全 文 ：山西农业科学 1 9 9 3, 2 1 ( 2 ) : 3 1 ~ 3 4 J o : ` r o a l o f S h a n x i A g r 介 u l t u r a l S c le n c 。
冬小麦与天蓝堰麦草远缘杂交的回交世代中
几个主要性状的遗传表现 `
畅志坚 赵怀生 李生海
( 山西省农业科学院作物遗传研究所 ,太原 )
摘 要 对冬小麦与天 蓝堰麦草属 间远缘杂交的回交世代中几个 主要性状的遗传表现进行 了研
究 。 结果表明 : ( 1 )对于 小麦一天蓝堰麦草属间杂种 F , 的不育性 , 采用普通小麦通过一次回交即可
得 以克服 , 而且在 B , F加可分离出大量育性较高的植株 ; ( 2 )天蓝堰麦草所特有的抗病 、 大穗多花
等优良性状可直接传递给杂种后代 ; ( 3) 杂种后代具有明显的超矮亲遗传现象 ; ( 4) 杂种后代的变异
类型极为丰富 , 为小麦杂交育种提供了宝贵的原始材料 。
关键词 冬小麦 天蓝堰麦草 回交世代 远缘杂交 性状 遗传
通过远缘杂交途径向栽培植物导入优 良的外源基因是遗传和育种研究的一项重要内容 。
并且 ,在利用近缘种属创造小麦新种质的研究和利用方面业已取得不少有经济价值的结果 。但
是 ,要将近缘种属的优良性状转移给栽培品种 , 一般要遇到 “ 三大 困难 ” ,即杂交不亲和 、 杂种不
育和杂种后代疯狂分离 。 因此 ,研究克服远缘杂交 “ 三大困难 ” 的技术和远缘杂交的遗传规律是
实际育种工作中创造和利用异源新种质的基础 。
关于小麦与天蓝堰麦草 ( A . g l a u cu m )远缘杂交的研究 , 国内孙善澄 〔`一 3〕和畅志坚等川曾对
其杂交的不可交配性 、 F : 杂种的不育性和小堰麦类型与物种的形成进行了研究和探讨 ,同时 ,
还对其远缘杂交的育种程序进行了研究 。 李集临6j[ 和钟冠 昌〔 5〕的工作主要是对八倍体小堰麦
的细胞遗传学进行了分析和研究。 但是 ,在小麦与天蓝僵麦草的远缘杂交中 ,关于一些主要性
状的遗传规律上 ,前人的研究却十分有限 。 为此 ,我们的研究计划是应用回交法在克服属间杂
种 F l 不育性的同时 ,探求利用野生近缘种改良栽培品种的可能性 。 本文的目的在于揭示一些
主要性状在属间 F , 杂种与栽培品种的回交世代中的遗传表现 ,为属间杂交育种提供依据 。
1 材料与方法
1
,
1 供试材料有冬小麦 /天蓝堰麦草 / 冬小麦 21 个回交组合的 B , F 24 21 株 , B : aF 2 8 3 3 株 。
1
.
2 试验于 1 9 8 7~ 1 9 9 0 年在 山西省农业科学院作物遗传研究所试验地进行 。 BI F I点播 , 小区
行长 Zm ,行距 0 . 4m ,株距 0 . zm ,每行点播 2 0 粒 。 B I F Z和 B , F 3点播 ,行长 Zm ,行距 0 . 4m ,株距
sc m
,每行播种 40 粒 。 观察的性状有株高 、 育性 、 抗病性和杂种后代类型 。
1
.
3 小麦并花前逐株套袋 ,每株套主穗 。 收获后统计可能结实的小花数和实际结实粒数 。 同
时 ,进行室内考种 。
带 收稿 日期 : 1 9 9 3一 02 一 20
3 2 山西农业科学 1 9 9 3 年第 21 卷第 2 期
1
.
4 抗病性鉴定方法 : ①条锈病的调查是用本地流行的主要条锈病生理小种 ,掺合滑石粉 , 在
小麦拔节前后 ,接种 2~ 3 次 , 保证全区发病 ,在乳熟期记载感病情况 。 ②黄矮病 (B Y DV )是于
病害严重流行的年份在开花期调查记载发病情况 。
1
.
5 根据长相和穗型将杂种后代分为偏草型 、 小麦型和中间型三种类型 。
2 结果与分析
2
.
