全 文 ：第 23 卷 第 3 期
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山 东 `仅 业 大 学 学 报
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1 2 99年 9月
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1 9 92
提高普通小麦与长穗堰麦草 `
杂交结实率方法的研究 `
王 洪 刚 孔令让 姜丽君 张德水
(农学系)
【摘 要】本试验比较了普通小麦与长穗堰麦 一草的正反杂交结实率 , 重复授粉 、 混合花粉授
粉 、 授粉前以 2 · 4一 D 水溶液注射穗下节间 、 授粉前和授粉后用赤霉素点滴柱头等方法对提
高杂交结实率的效果 。 结果表明 : ①长穗堰麦草与普通小麦的杂交结实率一般较低 , 烟农 15
小麦品种与长穗堰麦草具有较高的杂交亲和性 ; ②重复授粉是提高杂交结实率的简便有效的方
法 ; ③混合花粉授粉在不同的杂交组合中对提高杂交结实率的效果不同 ; ④授粉前以 2 · 4一D
注射穗 「节间或授粉前后以赤霉素点滴柱头能明显地提高杂交结实率 , 其中 2 · -4 D 以
l o pp m 的浓度 , 赤霉素以 80 pp m 的浓度效果最好 。
关键词 : 小麦 ; 授粉 ; 长穗健麦草 ’ ; 赤舞素; 二级苯氧基乙酸(2 , 4一D )
中图法分类号 : 5 51 2 . 1
长穗堰麦草具有对多种病害的抗性 、 大穗多花 、 抗逆性强 、 适应性广等许多优良特
点 , 是与普通小麦进行远缘杂交创造小麦新种质和新品种中应用较多的重要野生亲本材料
之一 。 由于长穗堰麦草与普通小麦的亲缘关系较远 , 杂交亲和性低 , 要获得远缘杂种十分
困难 , 因此限制了长穗堰麦草在小麦改良中的应用 。 本试验对提高普通小麦与长穗恨麦草
杂交结实率的方法进行了研究 。
1 材料和方法
长穗堰麦草 〔lyE t r ig ia e ot n g a t a (H o s t ) N e v sk i
,
Zn = 70〕 引自中国科学院西北植物
研究所 , 是一种多年生植物 。 株高 16c0 m 左右 , 穗长 40 一 5c0 m 。 在泰安于 6 月中旬开始
开花 。 试验中利用的普通小麦 ( rT it c um ae , t i跟脚 , Zn = 4 2) 均是生产上大面积推广的优
良品种 , 由本室保存。
本试验利用 16 个普通小麦品种分别与长穗堰麦草正反杂交 , 根据杂交结实率对其杂
交亲和性进行比较 , 筛选杂交亲和性较高的刁债亲本。 由于长穗堰麦草生育期晚 , 于 3 月
上旬将长穗堰麦草先移入温室进行长日照处理 , 并将普通小麦亲本分别于初冬和早春错期
播种 , 使其花期相遇 。 杂交时分别采用重复授粉 , 用无活力的小麦亲本花粉与长穗堰麦草
花粉混合授粉 。 授粉前用不同浓度的 2 · -4 D 水溶液注射穗下节间 , 授粉的前一天下午和
第二天上午用不同浓度的赤霉素 (G A 3 ) 水溶液点滴母本柱头等方法 , 比较不同处理对杂
交结实率的影响 。
* 本文收到 日期: 199 1年9月16日 。
266 山东农业大学学报 2 3 卷
2 结果分析
2
.
1 杂交亲和性比较
以 16 个普通小麦品种分别与长穗堰麦草正反杂交结果 (表 ) l表明 , 长穗堰麦草与
普通小麦杂交的大多数组合结实率很低 , 有的杂交不能结实 , 说明长穗堰麦草与普通小麦
存在明显的杂交不亲和性 。 并且正反杂交结果存在很大差异 , 以长穗惬麦草作父本的各个
杂交组合的杂交结实率都显著高于以长穗堰麦草作母本的结实率 。 烟农 巧 与长穗堰麦草
的杂交结实率在正反杂交中分别为 45 . 39 %和 9 . 47% , 显著高于其它组合 。 这表明 , 不同
的普通小麦亲本与长穗堰麦草的杂交亲和性存在较大差异 , 通过广泛的测交可以筛选杂交
亲和性较高的组合 , 提高杂交效率 。
表 1 普通小麦与长稼但麦草正反杂交结实率
T曲le 1 . S e曰 se t i. g f r eq u姗 i es o f r ce i Prcao l e r o s iu gs be t钾 e n T . a e s t iv u脚 a n d 五 . e l o gn a ta .
