全 文 ：2 2 4酬 枝 `通礴 第6卷第 4期1 9 9 0年 7 月
球茎大麦技术在春性大麦育种中的应用 `
舒庆尧” 戎均康 汪丽泉
( 浙江农业大学农学系 )
提 要
本文介绍了球茎大麦技术的程序和原理 , 根据 3年 ( 1 98 6一 1 9 8 9 ) 的 研 究 结 果 , 总 结了在
杭州条件下应用该技术的要点和达到的技术指标 , 提出了该技术在我国春性大麦育种中应 用 的程
序 。
球茎大麦技术 ( H o r d e u m b u l b o s u m t e e h n i q u e ) 是由 K a o h a 和 K a o [` 1首先提出的一种
产生大麦加倍单倍体 ( d o u bl e d h a p l io d ) 的新技术 . 目前巳在国外的一些 研究单位和育种
所广泛应用 “ ’ “ 」. 由于缺少球茎大麦 ( Z n 二 Z x = 1 4 ) 资源及我国栽培大麦品种和球茎大麦可
交配性普遍较低 , 国内在这方面的研究没有取得进展 。 去年我们在授粉杂交后将单一的G A 3
处理改为 G A : 和 2 , 4一 D 混 合 处理 , 使这项研究有了新的转机41[ . 本 文 首 先 介 绍 球 茎大
麦技术的程序和原理 , 然 后 根 据 1 9 8 6~ 1 9 8 9三年的研究结果总结了在杭州条件下应用这项
技术的要点及至今达到的技术指标 , 最后提出球茎大麦技术在我国长江中下游地区春性大麦
育种中应用的一般程序 .
一 、 球茎大麦技术的程序和原理
球茎大麦技术程序包括亲本培育 、 种间杂交和激素处理 、 杂种胚离体挽救 、 单培体苗移
栽和染色体加倍四大步骤 . 其主要原理就是球茎大麦染色体在大麦 x 球茎大麦杂合子以后至
胚形成中选择性消失 , 从而得到只含大麦单个染色体组的幼胚 . 单倍体幼胚经离体挽救得单
倍体苗 , 单倍体苗用秋水仙碱处理 , 染色体数加倍 , 从而获得可育的加倍单 倍体 . 见图 1 .
二 、 球茎大麦技术要点和指标
1
. 亲本培育
球茎大麦为一严格的异花授粉作物 , 原产北美及地中海沿岸 , 越冬性较强 . 在杭州自然
条件下 , 其始花期为 5 月上旬 . 为保持种性 , 一般用其球茎作为繁殖材料 .
每年 9 月上 、 中旬气温 回落 , 此时可把存活的球茎从树荫下移出 , 培土施肥 ,精心管理 ,
促使其回复生长 . 至 10 月 中旬 , 一般球茎均已长出新生分孽 , 此时须按球茎分苗 , 重新钵
栽 , 以利于长成健壮分萦 . 次年元月起把球茎大麦陆续分批移入温室 , 作 18 h / d 长 日照处
理 . 这样可使其花期提前至 3 月上 、 中旬 , 花粉持续时间可达 3 个月 .
大麦从 n 月中旬开始播种 , 至次年 3 月上旬结束 . 保证和球茎大麦花期相遇时间在 2 个
文稿收到 日期: 1 9 8 9一 0 7一 o J
* 国家自然科学基金资助项 目 .
二现在该校核农所工作 ,
DOI : 10. 13774 /j . cnki . kj tb. 1990. 04. 010
4 期 舒庆尧等 球茎大麦技术在春性大麦育种中的应用 2 25
月以上 .
2
. 种间杂交和激案处理
大麦去雄以剪颖法较为简便 , 去雄后二
三天授 以充足的球茎大麦花粉 。 经验证明 ,
杂交时及以后 2 天内如温度低于 14 ℃ , 常导
致不结实 . 适宜温度在18 ~ 27 ℃之间 . 这样
温室和田间的杂交时间以 1 5 / 3~ 2 0 / 4和 1 0 /
4~ 1 5 / 5 ( 日 /月 ) 为佳 . 除了须满足一定的
温度要求外 , 还必须保持大麦植株的健康生
长 .
授粉杂交后的第一 、二天 用7 5 p p m G A 3
和 40 p p m Z , 4一 D 处 理 麦穗 , 可 以大大地提
高杂交结实率和总成胚率〔` , .
在生长条件适宜 ,大麦植株生长良好 , 并
在授 粉后用 2 , 4一 D 和 G A : 混合处理时 , 测
试 的绝大多数组合杂交结实率在 75 % 以上 ,
最高的达 96 . 52 % , 授粉 1 0 朵小花 可 得胚
数平均为 7 . 80 个 , 最高达 90 . 54 个 .
