全 文 ：山西农业科学2014，42（5）：425-427，431 Journal of Shanxi Agricultural Sciences
一个新的小麦-中间偃麦草异代换系的分子细胞学鉴定
胡 静 1，李 欣 2，阎晓涛 2，任永康 2，郭慧娟 2，詹海仙 2，乔麟轶 2，畅志坚 2，张晓军 2
（1.山西大学生物工程学院，山西太原030006；2.山西省农业科学院作物科学研究所，山西太原030032）
摘 要：以来源于中间偃麦草的八倍体小偃麦为桥梁亲本，通过回交转育的方法，将其所携带的中间偃麦草染色
体转移到普通小麦中，从其BC1F6选系中选育出一个高抗小麦秆锈病、白粉病的优良品系CH08-141，并利用分子
细胞学方法对其进行鉴定。以中间偃麦草基因组DNA为探针的GISH结果表明，CH08-141中包含1对来源于中
间偃麦草的染色体，属于小麦-中间偃麦草异代换系；以平均分布于小麦基因组染色体上的48对SSR引物对
CH08-141分子标记染色体定位，结果表明，CH08-141中的6B染色体被中间偃麦草的1对J组染色体所代换。新
鉴定的异代换系含有来源于中间偃麦草的抗秆锈病和白粉病基因，是小麦抗病育种中不可多得的新抗源。
关键词：小麦；中间偃麦草；异代换系；GISH；SSR
中图分类号：S512.1 文献标识码：A 文章编号：1002-2481（2014）05-0425-04
Identification for a New Wheat Alien Substitution Lines
Derived from Th. intermedium by Molecular Cytology
HUJing1，LIXin2，YANXiao-tao2，RENYong-kang2，GUOHui-juan2，ZHANHai-xian2，
QIAOLin-yi2，CHANGZhi-jian2，ZHANGXiao-jun2
（1.CollegeofBio-engineering，ShanxiUniversity，Taiyuan030006，China；
2.InstituteofCropSciences，ShanxiAcademyofAgriculturalSciences，Taiyuan030032，China）
Abstract：New wheat germplasm CH08-141 was selected from the BC1F6groups of Jintai 170 crossed with partial amphiploid
TAI7047 derived fromTh. int rmedium a phiploid. CH08-141 is highly wheat stem rust and powdery mildew resistant through
resistanceidentification.AndtheresistancegenesinCH08-141comesfromTh. intermediumamphiploid.Genomicinsituhybridisation
（GISH）ofTh. intermedium amphiploid genomic DNA as probes showed that CH08-141 contains one pair of chromosomes fromTh.
intermedium amphiploid. 48 pairs SSR primers evenly distributed on the wheat genome chromosomes were used to detect the missing
wheat chromosomes in CH08-141. The results show that one pair of wheat group 6B chromosomes in CH08-141 were replaced by the
GroupJofTh. intermediumamphiploid.Therefore,weconsideredthatthewheatgermplasmCH08-141isanewwheat-Th. in ermedium
amphiploidaliensubstitutionline.
Key words：wheat;Th. intermedium;aliensubstitutionlines;GISH;SSR
收稿日期：2014-03-05
基金项目： 国家自然科学基金项目（31171839）；山西省国际科技合作计划项目（2012081006-2，2013081007）；山西省科技攻关项目
（20130311001-5）；山西省回国留学人员科研资助项目（2012-102）；山西省科技创新团队建设项目（2013131025）；山西省农业科
学院科技攻关项目（2013YGG54）
作者简介：胡 静（1982-），女，甘肃景泰人，在读硕士，研究方向：作物遗传育种。张晓军为通讯作者。
doi:10.3969/j.issn.1002-2481.2014.05.01
中间偃麦草（Thinopyrum intermediumamphipl-
oid，2n＝6x＝42，EEEEXX或JJsSt）为禾本科小麦亚
