全 文 ：第 24 卷　第 4 期
2003 年 12 月
内 蒙 古 农 业 大 学 学 报
Journal of I nner Mongolia Agricultural University
Vo l.24　
Dec.2003
文章编号:1009-3575(2003)04-0013-04
披碱草和野大麦杂种 F1及 BC1代育性研究
李造哲1 , 　于　卓2 , 　云锦凤1 , 　马青枝3
(1.　内蒙古农业大学生态环境学院;2.　内蒙古农业大学农学院;
3.　内蒙古农业大学生物工程学院 ,呼和浩特　010019)
摘要:　本文对披碱草(Elym us dahuricus Turcz.)和野大麦(Hordeum brevisubulatum Link)杂种 F1 及 BC1 代的花
粉可育率和结实率进行了测定。结果表明 ,亲本披碱草和野大麦的花粉可育率较高 , 分别为 87.1%和 89.2%, 开
放授粉的自然结实率分别为 39.4%和 34.8%。正 、反交杂种 F 1 代高度不育 ,花粉可育率分别为 2.2%和 1.1%, 在
开放授粉情况下均不结实。 BC1代的花粉可育率和结实性有不同程度的恢复和提高 ,各株系间的花粉可育率和结
实率有较大的变异 ,有的株系花粉可育率和结实率仍很低 ,花粉可育率只有 0.3%,开放授粉不结实;有的株系花粉
可育率和结实率较 F1 代有大幅度的提高 , 花粉可育率可达 74.9%, 自然结实率可达 14.6%。 回交是克服杂种 F1
不育的有效途径。
关键词:　披碱草;　野大麦;　杂种 F1;　BC1;　育性
中图分类号:　S 543+.935.1　　文献标识码:　A
STUDYON THE FERTILITY OF Elymus dahuricus , Hordeum
brevisubulatum AND THEIR HYBRID F1 AND BC1
LI Zao-zhei1 , 　YU Zhuo2 , YUN Jin-feng1 , 　MAQing-zhi3
(1.　College of Ecology and Environmental Science;2.　College of Agronomy;
3.College of Bioengineering , I nner Mongolia Agricultural University , Huhho t　010019 , China)
Abstract:　The pollen fertility rates and seed sets of Elymus dahuricus , Hordeum brev isubulatum and their
hybrid F1 and BC1 were determined.The results show ed that the pollen fert ility rates of Elymus dahuricus and
Hordeum brevisubulatum were 87.1% and 89.2% respectively , the seed sets were 39.4% and 34.8% respec-
tively.The hybrid F1 was highly infertile.The fert ilities of BC1 were enhanced in dif ferent deg ree , the pollen
fertility rates and seed sets w ere varied among BC1 lines;the pollen fertili ty rates and seed sets of some BC1 lines
w ere still low , the pollen fertility rate w as only 0.3%and seed set was 0;the pollen fertili ty rates and seed sets
of some BC1 lines w ere high , the pollen fertility rate reached to 74.9%, seed set reached to 14.6%, which indi-
cated that backcross is an effective w ay to restore fertility to wide cross hybrid F1.
Key words:　Elymus dahuricus;　Hordeum brevisubulatum;　hybrid F1;　BC1;　fert ility
收稿日期:　2003-09-28基金项目:　国家自然科学基金项目(30260074)作者简介:　李造哲(1962-),男,博士 ,从事牧草种质资源及育种研究.
引　言
远缘杂交是研究物种形成 、进化及亲缘关系的重要方法 ,也是实现不同物种间基因渐渗(交流)、创造广
泛变异 、选育新品种的有效途径。多年来 ,人们一直致力于多年生禾草与麦类作物的远缘杂交 ,旨在将野生
近缘种牧草的优良抗性基因(抗病 、抗旱 、耐盐碱等)导入 1a 生麦类作物 ,从而提高其抗性和产量 ,这方面的
研究国内外已有很多报道 ,取得了很大进展(陈佩度等 ,1989;蒋继明等 ,1990;李立会 ,1991;韩方谱等 ,1993;
陈濑阳等 , 1996:董玉琛等 ,1997;A.Kruse ,1973;A.Mujeeb-kazi , 1981;M .Muramatsu等 , 1983)。国外 ,在
小麦族多年生牧草远缘杂交育种研究方面已取得了世人瞩目的成就 ,已育成 1批新品种用于生产(Church ,
1958;Brom ,1960:Thomas等 , 1991)。特别是世界著名的美国牧草遗传育种学家 G.L.Stebbins 和 D.R.
