全 文 ：硬粒小麦—节节麦人工合成小麦的鉴定和利用
王世红 , 周宽基 , 冯毓琴 , 张永生 , 袁明璐 , 张俊儒
(甘肃省农业科学院粮食作物研究所 , 甘肃 兰州　 730070)
　　摘要: 对从 CIMMY T引进的 99份硬粒小麦—节节麦人工合成小麦通过抗锈性和农艺性状的鉴定 ,筛选出
21份对条锈病高抗至免疫的材料 ;利用 SDS-PAGE电泳技术对 99份材料的 HMW-GS组成进行了分析 ,筛选出 8
份携带 1. 5+ 10特异优质亚基和 1份携带 5+ 12亚基的合成小麦 ;利用筛选的抗锈、优质合成小麦与普通小麦组配
正交、回交组合 ,不存在远缘不育现象 ,虽然较对照宁春 4号熟期略晚 ,但其籽粒全为角质 ;对其中两个组合的 F6
代 1 250个单株进行 SDS-PAGE后发现 ,有 64份含有 1. 5+ 10亚基 , 3份含有 5+ 12亚基。 作者分析认为 ,合成小
麦的鉴定和育种应用 ,必将极大地丰富小麦种质资源 ,为培育丰产、优质、抗逆的新品系奠定基础。
　　关键词: 节节麦 ; 人工合成小麦 ; 抗锈性 ; HMW-GS; 加工品质 ; 新种质
　　中图分类号: S512. 1　　文献标识码: A　　文章编号: 1001-1463( 2006) 07-0012-04
Appraisal and Breeding Utilization of Syndeme Developed by
CIMMYT with Durum Wheat and Aeg ilops tauschii
( WANG Shi-hong , ZHOU Kuan-ji, FENG Yu-qin, ZHANG Yong-sheng , YU AN Ming-lu, ZHANG Jun-
ru)
( Crop Institute, Gansu Academy of Ag ricultural Sciences, Lanzhou Cansu 730070, China )
　　Abstract: The stripe-rust resistance and ag ricultural characte rs appraised to 99 Synthesis Hexaploid Wheat ( Syndeme
in sho rt) developed by CIMMY T with durum w heat and Aegilops tauschii , and selected out 21 mate rials r esisting the stripe
rust. Analy zing the HMW-GS compositions of these 99 Syndeme by SDS-PAGE technique, we screened out 8 Syndemes
which contented the novel subunit 1. 5+ 10, and 1 syndeme which contented the novel subunit 5+ 12. The Syndemes contain-
ing subunit 1. 5+ 10 w ere used to cro ss with common wh ea ts and their seed formation to ok place no rma lly. The ripe period of
hybrid o ffsping s were o ften la ter than N ingch un4, but all o f their kernels a re v itreous. Analyzing the HMW-GS compositions
o f 1250 F6 stable lines, w e screened out 64 lines contenting subunit 1. 5+ 10, 3 lines contenting subunit 5+ 12. Appraial and
breeding utiliza tion o f Syndem es w ould abundance the wh ea t idioplasm resource, and laid a foundation fo r br eeding fer tility ,
high quality and resistance new variety.
　　Key words: Aegilops tauschii; Syndeme; Stripe rust resistance; HMW-GS; Quality; New idiopla sm
　　在小麦进化过程中 ,由于天然和人工选择的结
果 ,使许多有利的性状如抗病性、抗逆性 (抗寒、抗
旱、抗干热风、抗盐碱、抗穗发芽等 )和籽粒品质等方
面的基因被大量丢失 [1 ] ,因此普通小麦在抗性和品
收稿日期: 2006-04-18
作者简介: 王世红 ( 1970-) ,男 ,甘肃宁县人 ,助理研究员 ,主要从事小麦育种工作。 联系电话: ( 0931) 7612363; ( 0)
13239657088。
白粉病的优良材料 ,是选育多抗性品种的基础。鉴定
的 142份地方品种资源中虽然没有对二者均表现免
疫的材料 ,但可以通过有性杂交等手段 ,创造中间材
料或通过基因累加选育目标品种。
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(本文责编:刘润萍 )
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质方面都远不及其原始祖先种。
节节麦是普通小麦 D染色体组的供体祖先种 ,
国内外学者通过形态学、同工酶和种子贮藏蛋白变
异及 RFLP分析等一系列研究 ,发现节节麦的遗传
