全 文 ：植 物 学 报 1 9 56 , 2 5 ( 5 ) : 4 6 1一 4 7 -
A七t a 刀b t an i c a is ” ico
普通小麦与四倍体球茎大麦的可交配性
李大玮 胡启德
(中国科学院遗传研究所月匕京 )
提 要
小麦品种与球茎大麦的可交配性在品种间差异显著 , 此种差异与品种来源的地区无明显
的关系。 小麦杂种 F : 的可交配性大多比其可交配性低的亲本品种有所提高 。 不亲和的 H叩 “
等品种与亲和性高的 “ 中国春” 等品种的杂种 F : 与球茎大麦杂交时表现亲和 。 除 rK 显性基
因外 , 尚有其他基因控制小麦与球茎大麦的可交配性 。 选择与小麦可交配性高的球茎大麦为
父本 ,可以提高小麦同球茎大麦的杂交结实率 。
关键词 小麦 ;大麦 ;球茎大麦 ;可交配性
早在 1 9 3 9 年就有由冬小麦与球茎大麦杂交获得似单性生殖种子的报道 ,但未做进一
步的研究 。 K as ha 等 1t] 报道 用二 倍 体球 茎 大麦 ( H口 r d eu 。 撇 lb 。 “ m ) 为 父本与 大 麦
( H , 击` 。 lu ga 。 , 2n 一 x2 ~ 14 ) 杂交 , 由于幼胚发育过程中球茎大麦染色体的完全消
失 , 经过幼胚的离体培养 , 可高频率地获得大麦单倍体。 再经染色体加倍即可迅速得到纯
合二倍体卜 习。 这一技术在一些国家已成功地用于大麦育种汇lz 。
aB cr vla 用普通小麦 ( 7’r t’ ic “ m a留 i o m , 2n 一 x6 ~ 4 2 ) 品种 “ 中国春” 分别同二倍体
的或四倍体的球茎大麦杂交 , 继之以幼胚培养 , 同样 , 以较高的频率获得了小麦单倍体 4[J 。
然而在随后的研究中发现 , 小麦不同品种同球茎大麦的可交配性在品种间有显 著 差 异 。
So eP 指出, 来源于澳大利亚及中国的小麦品种与球茎大麦多是亲和的 。 欧洲的小麦品种
与球茎大麦杂交是不可交配的 。 并认为此不可交配性是由小麦 S B 和 S A 染 色 体 上 的
K
: , 和 K r Z 显性基因控制的 [7 , 。
本研究选用来源于不同地区的小麦品种和不同基因型的球茎大麦杂交 , 进一步研究
这两个种的可交配性 。 并对普通小麦品种间杂种 F , 及其亲本品种与球茎大麦的可交配
性进行了比较 , 探讨选用不同基因型球茎大麦为父本对提高杂交结实率的效果 。
材 料 和 方 法
本实验用的杂交母本来源于欧洲 、 西亚 、 中国 、 澳大利亚及美洲共 1 个国家的 21 个
小麦品种和 36 个不同组合的小麦品种间杂种 F : 及其亲本品种 。 此外还有用与球茎大
麦杂交完全不亲和的小麦品种 H叩 e 和 “ 小白芒 ” , 以及亲和性高的品种 “ 中国春 ” 和 oF r -
ut an ot 分别为父母本相 .互杂交而得到的 3 组正 、 反交的 6 个杂种 F l 。
用做父本的是来自苏联 、 匈牙利 、 德国 、 加拿大 、 英国 、 伊朗和希腊的 10 个不同四倍体
本文于 1 9 8 4年 8 月收到 , 1 986 年 2 月收到修改稿。
4 ` 2植 物 学 报 28 卷
T Zb l e
衰 1不同地理来派的. 通小安品种同
T h eo e r s s皿b i l i ty o fwh a et v a ri et最 e so 王 d i丘 e r en t o r玉gi n i wht
( 罕 )小麦品种及其起原 四倍体 球茎大麦
Wh ea t v a ri eti e sa n d rh ei ro ri gi n
匈牙利 H u n ga ri a n 苏联 so v i et
授粉小花数 结实粒数 结实百分率授粉小花数 结实粒数 结实百分率
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英国 1 1 0 0 0 。 0 0 1 1 8 I 0 。 8 5
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45 7
。
60
5 期 李大玮等 : 普通小麦与四倍体球茎大麦的可交配性 4 3 6
不同来浑的四倍体球鉴大套的可交配性 -
t e t r a p o li d H
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德国 G e r o a n 加拿大 e a o a d i a n
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学 报 28 卷
表 2 普通小窦品种及其 F : 杂种与四倍体球冬大奎可交配性的比较
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杂种及其可交配性
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小麦品种及其同匈牙利球茎大麦的可交配性
Wh e a t v a r i e t i e s a n d t h e i r
