全 文 ：*收稿日期:2007—09—12
项目来源:山西省农科院青年基金资助项目
作者简介:裴自友(1965-),男,河北唐山人,副研究员,博士,主要从事小麦遗传育种工作。
山西农业科学 2007,35(12):23～25 JournalofShanxiAgriculturalSciences
种子老化是种子贮藏过程中普遍存在的一种现
象,在种质资源保存过程中,为了监测种子活力动态,
必须定期从有限的种质保存样品中抽取种子,测定其
发芽率。当发芽率下降到一定程度时,需要进行繁殖
更新。目前,对普通小麦种子活力研究的较多[1~3],而对
小麦远缘杂交培育的新种质材料种子活力方面的研
究很少。
中间偃麦草(Thinopyrumintermedium2n=6x=
42,JJJsJsStSt)具有耐寒、耐旱、优质,高抗小麦的黄
矮病,对小麦的三锈免疫等有益基因,是小麦改良的
重要抗源和宝贵资源。本所长期从事小麦与中间偃
麦草的远缘杂交遗传育种研究工作,选育出一大批
含中间偃麦草不同优良基因的小偃麦种质和新品种
(系)[4],在小麦抗病、优质育种和我国农业可持续发
展中发挥着积极的作用。本文对自然条件下保存的
不同年份收获的小麦-中间偃麦草部分双二倍体种
子遗传完整性进行了研究,目的是探索其种子老化
衰变发生发展规律,明确其耐贮存性,为小偃麦种质
资源的妥善保存、适时更新提供理论依据。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料
试验材料包括 1988年、1989年、1993年和
1997年等四个年份收获的小麦 -中间偃麦草部分
双二倍体,其中除1988年收获地点为位于山西大同
市的山西省农科院高寒区作物研究所外,均在本所
种植、收获。所有材料自然风干,用纸袋密封,放入铁
皮种子箱中于室温条件下贮存。2000年 12月将贮
存的小麦种子取出,进行有关指标的测定。
1.2 试验方法
1.2.1 发芽率测定 取 50粒种子,在 20℃恒温箱
中发芽,第5天计算发芽势,第7天计算发芽率,测
小麦-中间偃麦草部分双二倍体种子
贮存后遗传完整性研究
裴自友,温辉芹,王 晋
(山西省农业科学院作物遗传研究所,山西 太原 030031)
摘 要:以不同收获年份的小麦-中间偃麦草部分双二倍体种子为试材,研究了室温保存条件下,种子活力变化与遗传完整性。结果
表明,随贮存时间的延长,种子发芽率呈下降趋势,贮存11年、12年的种子基本失去活力,贮存7年的种子平均发芽率仅为13.36%。
鉴定还发现,保存7年的小麦-中间偃麦草部分双二倍体中5根尖染色体畸变率高达35.09%。
关键词:小麦-中间偃麦草部分双二倍体;活力变化;染色体畸变
中图分类号:S330 文献标识码:A 文章编号:1002-2481(2007)012-0023-03
StudyonGeneticIntegrityofTriticum aestivum -Thinopyrum
intermedium PartialAmphiploidSeedinPreserveCourse
PEIZi-you,WENHui-qin,WANGJin
(InstituteofcropGenetics,ShanxiAcademyofAgriculturalSciences,TaiyuanShanxi,030031,China)
Abstract:SeedsofTriticum aestivum -Thinopyrum intermedium partialamphiploidwereusedtoinvestigatethe
germinationactivitychangesandgeneticintegralityintheirpreservecourseatroom temperature.Theresults
showed:thegerminationindexandactivityindexoftheseedsdecreasedastheholdingtimeextension.Seeds
storedforelevenortwelveyearscouldnotburgeon.Theaveragerateforseedgerminationwas13.36%bystorage
sevenyears.35.09%chromosomeaberrationwasobservedinrootcelsofconservationsevenyearsseedofTriticum
aestivum -Thinopyrum intermedium partialamphiploid5.