8
.杂种胚的离体挽救
杂种胚在种子内由于缺少胚乳的养分供
应 , 如不作离体挽救 , 则将全部坏死 . 胚在
种子内一般是在授粉后 16 天开始坏死的 , 因
此离体挽救时胚龄大小及培养基的成分对其
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程序和原理示意 图
出苗率均有较大影响 . 试验表明 , 在温室杂交时 , 培养胚龄以 13 ~ 15 天为佳 ,气温高则短一
些 , 低则可较长 . 在田间杂交时 , 因气温一般比温室低一些 , 因此胚的发育相应减缓 , 胚培
养时可适 当迟一些 . 试验还表明 , 在培养基中添加 5 9 / L 活 性 碳 有利于出苗和形成健壮 植
株 , 对胚龄较大 (如温室中大于 16 日龄 )的 , 可在培养基中增加 15 m g / L 多效哩 (P p 3 3 3 ) , 有良
好效果 .
在满足上述条件时 , 离体挽救时的出苗率一般在 50 % 以上 . 如在 1 9 8 9 年的试验中 , 浙
农大 3 号和 ( 67 1 1 一 28 x 甘木 = 条 ) F : 的出苗率分别达 50 %和 51 . 61 % .
4
. 单倍体苗移栽和染色体加倍
在杭州 , 大麦单倍体的得苗时间一般在 4 月中旬至 5 月下旬 . 这些苗或于 6 月初送昆明
夏繁 , 或在冰柜中蹲苗越夏 . 在作单倍体苗移栽时 , 需保证在移栽后一周 内 有较 高 ( 大于
7 0 % ) 的相对湿度和避免直射光线 . 在昆明夏繁时由于苗生长良好 , 移栽成活率达 93 . 1 8%.
试管苗在冰柜中蹲苗时 , 有部分中途死亡 , 而且在后期 生 长 势 也 较 弱 , 移 栽 成活率只有
42
.
2%
.
22合 科 技 通 报 6 卷
单倍体苗移栽成活 , 并长出 2一 5 个分孽时就要重新从土 中 挖 出 , 洗 净 , 将根剪至2一
3c m长 , 并在每一分萦节基部划一 。 . s c m 长的 纵 向 小口 . 然 后 在 0 . 05 %秋水仙碱和 2 %
D M S O ( 二甲亚矾 ) 溶液中光照 25 ℃条件下处理 5 小时 . 处理完毕 , 水 洗 干 净 , 重 新植入
土钵。 在一周内保持较高湿度和较低温度 , 以利回复生长 .
1 9 8 8 年加倍植株存活率达 75 % 。 存活植株的加倍率为 8 3 . 3 % , 总成功率 为 62 . 5 % 。
三 、 球茎大麦技术在春性大麦育种中的应用
单倍体在育种中的应用在理论上须满足三条件 : ( l ) 单倍体可 以从任一基因型 中产生 ,
( 2 ) 单倍体的产生具有随机配子特性 , ( 3 ) 单倍体可以有效地通过加倍恢复育性 . 国外的
研究巳对上述三点作出了肯定的结论 21[ 。 在我们迄今所做的试验中 , 对 ( 1 ) 和 ( 3 ) 是类似
的 , 对 ( 2 ) 没有做进一步研究 , 但从初步的结果看基本能满足 .
单倍体在育种中的应 用首先是可 以大大地缩短育种周期 , 其次是可以使选择在纯合状态
下进行 , 从而更加可靠。 作者设计了一个适用于长江中、 下游地区春性大麦育种的加倍单倍
体程序 ( 图 2 ) . 借助昆明夏繁 , 从杂合体到优良品系的获得只需 2 年时间 . 当然这还有待
于实践的检验 .
第一年秋 ( 杭州 ) 亲 本 培 育工 工第二年春 ( 杭州 )
第二年夏 ( 昆明 )
第二年秋 ( 杭州 )
大麦 ( F i或 F : ) x 球茎大麦工
大麦单倍体苗
第一度年
工
大麦加倍单倍体种子 ( D H o )
第三年春 ( 杭州 工` “ 行选择 ’纯合优系 ( D H I )工( 夏 , 优” ’
厂||从、…
第二年度
第三年秋 (杭州 ) 优系 ( D H Z ) : 多点试验
图 2 春性 大麦育种的加倍单倍体程序
参 考 文 献
K a s五a K J, K a o K N . H ig h f r e q u e n e y h a p l o id p r o d u e t io n i n b a r l e y . N a t u r e , 1 9 7 0 ; 2 2 5 : s了4 ~ s , 6
C h o o T M e t a正. U s e o f h a p lo i d i n b r e e d i n g b a r le y . P la n t B r e e d . R e v . , 一0 5 5 ; 3 ( 1 ) : 2 1。一 2 52
P i
e k e r i n g R A
.
P l
a n t B r e e d
, 19 5 7 ; 9 9 : 17 7一 15 。
舒庆 尧、 戎均康 . 激素处 理对提高大麦 x 球茎大麦可交配性的影响 科技通报 , 15朋 ; 巧 ( 2 ) : 胭 一 1。