Dewey 在该领域做出了突出贡献。国内在小麦族多年生牧草的远缘杂交育种研究方面还处于起步阶段 。主
要着重于引种驯化 、栽培试验 、染色体计数及核型分析等方面的研究(阎贵兴等 ,1991;王比德 ,1987)。
披碱草(Elymus dahuricus Turcz)和野大麦(Hordeum brevisubulatum Link)是具有重要经济和生态价
值的小麦族多年生优良牧草 ,我区均有其野生种分布。披碱草具有产草量高 、抗旱能力强的特性 ,野大麦具
有分蘖能力强 、草质好 、耐盐碱等特性。为了使二者的优良特性综合在一起 ,培育出适合干旱 、盐渍生境的牧
草新品种(新类型),王照兰等(1992-1993)将披碱草和野大麦相组合进行了远缘杂交 ,成功地获得了高度不
育的披碱草和野大麦的正 、反交 F1代 。杂种 F1 代表现出很强的杂种优势 ,具有很高的育种价值 。但由于杂
种 F1 高度不育 ,限制了其遗传潜力的进一步发挥。在此基础上 ,我们拟定了用回交法克服杂种 F 1代不育性
的研究计划 。用分株繁殖方法 ,分别将披碱草×野大麦和野大麦×披碱草 F1 代扩繁成株系群体 ,并采取 F 1
代与亲本相邻种植 、套袋回交方法 ,成功地获得了(披碱草×野大麦)×野大麦和(野大麦×披碱草)×野大麦
的回交一代。
本研究通过对披碱草和野大麦及其杂种 F 1和 BC1 的花粉可育率和结实率的测定 ,对其育性进行研究 ,
以探明杂种育性恢复情况 ,为品种培育提供依据。
1　材料和方法
1.1　供试材料
供试材料来自内蒙古农业大学牧草试验站 ,详见表 1 。
表 1　供试材料
编号 材料名称 编号 材料名称
1 披碱草 Elymus danuricus Turcz. 12 P-BC1-8
2 野大麦 Hordeum brev isubulatum Link 13 P-BC1-9
3 披碱草×野大麦 14 Y-BC1-1
4 野大麦×披碱草 15 Y-BC1-2
5 P-BC1-1 16 Y-BC1-3
6 P-BC1-2 17 Y-BC1-4
7 P-BC1-3 18 Y-BC1-5
8 P-BC1-4 19 Y-BC1-6
9 P-BC1-5 20 Y-BC1-7
10 P-BC1-6 21 Y-BC1-8
11 P-BC1-7 22 Y-BC1-9
　　　注:“ P-BC1表示(披碱草×野大麦)×野大麦回交 1 代” ,“ Y-BC1”表示(野大麦×披碱草)×野大麦回交 1代 ,
数字表示株系 , 如“P-BC1-2”表示(披碱草×野大麦)×野大麦 BC1 代的第 2 个株
14 内 蒙 古 农 业 大 学 学 报　　　　 　　　　　　　　2003 年
1.2　方法
1.2.1　花粉育性　在开花期随机剪取每种植物穗子 5 个～ 6 个 ,带回室内镜检 。剥取花药 2枚 ,置载玻片
上 ,滴 1滴 1%醋酸洋红 ,用镊子挤压去掉药壁 ,使花粉充分着色 ,加盖玻片在显微镜下观察可育与不育花粉
粒数 。花粉粒大 、饱满 、着色深者为可育 ,花粉瘦小 ,着色浅或不着色者为不育。每种植物显微镜下观察视野
不少于 50个。
花粉可育率=(可育花粉粒总数/观察花粉粒总数)×100%。
1.2.2　结实性　在种子成熟期 ,每种植物随机取 30个穗子 ,统计结实数和小花数。
结实率=(结实总数/小花总数)×100%。
2　结果与小结
亲本披碱草和野大麦的花粉可育率较高 ,分别为 87.1%和 89.2%,开放授粉的自然结实率分别为
39.4%和 34.8%(表 2)。
表 2　杂种 F 1、BC1及其亲本的花粉可育率结实率
材料名称 　　花粉可育率　　 　　　结实率　　　花粉总数 可育花粉数 可育率% 小花总数 结实小花数 结实率%
披碱草 1 010 880 87.1 11 895 4 680 39.4
野小麦 1 486 1 326 89.2 460 8 1 602 34.8
披碱草×野大麦 F1 1 206 26 2.2 24 300 0 0.0
野大麦×披碱草 F1 1 180 13 1.1 23 868 3 0.0
P-BC1-1 1 289 362 28.1 8 376 25 0.3
P-BC1-2 1 265 260 20.6 6 782 7 0.1
P-BC1-3 737 16 2.2 3 090 0 0.0
P-BC1-4 1 452 5 0.3 4 407 0 0.0
P-BC1-5 1 070 1 0.1 4 820 5 0.1
P-BC1-6 1 807 1 034 57.2 4 046 401 9.9
P-BC1-7 1 441 1 056 73.2 4 644 654 14.1
P-BC1-8 927 5 0.5 4 185 0 0.0
P-BC1-9 1 209 7 0.6 3 420 5 0.1
Y-BC1-1 1 877 1 406 74.9 6 205 906 14.6
Y-BC1-2 1 102 135 12.3 5 362 150 2.8
Y-BC1-3 1 709 55 3.2 6 730 9 0.1
Y-BC1-4 899 50 5.6 5 002 36 0.7
Y-BC1-5 943 28 3.0 3 000 26 0.9
Y-BC1-6 1 416 144 10.2 3 116 86 2.8
Y-BC1-7 1 412 10 0.7 4 554 24 0.5
Y-BC1-8 1 113 180 16.2 313 4 766 6.6
Y-BC1-9 509 237 46.6 386 3 672 10.5
杂种 F1 的花粉可育率极低 ,正 、反交杂种 F1 的花粉可育率分别为 2.2%和 1.1%,在开放授粉情况下均
不结实 ,高度不育。杂种不育是由于染色体不平衡所致 。由于双亲的染色体组 、染色体数目 、结构 、性质的差
异 ,因而在减数分裂时不能正常联会 ,而产生单价体 、多价体及落后染色体等不正常现象 ,因而不能形成有正
常功能的配子而出现不育 。
多数 BC1代的花粉育性和结实性有不同程度的恢复和提高 ,各株系间的花粉可育率和结实率有较大的
变异 ,有的株系花粉可育率和结实率仍很低 ,如 P -BC1 -4 、P -BC1 -8 ,花粉可育率分别只有 0.3%和
15第 4 期　　　　　　　　　　李造哲等:　披碱草和野大麦杂种 F 1 及 BC1代育性研究
0.5%,开放授粉均不结实;有的株系花粉可育率和结实率较 F1 代有大幅度的提高 ,如 P -BC1 -7 、Y-BC1
-l ,花粉可育率分别为 73.3%和 74.9%,自然结实率分别为 14.1%和 14.6%,可见回交是克服杂种 F1 不育
性的有效途径。
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