全 文 ：青海农林科技 1 9 92年第 1期
生产冬大麦加倍单倍体的
花药培养法和球茎大麦法的比较
1
.后代染色体数 目及结实性的变异
徐平 印 赵德武 编译
摘 要
目前 , 人 j’l1 把生产大麦加倍单倍体的花药培养法勺广书大决共门兰史 的比较扩展到了对
两种方法各 自衍生的植株的染色体数 目分布及有生活力 一可育加倍单倍体植株 比 率的 比 较方
面 。
这两种技术各自产生的鲍倍体频率和在育种中有用的 自然加 倍 单 倍体频率之 和均约为
9 0%
。 就小泡子衍生的植株和球茎大麦法衍生的二倍休种门杂神来说 , 其余部分是多倍体、
混倍体和非整倍体变异体。 小抱子衍生植株和球茎大麦法衍生植株的倍性水平与供休基因型
无关 。
由于这两种方法所衍生的植株其耐寒性及可育加倍单涪体植株产量在方法间没有显著差
异 , 所以 , 在育种中它们是可以相互补充的 。 为了加速和护大加涪单倍休在育种中的应用 ,
本文提出了提高大麦加倍单倍体产量的可能途径 。
关键词 : 栽培大麦 球茎大麦法 花药培养 加倍单倍体植株 细胞学分析 可育性与
不育性 越冬性
生产高频率加倍单倍体 , 在一个世代之 内获得纯合品系 , 是大麦育种上一项最新的
重要的发展 。 花药培养和球茎大麦法就是获得大 变单价休和 加信 一单倍体的最有效技术 。
目前 , 这两种技术已 被厂` 泛应明于育种 中 。 把它们 效率 ` 广厂画们 以比较 , 有助于育种者
确定在他们的 一育种中是同时应叨两种方法还是只应用 竺中卜砖布效帅一种 。 为了比较加倍
单倍体体系 , S n a p e 等人 ( 1 9 8 6 ) 已制定了若干标准 , 其 ` {`最二粉的二牡这两种方法的相
对成功率 。
以前 , D e : 一 a : x ( 1 9 : 7 ) 比较 过 7 个冬大麦 F , {: 毛份种川一花药 培养和球茎大麦法的反
应 。 他断定从一开始到幼苗阶段这两种技术是互补 .为, 但还有下列限制因素需要改进 。
( a ) 秋水仙碱处理之 后在春 化阶段和生 民过程 中矢折 ; ( b 、 小袍子衍生 植株 存在着 资
多倍体和混倍体变异体或保留了栽培大麦和球茎大习 _ : 户于整套染色材、 而产 生少 量 杂种蓄 乞
株 ; ( 。 ) 成熟期未加倍的单倍体有的是不育的 。 ’ 犷
下面的实 验研究扩展 到细胞学分析 、 秋水仙碱处邵 以 服衍生植株能正常生长发育到
成熟 。
万下
材 料 和 方 法
用花药培养和球茎大 麦法分别获得 147 株和 2 1 1株有活力 的绿色植株 ; 每处理用 2 】0个
供体株穗 。 细胞学分析是喂移植到 : !二壤 后约 2 一 4 周个部雄核来源 的绿色植株的根尖进
行 的 。 细胞学分析是必要的 , 己知大麦 中花药培养再生体有很多是二 倍体 。 另一方面 ,
用球茎大麦技术获得的植株可能是单倍体也可 能是杂种 。 所 以有必要对其进行细胞学分
析 。用 生长习性 、 有柔毛 的叶鞘 及抽穗时穗的形态比较容易识别种间杂种 。 这样一 来 , 就
必须进行染色体数 目测定 。 为作细胞学分析 , 可 从盆钵里生长旺盛的梢株切取根尖 , 放
置于 1 % 的浪代奈溶液里在 2 ℃下 处理 1 5小时 , 之 后再以酒精 : 醋酸 ( 3 : 1 ) 固定 , 用
标准孚尔根扎术染色 , 再在 4 5厂醋酸中叹 片 。
用秋水仙碱处理由球茎大 麦法获得的雄核 一单倍体 以及其它全部植株 ( 单倍体和多倍
体 ) 时 , 移取栽杭于复合肥上的至少有两个分 萦的杭株 , 洗净根截留约一厘米 , 然后在
分 孽节上切 「l并浸泡到含 卫% 二甲某亚矶 ( D水巧 O ) 的 0 . 05 % 秋水仙碱浓液中 5 厘米深
处 , 在 2母℃ 、 人工光照条件下处理 5 小 时 , 随即用 自来水冲洗儿分钟 , 盆栽于混合肥 J _:
放置于温室 。 秋水介i碱处理的稍村吴 15 天的舌建期后 , 在可调节环境 ( 4 ℃和 8 小时 lr
长 ) 的沮室内春化 6 侧 , 然后再移到室外 或放在玻璃架上生长儿个星期 , 以华强分靡 。
接着把这些粉科转移到温室 , 保持 白昼温度为 2 。 士 4 ℃ , 夜间温度 16 士 3 ℃ 、 日长 1 6小
时和穗层高度光强 2 0 一 : 0 件E · m 一 “ · S 一 ’ 。
培养过程中施肥三次 , 第一 次在春化处理后 , 施氮磷钾 ( 14 一 12 一 16 % ) 复合肥 ;
第二次 、 第三次分 别在抽穗前 4 周 、 2 周 , 追施氮肥 ( 3 3 . 5 % ) 。 成熟期从每个可育 的
或部分可育的植株上收获种子 , 并计数 。
采用 S o k a l和 R o ll l f ( 一9 8 一 ) 的 G 测验法对下述资料进行 R 义 C独立性观l验 。 ( a ) 小
