glu-B1 and 5+ 10 , 2+ 12 code by Glu-D1 were unifo rm w ith i ts wheat
parents in most o f 64 lines. In addi tion, the breeding method of t ransfer g enetic ma terials f rom 6x triticale into
common whea t was discussed in present paper.
Key words　 Wheat　 Tri ticale　 Gliadin Gluten　 HMW subunit
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种子　 Seed　 2000年　第 6期　 (总第 112期 )