小麦亲本
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鲁麦 5号 L u m a i s
鲁麦 1 4 号 L u m a i 14
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济南 1 3 ) , n a n 1 3
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鲁麦 13 号 L u m a j 13
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泰山 4 号 T a is h a n 4
泰 [11 1号 T a is h a n l
百泉 4 1 B a i q u a n 引
昌乐 5 一号 C h a n g le s
8 14 5 2 7
2
.
2 孟复授粉和混合花粉授粉对杂交结实率的影响
以普通小麦作母本 , 在第一次授粉后的第二天上午或第二天上午和下午分别重复进行
一次或两次授粉 ; 在授粉前先采集小麦亲本花粉放置 48 h , 待其丧失活性后与长穗堰麦草
花粉混合授粉 。 结果分别列于表 2 和表 3。
从表 2 和表 3看出 , 重复授粉和混合花粉授粉均能提高长穗堰麦草与普通小麦的杂交
结实率 。 尤其是重复授粉效果显著 , 因此它是提高杂交结实率的简便有效的方法 。 在重复
两次授粉的处理中 , 除鲁麦 5 号与长穗僵麦草的杂交结实率比重复一次的略有提高外 , 其
余两个组合均略有降低 (表 2) 。 因此重复两次比重复一次授粉对提高杂文结实率没有明
显效果 。 在用混合花粉授粉的三个杂交组合中 , 有两个组合杂交结实率有不同程度的提
3期 王洪刚等 : 提高普通小麦与长穗堰麦草杂交结实率方法的研究 6 27
高 。 其中鲁麦 5 号作母本组合的杂交结实率提高明显 , 由 .4 97 %提高到 7 , 73 % 。 而以烟
农 巧 作母本的组合其结实率较对照为低 (表 3) 。 这表明混合花粉授粉对杂交结实率的影
响在不同的杂交组合中可能是不一样的 。
表 2 重复授粉对杂交结实率的影响
T a b le 2
.
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小麦亲本
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第一次授粉
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重复一次授粉
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重复两次授粉
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表 3 混合授粉对杂交结实率的影响
T a b le 3
.
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小麦亲本
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授长穗惬麦草花粉
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授无活性小麦亲本花粉
P o lli n a t e d w i t h in a e t iv e
Po lle n s fr o m w h e a t
长穗僵麦草花粉+ 无活性小麦亲本花粉
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鲁麦 5号
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.
8 3
2
.
3 2
·
4一D 和 G A 3处理对杂交结实率的影响
以普通小麦作母本 , 于授粉前一天下午用往射器分别将 50 p pm 、 10 p pm 和 150 p p m
的 2 · 4一D 水溶液注人母本穗下节间 ; 或于授粉的前一天下午和第二天上午用滴管分别将
50 p p m
、
80 p p m 和 10 p p m 的 G A 3 水溶液滴在母本的柱头上 。 以注射和滴加蒸馏水为对
照 (C K ) , 比较各处理对杂交结实率的影响 (表 4 , ` 表 5) 。
表 4 2 · -4 D 对杂交结实率的影响
T曲卜 4 . E们阳c t 。 f Z · 4一n 。 n se d se 腼g fr 闪 ue 二 y 。 f .T a e s zi v u m x E . e le 心a z a .
小麦亲本
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J i n a n 13
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8 6 14 9 7
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3 8 1 3 8 7
.
9 7
268 山东农业大学学报 23 卷
表 5 赤 .素对杂交结实率的影响
T a bl e 5
.
