全 文 ：第 3 卷
V o l
.
3
农 业 生 物 技 术 学 报
JO U R N A L O F A G R I C U L T U R A L B IO T E C H N O L O G Y
1 9 9 5 年 4 月
A P r
.
1 9 9 5
球茎大麦抗黄叶病基因导入栽培大麦的研究 `
仲裕泉 张德玉 杨海枫 钟少斌
(江苏省农业科学院遗传生理所 , 南京 21 0 14)
黄志仁
(扬州大学农学院农学系 , 扬州 2 2 5 0 0 9)
摘要 : 以 不抗黄花叶病的栽培大麦品种苏啤 1 号 ( 2n 一 14 )为母本 , 对黄花叶病完全免疫
的球茎大麦 G B C ; ( 2n 一 28 )为父本的种间杂种幼胚进行胚培养 , 获得了杂种 F l 的胚培苗 ( 2n
一 2工 ) 。 再以杂种 F ; 为父本与母本回交 , 获得 了 7 个株系的回交一代B C ; ( 2n 一 1 4 ) 。 对 B C ; F , 花
粉母细胞减数分裂的观察结果 : 除B C I 一 道 F , 可形成 45 . 76 % 的 “ 8 ” 字型或四环型 的四价体以外 ,
其余 6个株系均形成了正常的 7 个二价体 。 将 B C I一 F : 种子播种在大麦黄花叶病的病圃中进行
抗病鉴定 , 结果 B C 一 工 F Z 、 B C I 一 乙 F Z 和 B C 一 ⑧ F 2 3 个株系高抗黄花叶病 , 父本球茎大麦免疫 , 母
本 苏啤 1 号感病严重 。 对 3 个抗病株系的 B C I F 3 的部分单株进行了 C 一带鉴定 . B C 】一① F 3 和
B C
, 一
、
Z
F
: 的带型与其母本的 C 一带型基本一致 ,而 B C I一 ⑤ F 。 出现大麦染色体间的臂间交换 , 形
成了大麦染色体 3 / 4 易位 。
关键词 : 球茎大麦 ; 栽培大麦 ; 大麦黄化叶病 ; C 一带
大麦黄花叶线状病毒 ( B a Y M V ) 致使大麦产生大麦黄花叶病 , 并通过土壤中的禾谷多
粘菌 (尸 ol 少 n 。 二 a g ar m ln ; : I J . )广为传播 ,造成大麦严重发病并导致大幅度减产 ,现 已成为长
江中下游及东部沿海大麦区的重要病害 。球茎大麦对大麦的多种病害都具有较强的抗性 ,是
大麦抗病育种 的优 良抗源 1二 ,利用二倍体球茎大麦诱导栽培大麦单倍体的报道较多纽’ , 2二, 并
已逐渐成为大麦单倍体育种的主要方法 ,但利用球茎大麦进行栽培大麦的抗黄花叶病育种
还未见报道 。 近年来 , 我们在这方面开展了工作 ,获得了抗大麦黄花叶病的抗病株系多个 ,本
文将着重介绍这种大麦种间杂种的产生过程及其细胞学鉴定结果 。
1 材料和方法
1
.
1 供试材料
栽培大麦苏啤 l 号 ( H or de u 。 。 心ar o L . nZ ~ 1 4 ) , 四倍体球 茎大麦 G B C 川 ( H o dr o u m
旅 lb os u m L . nZ 一 2 8 ) , 以杂种 F , 胚培苗为父本 , 与苏啤 1号为母本进行回交 . 得到 7 个 回交一
代株系 B C : 一工一 、 。
1
.