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A v e r a g
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小麦品种及其同苏联球茎大麦的可交配性
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2 6
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3 4*
5 期 李大玮等 : 普通小麦与四倍体球茎大麦的可交配性 嘴石5
续表 2
小麦品种及其同苏联球茎大麦的可交配性
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e at v ar i e t i e s a n dt h e i r e r o s s ab i li t i e s w i t h H
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中国春
C h in e s e S P r i n g
中国春
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中引 77 12
Z h o n g
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科春州
K e e h u n
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,
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科春 14
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B a i
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Y a q u i
一
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X in g 一 M a i
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11
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Z o n g 一 K a n g 一 A i 一M
平均
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* * 可交配性高于两亲本 H i g h e r c r o s s a b i l i t y t h a n b o t h 。 f t h e i r p a r e n t s
球茎大麦无性系 。
试验是在田间进行的 。 小麦开花前用常规法去雄 、 隔离 。 待柱头成熟时 , 授给新鲜的
球茎大麦花粉 。 于授粉的次 日开始用 7 , p m 浓度的 G A , 给授粉穗哆辈馨, 一 日一次 , 连续
三 日 。 授粉后第 14 一 15 天 , 统计各个组合和品种的结实数 , 以结实百分率表示杂交可交
配性 。 同时计算各品种 、组合间的差异显著性 。
朽6 植 物 学 报 28 卷
公ō工q“的”oóv。渗0 1
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雌刘瑞粼甘 g惫眼铸申
公石q. s的。ó u七困卿q.`ō. >占。 1日`Jq卜
褪绷盖识甘 g惫祷哈申
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褪绷旧阿袱御 g称长呢拟
合ō工q.的￡勺ó。琴0 1的u一势比月。 1.日渭卜
壁到旧阿粼扫 g忿哈长拭
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妥趁ó0含渡心.之渭刀毖P。5óé艺s
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硬蕊óoql之喝￡毛、,。之石ō琴sP一ó卜.óǐ。-℃的ō衬工d召
俘鹉g拟拙袱抽翻长翎俄坪t镶
价`目叫.芝Iō曰山X少州叔扭O叭洁。口侧A丫
州Iuō .荟·一目中叭权扣怜中卫砖
. 舀
峭·0一.荟洛国
少州叔仁
州·0一.荟ō“山
少阶识姐
仍·侣一.荟山X少价仁识州tuǐ .落l润国少仍识姐
O叭。ō二b.卜
又
z留·ō“城u曰`切二ON中Z殊塌粼赞然.荟!篇·切。比日`ON少N眯翎嫂侣饭又丫国口盛甲.d
少工月招
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丫ó已溜f -u.d少工嫩胡
帐的。uoǎ一卜。l
又胃卜,。月Zó`。困Z
一之王兼
火.昌·演:的u.目!助oZ
中Z眯俐姨侣续
丫的口恋ō·`.d
中工翻比
试 6 工
火O卜SuJ忍己.山
.芝·! .l.du出!助uoZ少N眯翻姨侣球