1 杂种后 代的育性
普通小麦与天蓝堰麦草杂交 ,其世代一旦进入 B I F , , 育性就会得到较大的恢复 ,杂种种子
也 比较饱满 。 为了便于分析杂种后代的育性变化 , 我们把它分为七级 : 全不育 ( 自交结实率为
零 ) ,高不育 ( O一 5% ) ,低不育 ( 5%一 1 0% ) ,低育 ( 1 .0% 一 5 0% ) , 中育 ( 3 0%一 5 0 % ) , 高育 ( 5 0%
~ 70 % )
, 全育 ( 70 %以上 ) 。 杂种后代育性总的趋势是 , B ; F 3 高于 B I F Z , B I F Z 高于 B I F , 。 而各世
代的自交平均结实率是 BI F 3高于 B I F , , B I F , 高于 B I F Z 。 B丁F l 的平均结实率为 1 . 56 % ,低育株
最多 , 占 34 . 83 % ,全育株最少 ,仅占 1 . 64 % 。 B ; F 。 的平均结实率为 9 . 74 % ,高不育株和中育株
最多 ,分别占到 21 · 74 %和 2 · 30 % . ,全育株最少 ,仅占 .4 20 % 。 与 B I F , 相 比 , B : F Z 所分离出的
高育株和全育株的数量有所增 加 。 B I F 3 的平均结实率为 16 . 87 % , 全 不育株最 少 , 仅占
.5 61 %
, 中育株最多 , 占到 29 . 62 % 。 比较世代间的育性变化 , B ; F : 是低育株分离最多的世代 ,
B
I
F
Z 是全不育株和高不育分离最多的世代 , B I F 。 是中育株 、 高育株和全育株分离最多而全不
育株分离最少的世代 。 由此看来 , B , F , 是进行杂种后代育性选择的关键世代 (表 1 ) 。
表 1 天蓝堰麦草与普通小麦杂种后代的结实性
平均
结实率
’
(% )
不同育性所占百分数
不 育
全不育 高不育
1 4
.
7 5
2 1
.
7 4
低不育
1 9
.
3 1
低育 中育 高育
全 育植数世代
7 0 %一 8 0% 8 0% 以上
B I F I
B IF Z
B I F 3
1 0 2 1 1
`
5 6
4 2 1 9
.
7 4
3 4
.
8 3
10
.
8 7
1 6 3 9 4
.
9 2
2 2
.
3 0 1 0
.
4 3
1
.
6 4
4
.
2 0
2 8 3 3 1 6
.
8 7 5
.
6 1 8
.
3 5
1 2
.
4 8
1 5 74
1 8
.
0 1
1 6 4 3 2 9
.
62 1 4
.
1 7 8
.
5 0 2 5 6
表 2 普通小麦与天蓝堰麦草杂种后代条锈病感染情况
世代 总株数 感病株数 感病株率 (% )
I F
, 6 7 9
B I F I 1 7 7
B
I
F Z 4 2 1
B I F 3 2 8 3 3
1 2
6 1 14 4 9
34 4 5
试验还表 明 , 在对 B沂 ; 出现的不 实
株再用冬小麦进行 回交时 , 它的结实率
也有明显差异 。 使用了 5 个不同品种回
交 了 7 株 , 只有 “ 太原 1 09 ” 的结实率最
高 , 为 n . 64 % 。 所以 ,为了解决杂种后
代部分植株的不实性 , 除进行回交外 ,选
择适当的回交亲本也是非常必要的 。
2
.
2 杭黄矮病和杭 条锈病遗传
几年来 ,通过对杂种后代的黄矮病和条锈病多次鉴定 ,发现天蓝堰麦草有着很强的抗病性
传递力 。 属间杂种 F 、 对条锈病免疫 ,对黄矮病感染极轻 。 B I F I 对条锈病和黄矮病这两种小麦
的主要病害的感病 株率也很低 , 分别为 6 . 78 %和 25 . 42 % , 反应 型多数为 1一 2 级 , 少数为 3
级 。 虽然经过一次回交 , 群体的抗病株率有所下降 ,但在 B I F : 、 B , F 3 中仍能分离 出一定数量的
免疫植株 。 在 B I F , 中 , 感染条锈病的植株占 1 4 . 49 % , B I F , 中占 3 4 . 45 % ;对于黄矮病的抗性 ,
畅志坚等 :冬小麦与天蓝f匾麦草远缘杂交的回交世代中几个 主要性状的遗传 ’ 3 3
B: F
l 中免疫型植株占到 4 1, 12 % ,高抗型植株占到 60 . 45 % 。 经过两代自交形成的 B IF 3 , 虽然
群体的感病植株大量增加 ,但仍能分离 6 , 9 %的免疫型植株 。
表 3 一 普通小麦与天蓝堰麦草杂种后代抗黄矮病鉴定结果
世代 总株数 免疫 株数 免疫株 ( 叮 ) 抗病株数 抗病株 ( 环 ) 感病株数 感病佳( % )
I F I 6 9 7 2 7
.