变异类型远比普通小麦 D染色体组变异丰富 [2～ 4 ]。
20世纪 90年代初 , CIMMYT开始人工合成硬粒小
麦—节节麦双二倍体 (即人工合成六倍体小麦 ,以下
简称合成小麦 ) ,并系统开展了节节麦优良基因的遗
传评价和育种应用工作 [5～ 7 ]。 甘肃省农业科学院粮
食作物研究所于 2000年从 CIMMYT引进了 99份
合成小麦 ,对其抗病性和品质进行了鉴定 ,并根据鉴
定结果已将其应用于育种实践中。现将我们近年来
有关合成小麦的研究结果报道如下。
1　材料和方法
99份合成小麦从 CIMMY T引进 ,编号为合成
1～ 99。电泳时用普通小麦品种中国春和宁春 4号作
对照。 SDS-PAGE垂直板凝胶电泳方法、亚基组成
及命名参照 Payne等的方法 [1 ]。
2　结果与分析
2. 1　合成小麦抗锈性及农艺性状鉴定
通过对 99份合成小麦田间抗性鉴定 ,从中筛选
出 21份对条锈病高抗至免疫的材料。这些抗锈合成
种的株高 75～ 105 cm ,抽穗期大部分略晚于对照宁
春 4号 (表 1)。 田间表现茎秆特别细 ,穗下节长 ,落
黄好 ,颖壳特别紧、被有茸毛 ,籽粒特别大 ,平均为普
通小麦籽粒的 1. 2～ 1. 5倍。根据鉴定结果分析 ,利
用合成小麦很有可能选育出大粒、丰产、抗病的新品
系。
2. 2　合成小麦的 HMW-GS电泳分析
分析结果 (表 2)表明 , 99份合成小麦在 Glu-1
的 3个位点上共出现 24种不同的 HMW-GS类型 ,
其中 Glu-A1、 Glu-B1和 Glu-D1位点的变异类型分
别有 3种、 9种和 12种。 99份合成种中 ,在 Glu-A1
位点上 Null出现频率达 87. 9% , 1和 2* 亚基出现
频率很低 ,分别占 10. 1%和 2. 0% ;在 Glu-B1位点
优质亚基 7+ 8、 14+ 15出现频率都很高 ,分别为
26. 3%和 20. 2% ;同时还出现了 1份呈三亚基组成
7+ 8+ 9的合成种 ,这种亚基在普通小麦中是没有
的 ,该合成种的农艺性状稳定。在 Glu-D1位点上共
出现 12种亚基类型 ,除普通小麦中常见的 2+ 12和
5+ 10亚基外 ,其余 10种亚基虽然出现频率都比较
低 ,但都是普通小麦所没有的。这表明 99份合成小
麦 Glu-B1和 Glu-D1位点上的亚基变异类型比普
通小麦要丰富得多 ,特别是 99份合成小麦在 Glu-
D1位点上有 8份 (合成 12、 19、 34、 39、 73、 88、 89、
90)含有 1. 5+ 10亚基 , 1份 (合成 53)含有 5+ 12亚
基。国内外的研究都表明 , 1. 5+ 10亚基和 5+ 12亚
基比目前世界公认的最优亚基 5+ 10对品质的贡献
还大 [2, 5～ 7 ]。
　　 99份合成小麦在 Glu-1的 3个位点 HMW-GS
组成类型共有 40种 (表 3) ,变异类型相当丰富 ,尤
其是在 Glu-B1位点出现 7+ 8、 17+ 18或 14+ 15等
优质亚基 ,同时在 Glu-D1位点出现特异优质亚基
1. 5+ 10或 5+ 10的合成种有 17份 (合成 12、 39、
88、 89、 90、 1、 11、 13、 15、 18、 21、 41、 42、 48、 69、 76、
85)。 这些优质种质的鉴定发现 ,为我国小麦品质育
表 1　 21份抗锈合成小麦的株高和抽穗期 (兰州 )
名称 抗锈性
(级 )
株高
( cm)
抽穗期
(日 /月 ) 名称
抗锈性
(级 )
株高
( cm)
抽穗期
(日 /月 )
合成 2 0 100 1 /6 合成 75 0; 85 1 /6
合成 3 0;～ 1 75 1 /6 合成 79 0; 88 31 /5
合成 8 0; 105 30 /5 合成 80 0; 100 1 /6
合成 10 0;～ 2 76 1 /6 合成 83 0 100 1 /6
合成 14 0 100 30 /5 合成 86 0 90 1 /6
合成 34 0 95 1 /6 合成 87 0 94 28 /5
合成 35 0; 100 1 /6 合成 88 0; 100 27 /5
合成 36 0 85 31 /5 合成 89 0; 90 1 /6
合成 39 0;～ 1 85 31 /5 合成 91 0;～ 2 80 30 /5
合成 62 0 93 28 /5 合成 95 0; 92 28 /5
合成 71 0; 86 30 /5 宁春 4号 ( CK) 3～ 4 83 28 /5
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表 2　 99份合成小麦 Glu-1的 3个位点亚基变异类型及频率
Glu-A1
亚基类型 合成种份数 频率 (% )
Glu-B1
亚基类型 合成种份数 频率 (% )
Glu-D1
亚基类型 合成种份数 频率 (% )
Null 87 87. 9 7+ 8 26 26. 3 1. 5+ 10 8 8. 1
1 10 10. 1 14+ 15 20 20. 2 5+ 12 1 1. 0
2* 2 2. 0 17+ 18 2 2. 0 5+ 10 25 25. 3
6+ 8 36 36. 4 2+ 12 36 36. 4
7+ 9 7 7. 1 2+ T1 T2 10 10. 1
6+ 9 5 5. 0 2. 1+ 10 5 5. 1
13+ 14 1 1. 0 2+ 10 4 4. 0
13+ 16 1 1. 0 1. 5+ 12 4 4. 0
7+ 8+ 9 1 1. 0 3+ T1 T2 3 3. 0
T1T2 1 1. 0
1. 5+ T1T2 1 1. 0
2+ T2 1 1. 0
表 3　 99份合成小麦 HMW-GS组成类型