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, 期 李大玮等 : 普通小麦与四倍体球茎大麦的可交配性 4` 7
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植 物 学 报 28 ’ 卷
结 果 和 讨 论
(一 ) 普通小麦品种与球茎大麦的可交配性
21 个普通小麦品种与 4个球茎大麦无性系杂交的结实情况 (表 l) 表明 , 小麦同球茎
大麦的可交配性从 0 . 0 % 到 49 . 93 务 , 不同品种间差异显著 。 其中大多数品种的可交配
性是低的 , 结实率低于 10 多 的有 17 个 , 结实率为 1 0一 20 多 及 20 一 30 务 的各 1 个 ; 40 多
以上的仅有 2 个。 来源于同一地区的小麦 ,不同品种的可交配性水平是不一致的 。并不 .是
所有来 自欧洲和西亚的品种都与球茎大`麦不亲和或亲和性低 ; 也不是所有来 自中国和澳
大利亚的品种都有较高的可交配性 。 意大利品种 oF rt un at 。 和英国品种 co m ps ir 的结实
率分别为 49 . 93 务 和 28 .朽 外。 而中国地方品种 “ 小白芒 ” 与四个不同来源的球茎大麦杂
交则都不结实 。 同样 ,在供试的澳大利亚 、 南美和北美的品种中 , 来自同一地区的不同品种
和四种不同球茎大麦的杂交结实率也是有高有低 。这些结果说明 , 当用普通小麦同球茎大
麦杂交时 , 小麦品种的地区来源对可交配性的影响不是绝对的 。 据报道 , 普通小麦同球茎
大麦杂交可交配性低 , 在遗传上是受小麦 5B 和 SA 染色体上的 rK , 和 K 。 显性基因控
制的 ,这两个位点也控制着小麦同黑麦的可交配性即 l。 可交配性除受遗传控制外 , 还受
两亲本在杂交时的生长状况 , 环境条件以及杂交技术的影响。 因而以结实率所表示的可
交配性的差异不能完全看作为品种来源地区差异 。 这方面 , 一些学者研究了小麦同黑麦
的杂交后 , 也得出类似的结果阮 81 。
(二 ) 普通小麦品种间杂种 F : 与球茎大麦的可交配性
用 13 个和 26 个组合的小麦杂种 F l 及其母本 、 父本双亲小麦品种为母本 , 分别与匈
牙利和苏联球茎大麦杂交 , 平均结 实 率 分 别 为 26 . 53 外 、 15 . 38 多 、 20 . 30 务 及 39 . 05 多 、
26
.
72 %
、
34
.
79 % (表 2 ) 。 经过差异显著性测验表明 , 小麦杂种 F : 的可交配性与其双亲
品种的差异显著。 这说明小麦杂种 F ; 与球茎大麦的可交配性常高于双亲品种 。 为了测定
小麦杂种 F : 的亲本品种与球茎大麦可交配性的高 、 低对于它们的杂种与球茎大麦可交配
性的影响 , 乃将同一父本不同母本的杂交组合或相反组合的杂种 F 、 结实情况归纳列人表
3
。 由表 3 可以看出 , 当小麦杂交组合中两亲本品种与球茎大麦的可交配性均低时 , 其杂
种 F : 的可交配性则比双亲品种的要高 。 当组合中两亲本品种与球茎大麦的可交配性一高
一低时 ,其杂种 F 、 的可交配性则多介于双亲之间或超过双亲 。 当两亲本均为可交配性高的
品种时 , 其杂种 F 、 的可交配性比双亲有所提高 。值得注意的是 , 用与球茎大麦杂交完全不
亲和的小麦品种 H oP e 、 “ 小白芒 ” 与亲和性高的品种 “ 中国春 ” 、 oF r t un at 。 相互杂交的小麦
杂种 F , 为母本分别与苏联球茎大麦杂交时 , 所有 6 个组合的小麦杂种 F : 都是亲和的 , 其
结实率为 7 . 0 一 42 . 57 外 , 并未表现出不亲和品种的 K , 显性基因作用 。可交配性高的品种
为母本的正交杂种 F : 的结实率高于其反交的杂种 lF 。 经 x Z 测验 , 差异显著 ,结果见表 4 。
本试验是在不同年份 , 用不同的小麦杂交组合和不同基因型的球茎大麦父本进行杂
交的 , 结果说明小麦杂交组合中 , 两亲本品种基因的相互作用能影响其杂种 F , 与球茎大
麦的可交配性 。 测定的 39 个杂种 F : 及其亲本品种中 , 23 个杂种 F : 的可交配性超过双亲
小麦品种 , 14 个介于双亲小麦品种之间 , 仅二个低于其双亲小麦品种 。 同时由不亲和品
, 期 李大玮等 : 普通小麦与四倍体球茎大麦的可交配性
表 4 来自三对互交的小交杂种 F : 与四倍体球茎大窦的可交配性
T a b l
e 件 C r o s s a b i呈i t i e s o f w h e a t F i h y b r id s o b t a in e d f r o m s i x e o m b i n a t i o n s o查
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o r d口 u娜 b u l去。 , “ 水
互交得到的小麦杂种 F : 授粉小花数 ! 结实粒数
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7 4
2 8
16
.