3
.
8 7 2 2 7 3 2
.
5 7 2 2 3 3 1
.
99
B一F z 1 7 7 25 1 4
.
12 10 7 60
.
4 5 4 5 2 5
.
4 2
B IF Z 4 2 1 5 4 1 2
.
8 3 2 3 3 5 5
.
3 4 1 3 4 3 1
.
8 3
B 一F 3 28 3 3 19 8 6
.
9 9 8 ] 9 2 8
.
9 1 18 1 6 6 4
.
1 0
2
.
3 杂种后代的株 高
小麦 ~ 天蓝堰麦草属间杂种 F : 的平均株高为 1 02 . 4 2c m ,绝大多数介于双亲之间 , 占到
8 8
.
16 %
,再用不同植株高度的小麦品种给它回交一次 ,形成了核型为 [ ( A B D ) ZB E F」、 ( 2n 一 63
士 1一 2) 的 B : F I , 小麦的遗传物质增加了将近一倍 ,使得群体的平均株高普遍低于 F l , 且株高
介于双亲之 间的植株数也略有降低 , 约占 72 . 41 % 。 同时 ,还分离出约有 10 . 23 %的超矮亲植
株 。 在 B I F Z 和 B I F 3 ,这种分离现象达到 “ 疯狂 ”状态 ,株高的变化幅度分别为 38 一 1 3 8 c m 和 2
闷 ,1 2 7 c m 。 值得注意的是 , 株高低于小麦亲本的超矮亲遗传特别明显 。在 B I F : 、 B , F 3 两个回交世
代中 ,超矮亲植株率平均为 24 . 49 % ,其中以 B I F 3 最高 , 占到 37 . 42 % (表 4 ) 。
表 4 普通小麦与天蓝堰麦草杂种后代的植株高度
株高 c( m ) 不同植株高度分离 (% )世代 株数 /一 ——幅度 超矮亲 两亲之间 超高亲P (矮亲 ) 85 ~ 10 91 0 2 . 4 69 3 . 4 7 8 1~ 1 4 74 3~ 14 88 4 . 0 279 . 9 1 3 8~ 13 82 2~ 12 7 1 .1 02 1 8 8 16 10 7 17 2 . 4 156 6 3 . 3 54 2 5 8 . 0 6 1 7 . 3 61 5 . 0 9玲23甘一了7.,11869n5几FB1注 : 、 为 18 个不同品种 。
2
.
4 杂种后代的分离类型
普通小麦与天蓝堰麦草远缘杂交 , 不仅成功率较高 , 而且杂种后代变异复杂 , B I F Z 、 B , F 3 的
分离类型极为丰富 。 根据杂种后代的综合性状可归为三种类型 , 即偏草型 、小麦型和中间型 。
偏草型 : 外形很象天蓝堰麦草 , 穗细小、 小穗狭长 。 多年生和再生类型较多 ,这一类型的植
株在 B , F 3 中为数不多 , 仅占到 4 . 9% 。
小麦型 : 外形酷似小麦 , 可分离出株高在 40 一 6 c0 m 的超矮型小麦 ;抽穗期有早有晚 ,但有
些植株属于超早亲类型 ;少数植株育性较好 ,子粒也较饱满 ;有的高抗黄矮病和锈病 。小麦型植
株在 B I F 3 中占到 28 . 3% 。
中间型 : 抽穗期较晚 , 穗子大小不一 , 部分植株偏高 。 杂种后代植株大部属于这一类型 ,在
B : F 。 中占到 6 · 8% 。 为了便于育种应用 ,在中间型中又可分为 ,矮秆大穗类型 、多花类型 、分枝
类型 、多莫类型 、抗病类型和耐高温类型等 。 实践证明 , 中间类型不仅是培育小麦新品种的宝贵
材料 ,而且还可从中继续分离出八倍体新物种 。
3 4 山西农业科学 1 3 9 9年第 21 卷第 2 期
3
.
1
小结
小麦一天蓝堰麦草属间杂种F , 的不育性通过一次回交即可得到克服 ,而且随着世代的
延续 ,杂种后代可 自交分离出大量可资选择 、 利用的能育植株 。
3
.