族（Triticinae）多年生野生草本植物，是普通小麦
（Triticum aestivum，2n＝6x＝42，AABBDD）的近缘
物种之一[1-3]，免疫小麦叶锈、条锈、秆锈、白粉等病
害[4]，高抗小麦黄矮病、黑穗病、叶枯病和根腐病等，
且有较强的耐盐碱、耐旱和耐低温性，生长势强，再
生性好，适应性广等特性。目前，其已成为小麦遗传
改良中具有重要利用价值的野生亲本之一[4]，国内
外学者已将多个偃麦草的有益基因转移到普通小
麦中[5-8]。
本试验以来源于中间偃麦草的八倍体小偃麦
TAI7047（2n＝8x＝56）为桥梁亲本，从其与普通小
麦晋太170杂交、回交的BC1F6选系中选育出一个
高抗秆锈病、白粉病的小麦-中间偃麦草异代换系
CH08-141。20 1—2012年，分别在四川邛崃电子科
技大学试验农场和山西省农业科学院东阳试验基
地温室进行了秆锈病和白粉病的接种鉴定。为了明
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山西农业科学2014年第42卷第5期
表 1 CH08-141、八倍体小偃麦 TAI7047 及其亲本
对白粉病和秆锈病的抗性表现
供试材料
CH08-141
TAI7047
晋太170
中间偃麦草
晋春5号
SY95-71
2n
42
56
42
42
42
42
基因组
ABD＋J
ABD＋J＋J/S＋S
ABD
JJsS
ABD
ABD
白粉菌E09
0；
0；
4
0
4
4
秆锈菌Ug99
0；
0；
4
0
4
4
确抗病新种质 CH08-141 中所携带的抗病基因来
源及其所在的染色体位置，进一步利用基因组原位
杂交和SSR分子标记技术对其进行了分析鉴定。
1 材料和方法
1.1 材料
八倍体小偃麦TAI7047为畅志坚[9]利用远缘杂
交方法选育出的高抗小麦秆锈病、白粉病的小麦-
中间偃麦草部分双二倍体。晋太170为山西省农业
科学院作物科学研究所选育的优质强筋小麦品
种[10]。CH08-141为八倍体小偃麦TAI7047与普通
小麦晋太170杂交、回交的BC1F6选系中选育出的
高抗秆锈病、白粉病的高代品系。抗病鉴定所用病
理小种秆锈Ug99和白粉菌E09来自中国农业科学
院植保研究所，由山西省农业科学院作物科学研究
所保存繁殖。
1.2方法
1.2.1 抗病性鉴定 为分析 CH08-141 的抗病特
性及其所携带的抗病基因来源，于2011—2012年，
分别在四川省邛崃市电子科技大学试验农场对
CH08-141 及其杂交亲本 TAI7047、晋太 170 和
TAI7047的亲本中间偃麦草、晋春5号接种目前我
国流行的秆锈菌小种Ug99，在山西省农业科学院
东阳试验基地温室接种白粉菌小种E09进行抗病
鉴定，使用高感品种SY95-71作为感病对照及诱发
材料。接种15～18d后，当感病品种充分发病时，
按0（免疫）、0；（过敏性坏死）、1（高抗）、2（中抗）、3
（中感）和4（高感）的6级分级标准分别调查、记载
其秆锈病和白粉病的侵染型，其中，0～2的侵染型
为抗病，3～4的侵染型为感病。
1.2.2 根尖细胞中期染色体制备 根尖细胞中期
染色体制备、探针标记及原位杂交程序参照Han
等[11-12]描述的方法进行。
将CH08-141种子放到吸满水的滤纸上，置于
培养皿中，24℃进行发根；当根尖长到1.0～1.5cm
时，剪取根尖端0.5cm，放入打孔并喷了水的1.5mL
离心管中，室温下使用N2O处理2h；然后用90%冰
乙酸固定10min，再用蒸馏水冲洗3次，待无明显
乙酸味时置入70%乙醇中保存备用。将纤维素酶
与果胶酶按一定比例混合均匀，取1mL混合酶液
放入0.5mL离心管中，在37℃恒温保湿箱中预热
5min；将用蒸馏水洗净的根尖放入混合酶液中，保
持37℃处理50min；将多余酶液吸出，用蒸馏水将
根尖冲洗3 次，然后加入20μL1×TE溶液，用镊
子将根尖挤碎并混匀；用移液器吸取20μL细胞悬
混液，于载玻片上方10cm处滴片；晾干后在显微
镜下观察染色体的分散效果。
1.2.3 基因组原位杂交（GISH） 基因组DNA的提
取采用CTAB法[13]。以ChromaTideAlexaFluor488-
5-dUTP1标记的中间偃麦草基因组DNA作探针，
以中国春基因组DNA作封阻，对CH08-141的根
尖细胞中期染色体进行基因组原位杂交分析。
选取分散均匀、染色体数目完整的制片放入紫
外交联仪中交联；每个制片滴加稀释好的探针（以
2×SSC和1×TE溶液稀释到20ng/μL）6μL；盖上
塑料盖玻片，放入铁盘，在100℃沸水中处理5min，
再放入55℃恒温保湿箱中杂交过夜；杂交好的制
片使用2×SSC溶液冲洗2次，晾干后滴1滴DAPI
（4，6-diamidino-2-phenylindole），盖上玻璃盖玻片；
在荧光显微镜下观察拍照。
1.2.4 SSR标记分析 选取48对平均分布于小麦
基因组染色体上的小麦特有SSR引物，覆盖小麦全
部基因组 ABD 染色体，每条染色体上长、短臂各
选取2对引物，以晋太170、中国春、TAI7047、晋春
5号、中间偃麦草为对照，对CH08-141进行分子标
记的染色体定位，从而判定CH08-141中被代换染