HMW-GS组成 合成种份数 HMW-GS组成
合成种
份数 HMW-GS组成
合成种
份数 HMW-GS组成
合成种
份数
N, 7+ 8, 1. 5+ 10 2 N , 14+ 15, 5+ 10 6 N , 6+ 9, 2+ 12 2 N , 17+ 18, 2+ 12 1
N , 14+ 15, 1. 5+ 10 3 1, 6+ 8, 5+ 10 1 2* , 14+ 15, 2+ 12 2 N , 7+ 9, 2. 1+ 10 1
N , 6+ 8, 1. 5+ 10 1 N , 6+ 8, 5+ 10 10 N , 7+ 8, 1. 5+ 12 2 N , 7+ 9, 2+ T2 1
N , 13+ 14, 1. 5+ 10 1 N , 6+ 9, 5+ 10 1 N , 6+ 8, 1. 5+ 12 2 1, 7+ 8, T1 T2 1
N , 7+ 8+ 9, 1. 5+ 10 1 N , 7+ 9, 5+ 10 1 N , 7+ 8, 2+ 10 2 N , 7+ 8, 2. 1+ 10 1
1, 13+ 16, 5+ 12 1 N , 6+ 8, 2+ 12 14 N , 6+ 8, 2. 1+ 10 2 N , 6+ 9, 2. 1+ 10 1
1, 7+ 8, 5+ 10 1 N , 7+ 8, 2+ 12 11 N , 7+ 9, 2+ T1 T2 2 N , 6+ 9, 2+ 10 1
N, 7+ 8, 5+ 10 1 N , 14+ 15, 2+ 12 4 N , 7+ 9, 3+ T1 T2 2 N , 14+ 15, 2+ 10 1
1, 17+ 18, 5+ 10 1 N , 7+ 8, 2+ T1T2 4 1, 7+ 8, 2+ 12 1 N , 6+ 8, 1. 5+ T1T2 1
1, 14+ 15, 5+ 10 3 N , 6+ 8, 2+ T1T2 4 1, 14+ 15, 2+ 12 1 N , 6+ 8, 3+ T1 T2 1
种提供了珍贵的资源。
2. 3　合成小麦的育种利用
对合成小麦与普通小麦可杂交性进行的测定结
果表明 ,正交组合 (合成小麦 /普通小麦 )的结实率平
均为 77. 0% ,与普通小麦间的杂交结实率差异不明
显 ;反交组合的平均结实率略低于正交组合 ,这可能
与合成小麦花药瘪小、花粉量相对较少有关。由于合
成小麦与普通小麦杂交不存在远缘杂交不育现象 ,
这样我们就可以通过合成小麦的桥梁作用 ,转育节
节麦的优异基因 (特别是抗性基因和优质基因 )到普
通小麦中 ,从而极大地丰富小麦的遗传多样性。
从 2001年起 ,我们利用筛选出的抗锈和优质的
合成小麦配制了大量的杂交和回交组合 ,目前这些
杂交组合已进入 F2～ F6选种圃 ;同时还有 12份合
成小麦后代的稳定品系参加了 2006年产量比较试
验 ,有 254份品系正在参加产量鉴定试验。 经对 F6
的两个组合 (陇春 8145 /合成 12 / /宁春 4号、陇春
8145 /合成 19 / /宁春 4号 )的 1 250个单株进行
SDS-PAGE电泳分析 ,有 64份携带 1. 5+ 10亚基 ,
3份携带 5+ 12亚基 ( HMW-GS组成如表 4)。 2005
年在云南元谋对这 67份材料进行了农艺性状的初
步鉴定 ,结果发现株高在 90 cm以下的材料有 50
份 ,大部分成熟期比对照品种宁春 4号晚 2～ 3 d,籽
粒全部为角质。 这些材料的加工和烘烤品质正在测
定中。
3　讨论
3. 1　有关合成小麦的研究国内外已经有报道。 Pe-
na R J等通过对同一硬粒小麦与具不同亚基类型节
节麦的合成小麦进行烘烤品质指标分析 ,发现节节
麦的 1. 5+ 10和 5+ 12亚基比目前世界公认的 5+
10亚基更优良 [6 ]。但有关将合成小麦中 1. 5+ 10和
5+ 12亚基如何成功转育到普通小麦中则未见报
道 ;同时有关 1. 5+ 10和 5+ 12亚基在普通小麦遗
传背景下对品质的贡献是否比 5+ 10亚基更优良 ,
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表 4　 67份携带 1. 5+ 10或 5+ 12亚基材料的 HMW-GS组成
编号 HMW-GS组成 编号 HMW-GS组成 编号 HMW-GS组成 编号 HMW-GS组成
1 N , 14+ 15, 1. 5+ 10 18 N , 7+ 8, 1. 5+ 10 35 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 52 N , 7+ 9, 1. 5+ 10
2 N , 7+ 8, 1. 5+ 10 19 N , 7+ 8, 1. 5+ 10 36 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 53 N , 7+ 9, 1. 5+ 10
3 N , 7+ 8, 1. 5+ 10 20 N , 7+ 8, 1. 5+ 10 37 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 54 N , 7+ 9, 1. 5+ 10
4 1, 7+ 9, 1. 5+ 10 21 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 38 1, 7+ 8, 1. 5+ 10 55 N , 7+ 9, 1. 5+ 10
5 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 22 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 39 N , 7+ 8, 1. 5+ 10 56 N , 7+ 9, 1. 5+ 10