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小麦亲本
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鲁麦 5号
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表 4 和表 5表明 , 授粉前用 2 · 4一 D 水溶液注射母本穗下节间 , 或于授粉前后用 G A 3
水溶液点滴母本柱头 , 均能较大幅度地提高杂交结实率 。 在用 2 · 4一 D 水溶液注射穗下节
间的三个处理中 , 浓度为 10 p pm 处理的杂交结实率在三个杂交组合中均比对照显著提
高 , 并且效果也优于 50 p pm 和 150 p p m 处理 (表 4) 。 在用 G A 3 水溶液点滴柱头的三个
浓度中 , 80 p pm 的浓度效果最好 。 尤其是在鲁麦 5 号与长穗堰麦草的杂交组合中, 结实
率由对照的 6 . 12 %提高到 巧 . 53 % (表 5) , 效果显著 。
3 讨 论
在远缘杂交中 , 亲本间的杂交不亲和性是导致远缘杂交不能成功的主要障碍之 一 。 长
穗堰麦草是小麦远缘杂交中具有重要利用价值的野生材料 , 但因其与普通小麦的杂交亲和
性差 , 致使通过远缘杂交将其有利遗传物质导入普通小麦十分困难 。 通过普通小麦与黑麦
的杂交研究已经证明 , 普通小麦与黑麦的可交配性是由 K r l 、 K r : (L e in , 19 4 3) 和 K r ,
(K r o w l o w
,
1970 ) 控制的 , 它们分别位于 SB 、 SA (几 le y & C h却 m a n , 19 6 7 ) 和 SD
(K r o w l o w
,
1970 ) 染色体上 , 显性的 K r : 和 K r : 能够降低可交配性 〔9〕 。 在普通小麦与
大麦的杂交中也发现 K r , 、 K r : 基因控制着小麦与大麦以及其它潜在亲缘父本的可交
配性 〔’ , ” 〕 。 “ 中国春 ” 易于同黑麦等野生材料交配 〔4 , , 其 K r l 和 K r : 基因为隐性 〔3 , ” 〕 。
因此 , 选用具有易交配的隐性 K r 基因的小麦材料作亲本 , 可以克服杂交不亲和性 , 提高
远缘杂交结实率 。 在小麦栽培品种中远缘杂交的可交配性存在较大的遗传变异 , 通过广泛
测交 , 筛选具有易交配基因的材料是提高远缘杂交效率的行之有效的途径 。 本试验筛选出
的普通小麦品种烟农 15 与长穗堰麦草的杂交结实率一般在 40 % 以上 , 显著高于其它组
合 , 可能是带有易交配基因的小麦材料 。
远缘亲本间的杂交不亲和性还可以通过重复授粉 、 花粉蒙导 、 理化因素处理等方法加
以克服 〔“ 一 8) 。 中国科学院西北植物研究所小麦远缘杂交组 〔 ’ 〕 在小麦与长穗惬麦草的杂
交中 , 孙善澄 〔2〕 在小麦与中间堰麦草的杂交中利用重复授粉法明显地提高了杂交结实
率。 米丘林 、 齐津等主张远缘种之间的杂交通过亲和 (蒙导 ) 花粉和不亲和花粉的混合授
粉是可以实现的 〔5〕 。 T . k o b a 等 〔`。 , 在小麦与大麦的杂交中于授粉前将 2 · 4一 D 溶液注
射到小麦茎内 , 并通过幼胚培养获得了杂种植株 。 A nt h o m k r us e 在大麦与小麦的杂交
3 期 王洪刚等 :提高普通小麦与长穗恨麦草杂交结实率方法的研究 · 269 ·
中, G e o gr e F e d a k 在天麦与黑麦的杂交中 〔 , , 于授粉后用赤霉酸溶液点滴柱头或注射到花
’ 的外部 , 并通过幼胚培养均获得杂种植株 。 本试验分别比较了重复授粉 、 混合花粉授粉 、
2
·
4一D 和 G A 3水溶液处理对长穗堰麦草与普通小麦杂交结实率的影响 。 结果表明 , ’ 这
些方法对于克服长穗堰麦草与普通小麦的杂交不亲和性 , 提高杂交结实率都有不同程度的
效果 。 在重复授粉的处理 中以重复一次授粉的效果较好 , 这与李振声等 〔 ’ 〕 的研究结果一
致 。 混合花粉授粉对提高杂交结实率的效果在不同的杂交组合中表现不同 。 授粉前用 2 ·
4一D 注射穗下节间或于授粉前后用 G A 3 点滴母本柱头对提高长穗堰麦草与普通小麦的杂
交结实率具有明显效果 , 其中以浓度为 10 p p m 的 2 · 4一 D 和浓度为 80 p p m 的 G A 3效果
最好 。 重复授粉能够提高杂交结实率可能是由于母本柱头的成熟程度和生理状况在不同时
间内存在差异所致 。 这是因为 , 不同时间内重复授粉就可能遇到最有利于受精的条
件 (8) 。 在受精过程中亲和与不亲和首先是花粉与雌蕊组织间的 “认可 ” 或 “拒绝 ” 的识别反
应 。 花粉与雌蕊组织间的识别反应决定于花粉壁中蛋白质和柱头乳突细胞表面蛋白质表膜
之间的相互关系 (6j 。 当用无活性的亲和花粉与不亲和的父本花粉混合授粉时 , 通过亲和
花粉壁中的蛋白质与柱头表膜蛋白之间的 “ 认可 ” 识别反应而实现受精 。 2 · 4一 D 和 G A
等生长激素物质 , 对于延长雌蕊的寿命 , 加速花粉管生长 , 促进受精和种子发育具有重要
作用 。 因此上述方法对于克服远缘杂交的不亲和性 , 提高杂交结实率是行之有效的 。
参 考 文 献
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Se r v ie e
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N o
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6 8 : 1~ 5
10 K o b a T e t a l
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P r o d u e t i o n o f w h e a t x b a r le y h y b r id s a n d P r e fe r e n t ia l e l im i n a t io n o f b a r le y c h r o m o s o m e s
.