2 杂种 幼胚的离体培养
当母本苏啤 1号穗抽出 l 3/ 左右时 , 整穗去雄 , 套袋隔离 , 2一 4 天后授以新鲜的球茎大
麦花粉 。 授粉后套袋隔离保湿 , 于当 日下午或第二天 , 喷以 10 m g / k g 的2 · 4 一D 水溶液 ,授
粉后 12 天左右 . 取回杂交结实穗 。 无菌操作 ,剥取杂种幼胚 , 接种于不加激素的M S 固体培养
收稿 日期 19 9 4一。 9一 ()另
国家自然科学荃 金 ( 3 9 1 7 04叭 )资助项 目
第 2 期 仲裕泉等 : 球茎大麦抗黄叶病基因导入栽培大麦的研究
基上 , 暗培养 3 天左右就可出苗 , 出苗后光培 1 ~ 2 天 ,置于 1~ 4℃冰箱中保存越夏 。 10 月初
取出 , 去掉试管 口 的棉花塞练苗 3 天 ,然后移栽到土壤中 , 或液体培养取根做细胞学观察后
再移栽 。
1
.
3 根 尖染色体的细胞学观察
体细胞 C 一带显带基本按照 E dn o[ 3」的方法进行 ,揭片后的载坡 片需置室温下 45 %的醋
酸 中 12 ~ 24 h ,然后在 50 一 5 `C 条件下进行一系列处理 。
1
.
4 种间杂种 回 交后代杭大麦黄花叶病的鉴定
大麦的抗黄花叶病鉴定 , 虽然也可用人工汁液接种的方法 , 但该方法因存在着对接种效
果的争议 , 因而使用并不广泛 。 目前大量使用还是病圃鉴定 , 即在多年重复种植感病大麦品
种使其大量发病的带毒病土中进行抗病鉴定 。 发病程度按高桥 ( 1 9 70 )方法分级 (0 ~ 4 级 ) : 0
级 ,完全没有病斑 ; 1级 ,仅见部分病斑… … 4 级 ,黄花显著 , 植株枯死或即将枯死 。
2 结果
2
.
1 抗病性表现
父本球茎大麦生长正常 ,未见病斑 ,表现了对黄花叶病完全免疫 。 母本苏啤 1号感病严
重 。 1 9 9 4 年在扬州江苏农学院病圃中共鉴定 7个原始材料的 68 个株系 ,结果在 B C ,一 : F 3 的 19
个株系中有 3 个株系的发病指数为 0 级 , 在 B C ;一 SF 。 的 6 个株系中有 2 个株系为 。 级 ,其它株
系表现了不同程度的感病 (1 ~ 3 级 ) 。 盐城江苏沿海地区农科所和上海农科院二个点的结
果 , o 级的抗病株系与扬州的完全一致 。 1 9 9 3 年的结果与 1 9 9 4 年相同 ,表现抗性稳定 。
2
.
2 减数分裂的细胞学鉴定
实验表明 , 在 B C , F : 7 个株系中 ,有 6 个株系的花粉母细胞减数分裂正常 ,均可形成 7 个
二价体 ,唯有 B C 上一 : F ,株系形成频率较高的 “ 8 ” 字形或四体环的四价体 (图版 · 1 ) 。
2
.
3 C 一分带结果
B C
, 一 、 F 飞 , B C : 一 ; F 3 2 个株系的抗病单 株 的 C 一带 带型 与其 母本对 照基 本相 同 , 而
B C
I一③ F 3与对照有差异 , 主要是 3 、 4 染色体带变化较大 ,初步确定这二条染色体长臂 出现了
互换 ,形态及带型见图版 · 3 。
根据它们的染色体基本形态及带型 (图版 · 2 , 3 , 4 , 5 , 6 ) , 7组染色体均能很好地区分 :
第一组染色体为等臂染色体 ,长短臂上各有 1条较为明显的着丝点带 、 中间带 。
第二组染色体相对长度最长 , 带型也较多 , 长短臂上各有 1 条 明显的着丝点带 ,三条中
间带较弱 ,短臂有 1 条中间带 。
第三组为近等臂染色体 ,共 4 条带 ,与第一组染色体的区别在于短臂上有一条更为明显
的着丝点带 , 且长臂上多一条中间带 。
第四组染色体带型最丰富 、 最 明显 , 因而最易与其染色体组区分 。
第五组染色体相对长度最短 ,带型最少 , 短臂上只有一条明显的着丝点带 , 长臂上有一
明显的中间带 。
第六组 、第七组染色体为随体染色体 , 其中第六染色体组随体较大 , 短臂上有一条明显
的着丝点带 ,而第七染色体组随体小 , 长臂上有一条明显的着丝点带 ,两者易于识别 。
3 讨论
在杂种回交后代中 , B C I 一① , B C I一 ②即抗白粉病又抗黄花叶病 ,而 BC I一 ⑤只抗黄花叶病 ,
第 2 期 仲裕泉等 : 球茎大麦抗黄叶病基因导入栽培大麦的研究
基上 , 暗培养 3 天左右就可出苗 , 出苗后光培 1 ~ 2 天 ,置于 1~ 4℃冰箱中保存越夏 。 10 月初
取出 , 去掉试管 口 的棉花塞练苗 3 天 ,然后移栽到土壤中 , 或液体培养取根做细胞学观察后
再移栽 。
1