2 天蓝堰麦草所特有的抗病 、大穗 、 多花等优良性状可直接遗传给杂种后代 ,从而在 B , F 3
中分离出具天蓝堰麦草优良特性的小麦类型 。
3
.
3
3
.
4
杂种后代具有明显的超矮亲遗传现象 , 出现大量超矮亲植株 。
杂种后代变异类型十分丰富 ,可直接选育出小了图麦新物种 、新类型及新品种 , 为小麦杂交
育种提供珍贵的种质资源 。
参 考 文 献
孙善澄 . 春小麦与天蓝鹅观草远缘杂交问题的研究 . 遗传学集刊 , 1 9 6 2 , 7 ( 1 ) : 17 ~ 25
孙善澄 . 小堰麦类型和物种形成的探讨 . 作物学报 , 1 98 。 , 6 ( 1 ) : 1一 10
孙善澄 . 小麦与僵麦草远缘杂交的研究 . 华北农学报 , 1 9 87 , 2 ( 1 ) , 7一 12
畅志坚 ,赵怀生 ,李生海 . 小麦与堰麦草远缘杂交中结实性问题的研究 . 山西农业科学 , 1 9 92 ( 2) : 7 ~ 10
钟冠昌 ,穆素梅 . 小麦远缘杂交 ,见 : 小麦与僵麦草的远缘杂交 . 北京 : 科学出版社 , 1 9 8 5 , 7 5~ 83
李集临 ,孙善澄 . 普通小麦与天蓝僵麦草杂交中间型遗传的研究 . 遗传学报 , 1 9 82 , 7 (2 ) : 15 7一 1 64
G e n e t i c P e r f o r r o a n c e o f S o m e M a i n C h a r a e t e r s i n
B a c k e r o s s in g G e n e r a t i o n s o f D i s t a n t C r o s s
七e t w e e n W i n t e r W h e a t a n d A g r o P y r o n
C h a n g Z h ij i
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(公。户 G e n et l’s R e s e a cr h I n s t it u t e ,
z h a o H u a i s h e n g L i S h
e n g h a i
S h a n x i A c a d em 少 o f A g 二 u l t u ar l S e ie n c e s , aT iy u a n )
A b s t r a e t w
。 。 r 。 in t e r e s t e d i n t h 。 p o s s ib il it夕。 f 。 s in g A g r o p y r o n 一 g la u e u m 。 s 。 , o u r e 。 。 f 罗成 s
f o r im p r o v i n g e u l t i v a r s o f w i n t e r w h e a t
.
T h e p u r p o s e o f o u r s t u d y w a s t o e x p l o r e t h e g e n e t i e p e r
-
f o r m a n e e o f s o m e m a i n e h a r a e t e r s i n p r o g e n ie s d e r i v e d f r o m b a e k e r o s s i n g g e n e r a t io n s i n w h i e h
A
.
g l a u e u m w a 、 t h 。 d o n o r p a r e n t
.
T h 。 m a i。 r e s u zt、 乙f 。 t u d y 。 er 。 , fo zzo w 。 : ① I: w a , 。 f f e e t i v 。 : o
o v e r e o m e t h e s t e r i li t y o f d is t a n t e r o s s h y b r id ( F
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) o f Wh e a t一 A g r o p y r o n t h r o u g h o n e g e n e r a r i o n
o f b a e k e r o s s
, a n d t h e r e w e r e a g r e a t d e a l o f h i g h 一 f e r t i li t y p l a n t s s e g r e g a t e d f r o m B I F 3 g e n e r a -
t io n
. ② M a n y g o o d e h a r a e t e r s s u e h a s r e s i s t a n e e t o r u s t s a n d B Y D V , l o n g s p ik e a n d o u l t i p le f l。
r e t in t h尽 A g r p y r o n g l a u e u m e o u ld b e t r a n s f e r r e d t o t h e h y b r i d p r o g e n i e s . ③ S o m e B : F 。 p la n t s
w e r e a p p a r e n t ly s h o r t e r t h a n t h e w h e a t p a r e n t s
. ④ E x t e n s iv e s e g r e g a t i o n w a s f o u n d in t h e h y b r id
p r o g e n ie s a n d va r i o u s t y p e s e a n be u s e d a s v a l u a b l e m a t e r i a l ifo w l
l e a t e r os
s 一 b r e e d i n g .
K e y w o r d s
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n t e r w h e a t ; A g r o p y r o n g l a u e u m ; B a e k e r o s s i n g g e n e r a t i o n ; D i s t a n t e r o s s ; C h a r a e
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