全 文 ：1999年 10月
第 36卷第 5期
四川大学学报 (自然科学版 )
Journal of Sichuan Univ e rsity ( Natura l Science Edition)
Oct. 1999
Vo l. 36　 No. 5
文章编号: 0490-6756( 1999) 05-0951-04
小麦异源 2号、中国春与球茎大麦远缘
杂交的受精和早期胚胎发育
胡　超 ,周永红 ,丁春邦 ,杨瑞武 ,周绍莉
(四川农业大学基础部 ,雅安 625014)
摘要 : 用石蜡切片法 ,对普通小麦 ( Triticum aestivum L. )异源 2号、中国春与球茎大麦
( Hordeum bulbosum L. )远缘杂交受精过程和早期胚胎发育进行了比较观察 .实验表明 ,仅具 1
对 Kr基因的异源 2号和具 3对 Kr基因的中国春与球茎大麦杂交 ,其受精和胚胎发育存在着明
显的差异 .为小麦与球茎大麦远缘杂交提供了细胞胚胎学证据 .
关键词:小麦 ,球茎大麦 ,远缘杂交 ,受精 ,胚胎发育
中图分类号: Q321 文献标识码: A
随着小麦育种水平的提高 ,现有种质源显得日益贫乏 ,利用近缘种属导入有利基因 ,创造新
的种质资源 ,是目前小麦育种的一项重要工作 .小麦族近缘属植物中具有多种多样的、普通小麦
所不具备的而为育种发展所需要的重要性状基因 ,如蛋白质含量高、抗病、抗逆等优良性状 .通过
远缘杂交 ,把小麦近缘属植物的有益基因转移到小中去 ,克服或弥补常规育种遗传资源不足的缺
点 ,是提高小麦育种水平的有效途径 .由于远缘杂交 ,一般结实率都很低 .为了克服远缘杂交的障
碍 ,提高结实率 ,探讨杂交受精过程和胚胎发育机理 ,是利用近缘属种质资源必不可少的前
提 [1～ 4 ] .近年来 ,许多遗传学家意欲将大麦 ( Hordeum vulgare L. )的早熟性引入小麦中 ,均以球
茎大麦作为桥梁 ,但与小麦杂交中在不同的品种中 ,也有不同的结果 .异源 2号是我校小麦研究
所由导入黑麦异源基因创制的具有多小穗特性而综合性状优良的稳定品系 ,仅有 1对 Kr基因 .
而普通小麦中国春品种具有 Kr1 , Kr2、 Kr3等 3对 Kr基因 . Snape等 [3, 4 ]证明了 Kr基因对普通小
麦与球茎大麦杂交亲和性的影响 .本文对异源 2号、中国春分别与球茎大麦间杂交的受精和早期
胚胎发育进行了比较观察 ,旨在探讨 k r基因在受精和胚胎发育上的作用和为进一步利用球茎大
麦作为小麦育种的种质资源提供细胞胚胎学资料 .
1　材料和方法
1. 1　材料
用作母本的是小麦 ( Trit icum aest ivum L. )异源 (黑麦 )重组系之一的异源 2号品系和普通
小麦中国春品种 ( Triticum aestivum L. cv. Chinese Spring ) ,用作父本的是球茎大麦 ( Hordeum
bulbosum L. )均种植于四川农业大学小麦研究所资源圃内 .
在小麦开花前 2进行剪颖后人工去雄并套袋隔离 .在小麦开花当天 ,收集自然开放的球茎
大麦花粉 ,立即对去雄后的小麦逐花授粉 ,授粉后仍套袋隔离 .异源 2号与球茎大麦授粉后 12h、
收稿日期: 1999-03-23
基金项目: 四川省教委重点项目
1、 2、 3、 4、 5、 7、 9、 11、 13d,中国春与球茎大麦授粉后 12h、 1、 1. 5、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 9、 10、 11d分别剥
取小麦子房 ,用卡诺氏液 (乙醇∶冰醋酸= 3∶ 1)固定 24h,然后换入 70%乙醇中于 5℃冰箱内保
存备用 .材料用爱氏苏木精整体染色 [5 ] ,按常规石蜡制片法包埋、切片 ,片厚 10～ 12μm,尤帕胶封
片 , O LYMPU S-10AD观察并显微照相 .
2　结果与分析
　　对授粉后不同时间固定的小麦子房进行切片观察 ,统计其受精率和成胚率 ,结果列于表 1和
表 2.