Keywords:Triticum aestivum -Thinopyrum intermedium partialamphiploid;Activitychanges;Chromosome
aberration
23
量根长、芽长、苗鲜重、苗干重。各项指标均重复测定
3次取平均值。
1.2.2 电导率测定 称取1.0g种子,用蒸馏水冲洗
3次,滤纸吸干后放入15mL重蒸馏水,在室温条件
下,用上海精密科学仪器有限公司 DDS-307电导
仪,测定种子不同浸泡时间的浸泡液的电导率。
1.2.3 根尖细胞(RTC) 有丝分裂中期染色体制片
将种子放在垫有湿滤纸的培养皿内发芽,待根长约
1~2cm时剪取根尖,在冰水中预处理 22~24h后,用
酒精-冰醋酸(3:1)固定液固定。孚尔根法染色、压
片,OlympusBH-2显微镜镜检并照相。
2 结果与分析
2.1 种子活力的变化
不同小麦-中间偃麦草部分双二倍体材料种子
活力随贮存时间的延长,种子发芽势、发芽率、苗鲜
重和苗干重均呈下降趋势,见表1。贮存3年的种子
具有很高的发芽率,平均达 97.26%,见表 2,贮存 7
年的种子发芽率明显降低,平均仅为 13.36%,不同
小麦-中间偃麦草部分双二倍体间的发芽率变幅在
0.00%~30.00%,材料间差异显著,其中 1993年收获
贮存的小麦 -中间偃麦草部分双二倍体中 2、中 5
和绿中1的发芽率相对较高。贮存11年的种子基本
失去活力,平均发芽率仅 1.39%,贮存 12年的种子
则完全丧失发芽力。
2.2 电导率的变化
贮存年限对种子膜透性的影响也因作物不同而
异,许多研究表明,种子在衰变过程中,膜的组成成
分发生变化,膜完整性受损,透性增加,外渗增加从
而导致种子浸泡液的电导率增加。电导率测定结果
表明小麦-中间偃麦草部分双二倍体电导率明显偏
高,显示膜系统受损程度较大,见表 3。由于各年度
保存材料不完全一致,未能找出其变化的具体规律。
2.3 种子贮存过程中染色体畸变的研究
1993年贮存的小麦 -中间偃麦草部分双二倍
体中5发芽率为25.00%,进一步对 1993年收获的
中5种子根尖进行有丝分裂后期染色体畸变进行了
观察,结果显示,在观察的114个细胞中正常细胞数
占74个,异常细胞数占40个,其中包括单桥、双桥、
断片等畸变,畸变率为 35.09%,断片在各类型染色
体畸变中出现频率最高,说明它是根尖细胞染色体
畸变中最常见的现象,其次是多桥,见表4、图1。
3 讨论
表1 不同贮藏年份小麦-中间偃麦草部分双二倍体种子的生活力
贮存 品种 苗鲜重 苗干重 根长 芽长 发芽势 发芽率
年份 (g) (g) (cm) (cm) % %
1988 绿中1 - - - - 0.00 0.00
中2 0.05 0.01 - - 0.00 0.00
中4 - - 0.00 0.60 0.00 0.00
中5 - - 0.00 0.80 0.00 0.00
多年生1号 - - - - 0.00 0.00
远16-3 - - - - 0.00 0.00
1989 绿中1 - - 0.80 0.80 0.00 0.00
绿中2 - - - - 0.00 3.33
中3 - - - - 0.00 0.00
多年生1号 - - - - 0.00 0.00
中6 - - - - 0.00 5.00
中7 - - - - 0.00 0.00
1993 中1 0.14 0.01 2.45 4.10 7.89 15.79
绿中1 0.27 0.03 5.73 6.94 20.00 20.00
中2 0.27 0.02 3.04 3.80 0.00 30.00
中3 - - 0.50 0.80 0.00 2.70
中4 - - - - 0.00 0.00
中5 0.30 0.03 3.38 5.13 5.00 25.00
远16-3 - - - - 0.00 0.00
1997 中2 1.73 0.23 10.00 10.50 75.00 97.92
绿中2 1.90 0.23 9.50 11.50 89.58 97.92
中3 1.98 0.24 6.00 11.50 94.12 96.08
中4 1.72 0.20 9.00 11.00 94.00 96.00
中5 1.18 0.13 7.30 8.60 76.09 95.65
中1001 1.62 0.18 9.00 12.00 100.00 100.00
表2 不同年份收获贮存小麦-中间偃麦草部分
双二倍体的平均发芽势与发芽率
收获贮存年份 贮存时间(年) 平均发芽势% 平均发芽率%
1988年 12 0.00 0.00
1989年 11 0.00 1.39
1993年 7 4.70 13.36
1997年 3 88.13 97.26
表3 小麦-中间偃麦草部分双二倍体电导率的变化
贮存 品种 电导率(us/cm)
年份 2h 4h 8h 12h 24h
1988 绿中1 50.2 92.9 151.0 174.1 255.0
中2 77.8 95.5 132.9 168.4 205.0
中4 46.5 70.6 121.9 151.3 188.2
中5 82.1 126.6 192.7 225.0 271.0