抱子衍生杭 殊私球茎大麦法衍生植株的染色休数目分布 , 以测验 F :代杂种 供 体 间 的差
异 ; ( b ) 单信体植粉季,力只倍单倍体植株幻比例 , 以测验两利扎术 的差 异 。 为 此 , 在某
种情况下植株数 昌不足 , 可将一些有关 F : 代杂种供体 的资料 勿以搜集 。
结 果
在 147 株小抱子衍生桩株中 , 有洲株 ( 占6 3 . 3 % ) 仍是天然二倍 汁 , 即切!倍 一单倍体 ,
41 株 ( 占2 7 . 9% 洛仍是 单倍材` , 两者 台计约 占总戮粼 9 1 % , 这些植株洲育种万有用的 。
另外有 10 株 ( 占6 , 那百 ) 是 四倍体 , 2株炙非整倍 体 ( Z n 二 Z x + 1 = 1 5 ) , 1株 是 三 倍
体 。 这种下_况与起 去有犷打月札似 。 就染它体数 目 ( 7 、 14 或 28 ) 分肴: 而 言 , 这些小抱子
衍生植株与 F : 代杂种供体相 似 , G测验表明它们之间没有显著差异 。 另 外 , 在 2 1 株球
茎大麦衍生棺株 中 ( 以形态鉴别 ) 有 1 91 株 ( 9 0 . 5% ) 是单信体 , 其余 2 0株 ( 9 . 5% ) 是
种间杂种 。 G 洲驴表明 , 袄获得科间杂种比例上 F ,代 杂种供体问没有显著差异 。 在获得
单倍体植株浪解倍单倍体柜株比例上两种技术也没有显著差异 。 这种情祝对育种来讲应
该是有用 的 。
经秋水仙碱处理的 3 25 株单倍体和天然加倍单倍体植株 中有 2 26 株 ( 6 9 . 5% ) 成熟时
是可育 的或部分可育 。 这个频率比预料的略低 , 原 因一是 71 株 ( 2 1 . 8% ) 在经过特别严
酷的冬季之后死亡 , 即使在沮室给予保护 , 也未整恢复 。 实际上 , 保护是有害的 。 因为
把对寒冷最敏感的加倍单倍休从冬季育种计划中排除了 ; 二是有些经秋水仙碱处理的单
倍休植株在成熟时是不育的 。 经越冬之后真正能存活下来的可育加倍单倍体植株的比率
各处理 间没有显著差异 。 植株矢折是寒冬所致 , 因为秋水仙碱处理 时植株没有死亡 。
由球茎大 交法翻小抱子培养获得的单倍体植株经秋水仙碱处理产生的加倍 单倍体成
熟时平均结实数分别是 8 。和 9 7 , 而小抱子培养获得的言然加倍单倍 体 植株 平均结实达
18
, 但其植株间变化波动很大 。
讨 论
本研究对生产大麦加倍 一单倍体 的两种技术的相对效率作了进一步的比较 。 小抱子培
养的早期分裂研究表 明 , 二倍 体再生植株可由染色体自然加倍或者 由核融合 的小抱子而
获得 。 致死系统 的应用及田 问观察提供了更多的证据 。 小抱子培养自然产生加倍单倍体
( > 60 % )展示了大规模生产加倍单倍休 的极大优势 。 它节省了全年中最忙时 期 进行秋
水仙碱处理单倍体植株所用的时 J’yt 。 另外节省了秋水仙碱处理后 2 个星期的恢复期 , 使
得值株较早成熟 。 平均结实率也比用秋水仙碱处理 的单倍体植株高 , 这 对育 种 是有 利
的 。 但由于有 : 8 % 左右的再生植株仍为 爪倍 体 , 需要通过秋水仙碱处理恢 复 它们 的 育
性 。 这样 , 必须在杭株发育早期将单倍体从其它再生植株 中区分出来 。 区分的最可靠办
法是根尖染色体记数 , 但这需要花很多时问 。 从表现型上识别的完全可靠办法是看性状
特征 , 如叶片宽度和芽径 。 还可 以将何个小植株分成两部分 , 一部分进 行 秋水 仙碱处
理 , 另一部分不处理 。 目前右小麦 _创 iJ这一 技术通过雄核发生 已成功地产生了加倍单倍
体 。 在这个研究中 , 小抱子衍生植稠: 的染色体数 目变异 和 F I杂种供体 核株似乎 是相似
的 , 这与他人报导价绘果是一致 的 。 球茎大麦法衍生的种问杂种植株 比率和 所 有 F ,供
体相似 , 约为 9 一 川左右 , 抢比 以往的萝高些 。 ’ 在生广单倍体植株和 自然加倍单倍体植
株的频率上两种技术是相似灼 , 约为 9。写左右 。 进行这种比较是很困难的 , 因为来自不
同F ,杂种供休的加倍 单倍休价株在冬季受冻的程 度二是不同的 。
总而 言之 , 花药培养称球茎大麦法保持互补 。 刃在两科技术上取得实质性进展 , 就
要选择那些可 以产牛大汀_ 单倍片扩. ; 球茎大麦共因型 以及改进大麦花药培养技术 。 在改进
花药培养扎术时 , 可考虑小 交上 是近通过修改培养华讹!使用化学杂交剂所取得的令人鼓
舞的结果 。 仁盯让他人 抓导过 主己体培养期弃: 可在雄配子体群体内进行可靠选择 , 但还是
希望通过田间试验来评价花药培养在某些有害 注状土所诱导的变异及选择的重要性 , 如
有些工作者在烟草和大麦土所报导的 。