6 7
1月. 07
V Z r ! e t l e s 斗2 . 5 7* *
种参与的小麦杂种 F l 与球茎大麦杂交可亲和 。 这些现象与小麦同球茎大麦不可交配性
是由 K r 显性基因控制的报道不一致的 。
已有报道 , 小麦同球茎大麦的可交配性与其同黑麦的可交配性有正相关关系 , 均是
由小麦 S B 和 S A 染色体上的 rK : 和 rK Z 显性基因控制的 。 但在小麦与黑麦的杂交中 ,
有些现象也不能仅用这一显性基因控制的规律来解释 。 eL int DZJ 和 M a iar s 等叫用同黑麦
可交配性高的和低的品种间杂种 F : 与黑麦杂交时 , 杂种 F 、 表现介双亲中间的可 交配
性 。 F a l k 等也得到同样的结果 “ , 。 s u r i k o , 用与黑麦难杂交的冬小麦品种 p r i e k u l、 s k a y a -
4 81 为父本与容易和黑麦杂交的品种 “ 中国春 ” 杂交 , 在 凡 代选出冬性杂种并在 F , 和
4F 代得到了能与黑麦杂交的冬小麦新 类型 〔夕, 。 如果控制小麦同黑麦可交配性的基因同时
控制着小麦同球茎大麦的可交配性 , 并表现出正相关的关系 , 那么小麦同这两个种的杂交
也应表现相应的共同趋势。 我们认为 , 虽然 K r 显性基因影响小麦与球茎大麦的可交配
性 , 但可能还有对 K r 来说是异位显性的基因 , 也影响这两个种的可交配性。 S n a eP 等用 `
亲和性高的品种 “ 中国春” 及不亲和的品种 H叩。 , 以及一套 “ 中国春” / H o eP 的染色体代 :
换系与球茎大麦及黑麦杂交 , 不仅发现小麦同黑麦及球茎大麦可交配性间存在显著的正
相关关系 , 而且还发现除小麦第 5 染色体组的三个代换系 ( 中国春 /H oP o S A , 5B , S D ) 与
球茎大麦的可交配性明显的比 “ 中国春” 低外 , 还有更多的代换系 (中国春 / H o eP I B 、 I D 、
Z D
、
3 A
、
3D
、
4 A
、
4 B
、
6D ) 的可交配性要比 “ 中国春 ” 高 。 这说明 , 与球茎大麦不亲和
的小麦品种 H o eP 的不同染色体上带有能使与球茎大麦可交配性降低和提高 (相对于品
种 “ 中国春 ” 而言 )的不同基因 。 因此 , 在谈到 K r 显性基因对可交配性的不利影响时 , 还
必须看到其他染色体上有助于提高可交配性的基因的作用 。 一个品种所表现的可交配性
的高低 , 应该是这些染色体上不同基因共同作用的综合结果 。 通过小麦品种间杂交有可
植 物 学 28 卷
能使小麦同球茎大麦的可交配性得到提高。 如何更清楚地解释在可交配性方面表现 出的
复杂现象 , 还需更广泛深人地研究 , 但通过小麦品种间杂交 , 使其杂种 F : 的可交配性得
到提高 ,将有助于将球茎大麦技术用于小麦育种实践 。
(三 ) 不同基因型球茎大麦与小麦杂交可交配性的差异
用来 自匈牙利 、 苏联 、 加拿大和德国的四倍体球茎大麦的无性系为父本 , 同 21 个不同
地区的小麦品种杂交。 球茎大麦与小麦的杂交亲和性在基因型间差异显著 。结果表 明 , 加
拿大和匈牙利球茎大麦为较好的授粉者 , 结实率分别为 9 . 61 外 和 9 . 4 , 务 (表 1 ) 。 进而以
匈牙利球茎大麦为对照 , 以 6 个可交配性较高的小麦品种为母本与新收集的不同基因型
的苏联 C S一 1 6一 6护苏联 H E一 8夕一 3 1 、 英国 P B一 4 、 英国 P B一 5 、 伊朗以及希腊球茎大麦进
行杂交亲和性测试 。 结果同样表明在不同基因型的球茎大麦与小麦的杂交亲和性差异显
著 。 其中以英国 P B一 4 和希腊球茎大麦为父本 , 结实率分别为 2 7 . 86 外 和 24 61 外 , 超过
对照匈牙利球茎大麦为父本时的结实率 ( 20 . 2 多 ) 。 可以认为 , 选择可交配性高的球茎大
麦为父本可以提高小麦同球茎大麦的杂交结实率。
参 考 文 献
[ 1 ]
[ 2 ]
[ 3 ]
汇4 ]
〔 5 ]
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19 70 : H ihg f
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K a山 a , K . J. 。 n d N . C . S u br a b m a n y a m , 1 973 : Sel e以 iv e ch 士o m o s o m a l e li m i n a t沁 n du r i n g h a p l o id
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r i d i z a t i o n
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C儿r o那。 , o柳 , 42 : 1 1 1一 1 2多.