6 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 23 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 40 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 57 N , 7+ 9, 1. 5+ 10
7 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 24 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 41 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 58 N , 7+ 9, 1. 5+ 10
8 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 25 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 42 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 59 N , 7+ 9, 1. 5+ 10
9 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 26 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 43 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 60 N , 7+ 9, 1. 5+ 10
10 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 27 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 44 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 61 N , 7+ 9, 1. 5+ 10
11 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 28 1, 7+ 9, 1. 5+ 10 45 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 62 N , 7+ 9, 1. 5+ 10
12 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 29 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 46 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 63 N , 7+ 9, 1. 5+ 10
13 N , 7+ 8, 1. 5+ 10 30 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 47 N , 7+ 8, 1. 5+ 10 64 N , 7+ 9, 1. 5+ 10
14 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 31 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 48 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 65 1, 14+ 15, 5+ 12
15 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 32 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 49 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 66 1, 14+ 15, 5+ 12
16 N , 7+ 8, 1. 5+ 10 33 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 50 N , 7+ 8, 1. 5+ 10 67 1, 14+ 15, 5+ 12
17 N , 7+ 8, 1. 5+ 10 34 N , 7+ 9, 1. 5+ 10 51 N , 7+ 9, 1. 5+ 10
也还有待进行加工和烘烤品质分析。
3. 2　张 等利用高抗条锈且农艺性状优良的合成
小麦与四川小麦杂交 ,育成了一批高产、抗病、优质
新品种 (系 )如川麦 42、川麦 38等 [ 8]。我们成功地将
合成小麦的抗锈基因和优质基因导入到小麦中 ,选
育出一大批抗病、优质的稳定品系 ,说明可以通过合
成小麦的桥梁作用 ,将节节麦中的有利基因转育到
小麦中。
3. 3　合成小麦继承了节节麦中几乎所有的有利基
因。节节麦中除含有抗条锈基因和优质 HMW-GS
基因外 ,还含有许多有利的性状基因 ,如抗穗发芽、
冻害、盐害、叶锈、秆锈、白粉、黑森瘿蚊、螨虫、根结
线虫、叶枯、黄叶斑、印度腥黑穗病等 [8 ]。研究和利用
这些抗性基因 ,并通过合成小麦的桥梁作用去改良
普通小麦 ,还有大量的工作要做。
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(本文责编:马丽荣 )
15甘肃农业科技　 2006年　第 7期　　　 Gansu Agr. Sci . and Techn.　No. 7　 2006