色体所属小麦基因组。
2 结果与分析
2.1 CH08-141抗病性分析
以 SY95-71 作为感病对照，用秆锈菌小种
Ug99和白粉菌小种E09对CH08-141及其亲本进
行抗病性鉴定。结果表明，CH08-141对这2个小种
均表现高抗（表1）。
通过对其杂交亲本 TAI7047、晋太 170 及
TAI7047 的亲本中间偃麦草和晋春 5 号抗病鉴定
结果进行分析，结果（表 1）显示，中间偃麦草对
Ug99 和 E09 均表现免疫，其侵染型为 0 级；
CH08-141和TAI7047表现为近免疫，其侵染型为
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胡 静等：一个新的小麦-中间偃麦草异代换系的分子细胞学鉴定
0；级；而CH08-141和TAI7047的小麦亲本晋太
170和晋春5号均高感秆锈病和白粉病，其侵染型
为4级。因此，推测CH08-141对秆锈病和白粉病
的抗病基因可能来源于八倍体小偃麦及其野生亲
本中间偃麦草。
2.2GISH结果分析
CH08-141 是利用优质强筋小麦新品种晋太
170与来源于中间偃麦草的八倍体小偃麦TAI7047
通过回交转育法选育的高抗小麦秆锈病、白粉病的
小麦新种质，其自交后代表现稳定，未发现性状分
离的情况；不同单株种子进行根尖有丝分裂中期检
测结果显示，其染色体数目均为2n＝42，与普通小
麦相同。
以ChromaTideAlexaFluor488-5-dUTP1标记
的中间偃麦草DNA作探针、中国春基因组DNA作
封阻的原位杂交结果发现，每个细胞分裂相中均
有1 对染色体被激发出绿色荧光（图 1），表明
CH08-141中有1对染色体被中间偃麦草染色体所
代换。
2.3SSR标记结果分析
使用平均分布于小麦基因组ABD染色体上的
48对SSR引物对CH08-141及其亲本TAI7047和
晋太170以及TAI7047的亲本中间偃麦草和晋春
5号进行小麦特异标记鉴定，结果显示，位于小麦
染色体6BS上的GWM508和位于小麦染色体6BL
上的 GWM219，WMC494表现出明显差异，对照品
种中国春、小麦亲本晋太170、晋春5号及TAI7047
都扩增出其特有带型，而CH08-141、中间偃麦草则
表现为带型缺失（图2）；位于小麦其他染色体上的
SSR引物扩增结果均表现为：CH08-141、对照品种
中国春、小麦亲本晋太170、晋春5号及TAI7047
都扩增出其特有带型，而中间偃麦草则表现为带型
缺失。因此，初步判定CH08-141中被代换的染色
体属于小麦B基因组第6同源群，即6B染色体。更
加准确的结果还有待于进一步深入分析。
3 讨论
八倍体小偃麦是人们在利用偃麦草与普通小
麦进行远缘杂交过程中人工选育的一种植物新物
种，除含有普通小麦完整的42条染色体外，还包含
来源于偃麦草的14条染色体，保留了偃麦草的许
多优良性状，因其与普通小麦染色体组成相近，可
以有效克服远缘杂交过程中极易出现的染色体不
亲和现象，因此，成为普通小麦利用外源基因进行
遗传改良的重要途径之一。TAI7047为畅志坚[9]选
育的八倍体小偃麦新类型，具有抗条锈、叶锈、秆锈
病及优质、多年生等优良特性，是偃麦草有用基因
向小麦转移的重要桥梁材料。
CH08-141高抗秆锈病、白粉 ，兼具双亲的优
良农艺性状，是一个新型的小麦种质系。由于其小
麦亲本晋太170高感秆锈病和白粉病，而TAI7047
及其野生亲本中间偃麦草对秆锈病和白粉病表现
免疫，因此，推测 CH08-141 对秆锈病和白粉病的
抗病基因可能来自TAI7047，抗病基因也可能位于
它们含有的偃麦草染色体上[14]。中间偃麦草的J或
Js组染色体携带有抗白粉病及秆锈病基因[15]，它与
普通小麦杂交选育的后代如果含有J或Js组染色
体，那么这个材料也就携带有此抗病基因。根据畅
志坚[9]对八倍体小偃麦 TAI7047 的 GISH 分析，其
外源基因组由1对S组染色体、1对S组与J组的
中间易位染色体和6对J组染色体组成，未发现有
Js组染色体存在。因此，推测CH08-141很可能是由
中间偃麦草的J组染色体代换了小麦的6B染色体
所形成的异代换系，其所含有的外源染色体对被代
换的小麦染色体在功能上具有良好的补偿作用[16]，
不仅能够保持小麦高产、高效的特点，还具有偃麦
草的某些优良性状，在小麦抗病育种及遗传改良中
具有重要的意义。
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以用多种软件反复预测、比较，但预测结果最终需
经实验进一步验证。
miRNAs 作为一种非编码的基因表达调控因
子，虽已有在小麦、水稻、玉米、棉花、花生、烟草
等[15-17]方面的研究，但目前对燕麦miRNAs生物学
功能及调控机理的研究还不多。本研究预测了燕麦
miRNAs序列及其靶基因，为进一步研究燕麦miR-
NAs的功能奠定了基础（可为开展具体的实验验证
提供依据，从而对燕麦miRNAs生物学功能注释缩
小范围）。相信随着生物信息学的发展，会有更多、
更全面的基因组序列公布于网上，会发现更多的燕
麦miRNAs。
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