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3 根 尖染色体的细胞学观察
体细胞 C 一带显带基本按照 E dn o[ 3」的方法进行 ,揭片后的载坡 片需置室温下 45 %的醋
酸 中 12 ~ 24 h ,然后在 50 一 5 `C 条件下进行一系列处理 。
1
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4 种间杂种 回 交后代杭大麦黄花叶病的鉴定
大麦的抗黄花叶病鉴定 , 虽然也可用人工汁液接种的方法 , 但该方法因存在着对接种效
果的争议 , 因而使用并不广泛 。 目前大量使用还是病圃鉴定 , 即在多年重复种植感病大麦品
种使其大量发病的带毒病土中进行抗病鉴定 。 发病程度按高桥 ( 1 9 70 )方法分级 (0 ~ 4 级 ) : 0
级 ,完全没有病斑 ; 1级 ,仅见部分病斑… … 4 级 ,黄花显著 , 植株枯死或即将枯死 。
2 结果
2
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1 抗病性表现
父本球茎大麦生长正常 ,未见病斑 ,表现了对黄花叶病完全免疫 。 母本苏啤 1号感病严
重 。 1 9 9 4 年在扬州江苏农学院病圃中共鉴定 7个原始材料的 68 个株系 ,结果在 B C ,一 : F 3 的 19
个株系中有 3 个株系的发病指数为 0 级 , 在 B C ;一 SF 。 的 6 个株系中有 2 个株系为 。 级 ,其它株
系表现了不同程度的感病 (1 ~ 3 级 ) 。 盐城江苏沿海地区农科所和上海农科院二个点的结
果 , o 级的抗病株系与扬州的完全一致 。 1 9 9 3 年的结果与 1 9 9 4 年相同 ,表现抗性稳定 。
2
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2 减数分裂的细胞学鉴定
实验表明 , 在 B C , F : 7 个株系中 ,有 6 个株系的花粉母细胞减数分裂正常 ,均可形成 7 个
二价体 ,唯有 B C 上一 : F ,株系形成频率较高的 “ 8 ” 字形或四体环的四价体 (图版 · 1 ) 。
2
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3 C 一分带结果
B C
, 一 、 F 飞 , B C : 一 ; F 3 2 个株系的抗病单 株 的 C 一带 带型 与其 母本对 照基 本相 同 , 而
B C
I一③ F 3与对照有差异 , 主要是 3 、 4 染色体带变化较大 ,初步确定这二条染色体长臂 出现了
互换 ,形态及带型见图版 · 3 。
根据它们的染色体基本形态及带型 (图版 · 2 , 3 , 4 , 5 , 6 ) , 7组染色体均能很好地区分 :
第一组染色体为等臂染色体 ,长短臂上各有 1条较为明显的着丝点带 、 中间带 。
第二组染色体相对长度最长 , 带型也较多 , 长短臂上各有 1 条 明显的着丝点带 ,三条中
间带较弱 ,短臂有 1 条中间带 。
第三组为近等臂染色体 ,共 4 条带 ,与第一组染色体的区别在于短臂上有一条更为明显
的着丝点带 , 且长臂上多一条中间带 。
第四组染色体带型最丰富 、 最 明显 , 因而最易与其染色体组区分 。
第五组染色体相对长度最短 ,带型最少 , 短臂上只有一条明显的着丝点带 , 长臂上有一
明显的中间带 。
第六组 、第七组染色体为随体染色体 , 其中第六染色体组随体较大 , 短臂上有一条明显
的着丝点带 ,而第七染色体组随体小 , 长臂上有一条明显的着丝点带 ,两者易于识别 。
3 讨论
在杂种回交后代中 , B C I 一① , B C I一 ②即抗白粉病又抗黄花叶病 ,而 BC I一 ⑤只抗黄花叶病 ,
9第 2 期 仲裕泉等 : 球茎大麦抗黄叶病基因导入栽培大麦的研究
色体的断裂 、 重排 , 出现同源染色体组间的大片段易位 ; 另一方面也可能出现异源染色体小
片断的插入 ,形成异源染色体之间的小片段易位 。 B C ,一 二 F 。 的 3 / 4 染色体易位属前一种易
位 。 这种易位在育种上无实用价值 , 而且出现了减数分裂不正常 , 结实率下降等负效应 。 在
育种上有应用价值的往往是带有有利基因的小片段 易位 , 三个抗病株系的抗病性可能属于
这种易位 。但这种异源染色体的小插入片段不易用一般的细胞学方法鉴定出来 ,必须用更为
精确的分子生物学方法进行鉴定 。
参 考 文 献
1
2
3
4
J