表 1　异源 2号和球茎大麦杂交的受精率和成胚率
授粉后时间 观察子房数 双受精数 卵受精数 极核受精数 受精率 (% ) 成胚率 (% )
12h 22 0 0 0 0 0
1d 19 0 0 0 0 0
2d 20 0 0 0 0 0
3d 21 0 1 0 4. 76 0
4d 22 0 1 0 4. 55 0
5d 16 0 1 0 6. 25 0
7d 23 0 2 0 8. 79 0
9d 17 0 0 0 0 0
11d 18 0 0 0 0 0
13d 19 0 1 5. 26 0 0
总计 197 0 6 0 3. 05 0
表 2　中国春和球茎大麦杂交的受精率和成胚率
授粉后时间 观察子房数 双受精数 仅具胚数 仅具胚乳数 受精率 (% ) 成胚率 (% )
12h 18 0 0 0 0 0
1d 26 0 1 0 3. 85 3. 85
1. 5d 14 2 1 0 21. 43 21. 43
2d 26 1 2 0 11. 54 11. 54
3d 22 5 2 1 36. 36 31. 82
4d 28 3 3 2 28. 57 21. 43
5d 14 2 2 2 42. 86 28. 57
6d 25 2 2 3 28. 00 16. 00
7d 15 2 2 1 33. 33 26. 67
9d 19 2 2 　 21. 05 21. 05
10d 16 2 3 0 31. 25 31. 25
11d 16 0 1 0 6. 25 6. 25
总计 239 19 236 9 21. 34 17. 57
在异源 2号与球茎大麦杂交的 197个小麦房中 (表 1) ,仅发现卵细胞单受精的子房 6个 ,占
3. 05% ,未观察到双受精和极核单受精现象 ,而且受精过程延迟 ,未见发育成胚 .同时未受精的正
常发育的胚囊和有卵细胞单受精形成合子 (图 1)的胚囊都能较长时间地保留 .而在中国春与球
952　　 四川大学学报 (自然科学版 ) 第 36卷
茎大麦的杂交中 ,所观察的 239个小麦子房 (表 2) ,发生双受精的有 19个 ( 7. 95% ) ,只形成胚而
无胚乳的卵细胞单受精有 23个 ( 9. 62) (图 2～ 4) ,只形成胚乳而无胚的极核单受精 9个 ( 3.
77% )图 5) ,总受精率 21. 34% ,成胚率 17. 57% .大多数双受精形成的初生胚乳核不能按正常的
先于合子分裂 ,以致胚乳的发育明显落后于胚的发育 (图 6) .
3　讨论
　　从异源 2号与球茎大麦杂交的结果来看 ,受精率仅 3. 05% ,而且都为卵细胞单受精 ,未见
图版说明
1.异源 2号与球茎大麦杂交受精后小麦卵核中出现球茎大麦雄性核仁 . 2～ 6.中国春与球茎大麦杂交的受精和
胚胎发育 . 2～ 4卵细胞受精形成的多细胞原胚 ,未见胚乳 . 5.极核单受精形成的胚乳 ,无胚 . 6.双受精后形成的
多细胞原胚和游离的初生胚乳核 .
953第 5期 胡超等:小麦异源 2号、中国春与球茎大麦远缘杂交的受精和早期胚胎发育 　　
发育成胚 ,说明异源 2号与球茎大麦远缘杂交困难 .在中国春与球茎大麦杂交中 ,有较高的受精
率 ( 21. 34% )和成胚率 ( 17. 57% ) ,与文献报道的“中国春与球茎大麦杂交具有较高的杂交亲和
性”的结果相一致 [6 ] .实验表明异源 2号和中国春与球茎大麦远缘杂交 ,其受精和胚胎发育存在
着明显差异 .造成这一差异的原因可能是由于异源 2号仅具 1对 Kr基因而中国春具有 Kr1、
Kr2、 Kr3等 3对杂交亲和性基因 .
本实验的结果也表明 ,中国春与球茎大麦杂交 ,虽然有较高的受精率和成胚率 ,但由于胚乳
的缺乏、败育或者胚和胚乳的生理不协调 ,致使其杂交结实率很低 .因此 ,加强早期幼胚培养的研
究 ,掌握幼胚生长所需要的条件 ,适时进行杂种胚的离体救援 ,可望大幅度提高杂种 F1植株的获
得率 .
[参　考　文　献 ]
[ 1]王景林 .植物学报 , 1995, 37( 3): 177～ 180.
[ 2]周永红 ,丁春邦 ,周绍莉 .植物学通报 , 1996, 13(专辑 ): 42～ 44.
[ 3]丁春邦 ,周永红 .四川农业大学学报 , 1997, 15( 1): 18～ 20.
[ 4]陈朱希昭 ,陈孝 ,张文祥等 .遗传学报 , 1984, 11( 5): 368～ 373.
[ 5]孙敬三 .植物细胞学研究方法 .北京:科学出版社 . 1987.
[ 6]李大玮 ,欧阳平 ,邱纪文等 .遗传学报 , 1996, 23( 6): 453～ 459.
FERTILIZATION AND EARLY EMBRYO DEVELOPMENT IN
HYBRIDZATIONSOF TRITICUM AESTIVUM L. CV. YIYUAN-2 AND
T. AESTIVUM L. CV. CHINESE SPRING TO H. BULBOSUM L.
HU Chao , Z HOU Yong -hong , DING Chun-bang , Y ANG Rui-wu , Z HOU Shou-li
( Depa rtment of Basic Sciences, Sichuan Agricul tural Universi ty , Yanan 625014)
Abstract: Observ ations w ere made on the fertili za tion and early embryo development in in-
tergeneric crosses of Tri ticum aestivum < . cv. Yiyuan-2 and T. aestivum L. cv. Chinese Spring
to H. bulbo sumL. Ev ident def ference presented in the fertilization and embryo fo rmation o f this
study perhaps result f rom the ef fects o f Kr genes in Yiyuan-2 and Chinese Spring. Cytoembry-
olo gical evidence w as given to demonst rate the high frequencies of fer ti li zation and embryo for-
ma tion in crosses betw een wheat and H. bulbosum.
Key words: w heat; hordeum bulbosum; wide crosses; fertili za tion; embryo development
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