多年生1号 107.6 143.6 241.0 291.0 455.0
远16-3 72.6 96.8 140.1 170.4 254.0
1989 绿中1 139.6 206.0 250.0 284.0 373.0
绿中2 199.5 262.0 318.0 350.0 434.0
中3 40.8 88.6 195.6 242.0 341.0
多年生1号 92.5 161.6 242.0 305.0 453.0
中6 166.3 241.0 333.0 411.0 572.0
中7 129.6 170.9 233.0 265.0 349.0
1993 中1 122.3 184.7 262.0 320.0 445.0
绿中1 108.5 147.9 206.0 239.0 326.0
中2 84.6 150.1 254.0 287.0 372.0
中3 106.4 154.2 217.0 261.0 376.0
中4 52.9 71.6 95.7 111.0 140.9
中5 119.4 150.5 187.5 246.0 360.0
远16-3 41.2 106.5 157.2 217.0 303.0
1997 中2 136.4 171.5 197.2 214.0 257.0
绿中2 255.0 309.0 369.0 400.0 486.0
中3 146.1 178.8 223.0 255.0 312.0
中4 127.4 155.8 176.7 186.3 216.0
中5 140.7 220.0 270.0 303.0 317.0
中1001 111.8 155.9 190.5 225.0 271.0
山西农业科学 2007年第 35卷第 12期
24
以收集种子为主体的基因库是当今保护植物种
质资源最为普遍且可靠易行的方式,但在种子贮存
过程中,随着贮存时间的延长,种子发生老化,活力
下降,生理特性发生改变,因此必须对种质资源进
行安全贮存和适时更新。
本研究通过对小麦-中间偃麦草部分双二倍体
材料常温下贮存种子活力的研究,明确了其耐贮存
性,对现有的小偃麦种质资源的保存具有一定意义。
根据国家标准,为确保贮存中小偃麦种质的遗传完
整性,建议小偃麦种质繁殖更新的发芽率指标不要
低于75%,从笔者的结果推测保存4~5年就要进行
繁种、更新。今后应开展遗传学与特异性鉴定工作,
以期发现新特性。同时可考虑将材料放在我院品种
资源研究所的种质库中,低温条件下长期保存。
种子在贮存过程中,随着老化劣变的发展,细胞
核的异常现象和损伤程度的不断加深,导致染色体
畸变。染色体畸变在下一代可以恢复正常,但在种子
老化诱导染色体畸变频率不断增加的同时,会使基
因突变频率增加,而基因突变是可能遗传给后代的
[5,6]。研究发现断片在各类型染色体畸变中出现频率
最高,说明它是根尖细胞染色体畸变中最常见的现
象,其次是多桥。马缘生等同样观察到小麦易位系陈
旧种子染色体畸变以断片居多,因此,特殊遗传材料
保存过程中变异也是其特点,应对特殊遗传材料在
保存过程中遗传完整性进行系统研究。
种子活力是一个由多基因控制的数量性状。种
子活力主要决定于遗传性同时受种子发育、收获、贮
藏等环境因素的影响较大[7~9]。与以往的研究结论不
同,本文中部分材料的电导率随着贮存年限的延长,
表现降低的趋势,可能的原因是实验材料、种植与收
获时期等条件不同所致。因为小偃麦部分双二倍体
均为春性材料、成熟期很晚,在太原不能正常成熟,
且每年的种植时间、成熟情况也不一致,因此造成了
上述结果。在山西大同种植时,实验材料则成熟要好
些,因此最好是利用在山西北部春麦区种植、收获的
一套小偃麦部分双二倍体进行实验才能获得较理想
的结论。本研究不足之处是实验未考虑收获年份的
种子收获、保存初始的条件,即收获地点、成熟程度
的影响。因为种子含水量和贮藏温度是影响种子在
贮藏期间生活力和活力保持的关键因素[10,11]。石思信
等[2]将冬小麦品种农大 139种子装入马口铁种子盒
内,在室温条件下密封保存,含水量11.8%的种子保
存10年后,全部丧失萌发能力,但含水量6.7%的种
子有50%左右的萌发能力,因此需要探讨适合常规
保存的条件。此外,研究还显示1989年收获贮存的
春小麦桂 2891、1993年收获贮存的龙麦 10号的发
芽率分别为3.57%和5.00%(结果另文发表),前者比
同期的小麦-中间偃麦草部分双二倍体平均发芽率
高,后者则相反,小偃麦种质与普通小麦相比是否耐
贮存,还有待进行比较研究。
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表4 小麦-中间偃麦草部分双二倍体中5种子根尖有丝分裂表现
正常细胞数 异常细胞数
单桥 双桥 多桥 落后 断片 总计
74 4 2 11 1 22 40
图 1 小麦 -中间偃麦草部分双二倍体中 5种子根尖
染色体畸变图(A:多桥B:断片;C:多桥;D:落后染色体)
裴自友等:小麦-中间偃麦草部分双二倍体种子贮存后遗传完整性研究
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