仲裕泉等 . 江苏农业学报 , 1 98 8 , 4 : 74 一 7
高桥隆平等 . 大麦内编萎缩病抵抗性扎寸乙关研究 . 第三报 ,抵抗性。 遗传巴连锁 , 农学 研究 , 1 9 7 。 , 5 3 :
1 5 3 ~ 1 6 5
K a s h a K J
,
K a o K N
.
N a t u r e L o n d
,
1 9 7 0
,
2 2 5
:
8 7 4一 8 7 5
I
n
d
o T R
,
J a p a n J
.
G e n e t
.
1 9 8 6
,
6 1
:
8 9~ 9 3
X u J
,
K a s h
a K J
.
T h e o r e t i e a l A p p l i
e
d G
e n e t ie s
.
1 9 9 2
,
8 一: 7 7 1一 7 7 7
S t u d i e s o n t h e t r a n s f e r o f B a Y M V R e s i s t a n e e G e n e
f r o m H
.
b u l b o s u m i n t o H
.
v u l g a r e
Z h o n g Y u q u a n Z h a n g D e y u Y a n g H a i f e n g Z h o n g S h a o b i n
( I
n s t i t u t e o f A g r o b i
o l o g ie a l G e n e t ie s a n d P h y s l o l o g y
,
J ia n g s u A e a d e m y o f A g r 一e u t u r e S e ie n e e s , N n a j in g 2 1 0 0 1 4 )
H d a n Z h i r e n
( A g
r o n o
nr y l)
。 P a r t n l e n t , A g r l e u lt u r e C o l le g e o f
Y a n g z h o u U
n iv e r s i t y
,
Y a n g z h o u 2 2 5 0 0 9 )
A b s t r a e t
:
I n a n a t t e m p
r t o t r a n s f o r b a r l e y y e ll o w m o s a ie v i r u s ( B a Y M V )
r e s i s t a n e e g e n e s f
r o m H
.
b u l为。 、 , ` m in t o H
.
: 少u l召 u r 。 , e r o s s e s w e r e m a d e b e t w e e n b a r le y e u lt i v a r “ S u P ie ” a n d a t e t r a p lo id 1 1 . b , ` lb o -
、 u 切 . V 1a b le t r ip lo id F 1 p 1a n t s w e r e p r o d u e e d b y m e a s o f e m b r y o r e s e u e t e e h n iq u e s . T h e r e s u l r l n g t r i p lo 一d s
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B C : F Z P la n t s w e r e t e s t e d f o r B a Y M V
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B C卜 : F Z , B C I一 ② F Z a n d B C卜 ⑥ F Z s h o w e d h ig h r e s is t a n e e r o B a Y M V , t o w h ie h th e
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p la n t s d e r l v e d f r o m B C IF 2
.
T h e r e s u l t s s h o w e d r h a r t h e b a n d i n g p s t t e n s o f B C I
一 : F 3 a n d B C
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