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.
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197 7
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卿 a n d H o r d口“ 、 b o lb o s 。二 . T儿e o r . 刀PPI . G e行 e r , 64 : 30 3一 30 7 .— , 198 1 : C o m p at is o n o f t h e e or s s a b i li ty o f r y e a n d H o夕d e刀加 b翻 bos ` 加 o n ro , 7 h e a t .山刀 . J. G朗 e z . C y t o l . , 2 3 : 8 1一88 ·Sh叩e , J . W ` , V . C h叩m a n , J . M o s s , C . E . B la n e h a r d , an d T . E M iil e r , 1979 : hT e e r o s s ab i li t i e so f w be a t v ar i e t ie s w i ht H o r d e “ 脚 占u lb o s “ 牌 . H e r e d i t夕舀 42 (多) : 29 1一2 98 .Wou etr , L . , 1 97 6 : T h e e r o s s i馆 of co m mo n w h e a t iw t h cu lt iv a t e d 即e l , e r o s s ab iil ty , 卯1即
g r
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r m i n a t io n an d p
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S u丈I k o v , 1
.
M
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r o l o岁iya G e 作 e t ik ` , 1 4 (4 ) : 62 一6 4 .
L ie n
,
A
. ,
1 943 : D i e g e n e t ia s h e g rU O d l a g e d e r rK euz
a八 ie t z w ichs en W d z en u n d R o路e n
.
2
.
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A b s才翻树 . V e r e如炸95 .1 , 8 1 : 28一石 1 .
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.
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.
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a a r , d e V
,
1 977
: H yb r i id z a it o n b e t w e e n w haet
a n d 斗 e . 1 . V a r i a t io n 加
t h e f r e q u e n c y of ker n el
s s e t
.
A g r o户al 移 at e , 9 : 1 3 ,一 14 1.
K a s h a
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.
R ie n b esr
s , 1 980
:
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E n g l a n d
,
2 15一 230 ,
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5 期 李大玮等 : 普通小麦与四倍体球茎大麦的可交配性 4 71
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P e r im e n t a r e 曲 o w ed as fo l l ows :
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.
Tw e n t卜o n e hw e a t v a r i e t i e s f r o m E叮叩 e , W e st A巍 , A m e r i e a , C h i n a , 人 u str a li a
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w 。现 aP 、 e d on ot F : h沙 r i ds b y n如 一。 r o s , a b l e va r i e t i e s , ht e P晓n t H o P e 叮 X i协B a i ,
M么n g . C I·e a lr y t h a t 15 du e ot ht e g e n e i n t e r舰 it o n b e t w e姐 f e m al e a n d m a l e 琳 r e n st . B e -
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耐 t u r e t朗h in q u e。 , t h e H . b ,。乙b o s ,佩 t兜 h n i q u e w i l l b e u s e d i n w h e a t b r e e id n g P句群 a朴
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公 y w o川 5 w b眼 t ; B盯 l o y ; 丑 o r山`。饥 。份 z乙0 5。饥 5 c r o豁叻 i l i t y