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r m a t io n S e r v i e e
,
19 8 9
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N o
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69 : 4 1~ 4 3
11 F a lk D E
,
K a s h a K J
. ,
G e n e t ie s t u d ie s o f t h e e r o s s a bi lit y o f h e x a P lo id w i th r y e a n d H o r de u 从
b u lb o s um
,
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.
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.
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.
,
19 8 3
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6 4 : 3 0 3一 3 0 7
12 F e d a k G
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A B S T RA C T
S e e d s e t t i n g fr e q u e n c i e s o f r e c iP r o e a l e r o s s i n g s b e tw e e n .T a e s t i v u m a n d E ly t r ig ia
·70 2
· 山东农业大学学报 3 2卷
eo t叮a ra w e r ec o m P a red . T h e e e fe to s fr eP ea ted P o l l in a tio n w i th o em P l x eP o ll en s, inj e e t in g
2
,
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o d e s u n d e r s P ik e s b e fo er P o l il n a t io n a n d sm
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be fo er a n d a ft e r P o l lin a t io n o n i n c er a s e o f s e e d s e t t i n g fr e q u e n e ie s o f .T
a e s t i v u m 火 E
.
e ot n g a t a w e r e s t u d i e d
.
T he r e s u l t s w e r e a s fo l lo w s : ( l ) L o w e r s e e d s e t t in g fr e q u e n e y o f .T
a e s z i v u m X E
.
e lo gn a t a a n d r e l a t i
v e ly h ig h e r o n e o f Y a n n o n g 15 ( .T a e s r i
v u n ,) X E
.
e ot 雌 a ta w e r e o b s e r v e d : ( 2 ) T h e r e P e a t e d P o l li n a t i o n w a s a e o n v e n i e n t a n d e fe c t iv e w a y
fo r i n e r e a s i n g s e e d s e t t in g fr e q u e n e y : ( 3 ) T h e e fe e t o f P o l lin a t i o n w i th e o m P l e x Po ll e n s w a s
d ife r e n t i n v a r io u s e r o s s e o m b in a t i o n s ; (4 ) Inj e e t in g Z
,
4一D s b lu t i o n in t o th e i n t e r n o d e s u n -
d e r sP ik e s a n d s m e a r i n g G A
3o n s t igln
a e o u ld in e er a s e s e e d s e t t i n g fr e q u e n e y o b
v i o u s ly a n d
th e e o n e e n t r a t i o n w i th b e t t e r e fe e t s w a s 100P P m o f Z
,
4一D a n d 80P Pm o f G A 3 .
K e y w o dr s : w h e a t : P o ll in a t i o n : E
.
e ot ng a ra : G A
飞: 2 , 4一 D
《国外农学— 植物保护》 19 93 年征订启事
《国外农学— 植物保护》 系全国农业科技情报系列刊物之一 , 由农业部委托西南农业大学主办 , 国内公开发行 。 国内统一刊号 : C N 5 1一 137 1 / S 。 立足国内需要 , 报导国外
植保新理论 、 新技术、 新信息 。 主要读者对象为农 、 林 、 牧 、 园艺 (花卉及药材 ) 、 农
资 、 储运等部门的植保科技工作者 、 管理干部 、 相关院校师生 。
本刊为季刊 , 每期 48 页 , 订价 1 . 20 元 (挂寄 1. 50 元 ) 。 自办发行 , 随时均可订阅 。
汇款至 : 重庆北倍西南农业大学 《国外农学— 植物保护》 杂志社 。欢迎刊登广告 , 价格合理 。 广告经营许可证 : 渝工商广字 92002 号 。