全 文 ：节节麦—小麦双倍体的合成 、形态及细胞学稳定性
李锁平1 ,尚富德1 ,房卫平2 ,郭蜀光1 ,李淑娟1 ,白玲1
(1.河南大学生物工程系 , 河南 开封 475001;　2.河南省农科院棉花所 ,河南郑州 450001)
摘　要:对节节麦×小麦杂种胚愈伤组织再生植株的细胞学观察表明 , 胚再生植株染色体数目稳定(2 n =28), 杂
种胚培养植株和胚再生植株花粉母细胞中期染色体构型平均分别为 15.30Ⅰ +6.35Ⅱ和 15.40Ⅰ +6.28Ⅱ.杂种 F1
自交不孕 , 与小麦回交结实率 0.88%, F1 花粉可染率为 2.30%.利用改良浸根法对杂种 F1 加倍处理 , 加倍率为
80%.节节麦—小麦双倍体穗形偏向小麦 ,后代染色体数目 2 n =40～ 59 , 其花分母细胞减数分裂中期Ⅰ存在 6～ 7
个单价体 、20～ 21 二价体 、1～ 2 个多价体.两个组合的双倍体平均结实率为 73.33%、67.19%,单株最高结实率可达
93.8%.通过连续选择 , 可选育出结实率较高 、稳定的节节麦—小麦双倍体或部分双倍体.
关键词:节节麦;小麦;染色体加倍;双二倍体
中图分类号:Q942 　　　文献标识码:A 文章编号:1003_4978(2000)01_0062_03
　收稿日期:1999_10_20
　基金项目:国家自然科学基金资助项目(39870462)
　作者简介:李锁平(1962-),男 ,河南于城人 ,河南大学副教授.
The Production ,Morphology and Cytologial Stability of
Triticum Taushii-T.Aestivum Amphidiploid
LI Suo_ping1 , SHANG Fu_de1 , FANG Wei_ping2 , GUO Shu_guang1 , BEI Ling1
(1 .Bioengineering Department , Henan University , Kaifeng 475001 ,Henan , China;
2 .Cotton Research Institute , Henan Academy of Agricultural science , Zhengzhou 450001 , Henan , China)
Abstract:The cyiological observation showed that the chromosomal instability was not detected in the regenerants obtained from
immature embryo_callus cultures of a Triticum taushii × T.aestivum hybrid.The mean meiotic configuration of the embryo_
rescued hybrid F1 and the embryo_callus_regenerated hybrid F1 were 15.30Ⅰ +6.35Ⅱ , 15.40Ⅰ +6.28Ⅱ respectively.Pollen
of the sterile hybrids showed poor stability in the I-KI solution.The average seed_set in their backcross with T.aestivum was
0.88%.The T.taushii_T.aestivum amphidiplid was produced by colchine applications for chromosome doubling.The morphology
of the amphidiploidy was similar to T.aestivum.Chromoome numbers of its progeny varide:2n=40～ 59.These plants showed
average of 6 ～ 7 univalents , 20 ～ 21 bivalents and 1～ 2 multivalents percell at MI.The self seed_set of the amphidiploid in two
combinations was 73.33%, 67.19%, respecrively.Stable T.taushii-T.aestivum amphidiploid was possible selected from their
progenines.
Key words:Triticum taushii;T.aestivum;Amphidiploid;Chromosome doubling.
0　引言
节节麦是小麦的祖先之一 ,由于它含有对小麦锈病 、白粉病 、麦二叉蚜等众多病虫害的抗性[ 1]而受到国
内外学者的重视 ,希望节节麦和小麦直接交快速将其有利种质导入小麦中[ 2] .有关研究表明 ,节节麦和小麦
杂交不易成功且杂种育性极低.我们利用节节麦和小麦杂种胚再生植株技术产生了大量的再生杂种植
株[ 3] .为了克服杂种F1高度不育性 、人工合成节节麦—小麦双倍体 ,对杂种再生植株进行了人工加倍研究.
本文报道了节节麦—小麦双倍体的产生 、形态及细胞学稳定性的研究结果.
第 30 卷 第 1期 河南大学学报(自然科学版) Vol.30　No.1
2000 年 3 月 Journal of Henan University(Natural Science) Mar.2000
DOI :10.15991/j.cnki.411100.2000.01.017
1　材料和方法
本研究所用的陕西节节麦 85A-34原采自西安 ,由南京农业大学提供.普通小麦包括豫麦 9号 、冀麦
5416和 B186.杂交 、胚培养方法见文献[ 3] ,杂种及双二倍体的结实率按基部小花结实数占发育小花数的百
分率计算 ,花粉粒育性用 I-KI溶液染色 ,黑园色为可育.常规的醋酸洋红压片法对根尖和花粉母细胞染色
体计数和构型分析.杂种染色体加倍方法用半浸根法[ 4] 、混合浸根法[ 4] 、改良混合浸根法。后一种方法是将
杂种苗从土壤中取出 ,把分孽节以下的根浸入 0.05%秋水仙素+1.5%二甲基亚砜溶液中 ,在 15 ～ 20℃条件
下处理幼叶尖枯黄止.
2　结果和分析
2.1　节节麦×小麦杂种再生植株的染色体配对与育性情况
节节麦×小麦杂种胚培养直接成苗植株(ABDD)检测的 6株和胚再生植株检测的 26株染色体数均为
28 ,证明其染色数在组织培养过程中的稳定性.部分杂种胚培养直接成功地株和胚再生植株的染色体构型
平均分别为15.30Ⅰ+6.35Ⅱ;15.40Ⅰ +6.28Ⅱ.两者间及株间染色体构型无显著差异 ,表明染色体结构的
稳定(见表 1).
表 1　节节麦×小麦杂种 F1减数分裂中期染色体构型
材料＊ 株号 2 n 统计细胞　数
染色体配对
Ⅰ Ⅱ棒状　　　环状　　　合计 Ⅲ
ERF1 1 28 25 15.44 3.08 3.20 6.28
2 28 15 15.07 1.20 5.27 6.47
平均 28 40 15.30 2.38 3.97 6.35
ECRF1 1 28 9 16.00 3.00 3.00 6.00
3 28 34 16.12 3.26 2.68 5.94
5 28 22 14.45 1.73 5.05 6.78
6 28 18 15.44 2.89 3.39 6.28
7 28 22 15.91 2.95 3.09 6.04
8 28 19 14.16 1.58 5.26 6.84 0.05
9 28 11 16.91 3.00 2.55 6.55
10 28 16 14.50 1.94 4.81 6.75
平均 28 151 15.40 2.56 3.72 6.28
＊　ERF1为杂种胚培养植株 , ECRF1为杂种胚再生植株.
　　杂种 F1 植株花药均不开裂数粉 、颖壳张开 ,穗子呈透明状.经 I-KI溶液染色检查的三个杂交组合计 70
株共10 665粒花粉 ,可染率平均仅2.30%;和普通小麦回交计4 132朵小花 ,结实 34粒(0.88%).套袋自交计
100个穗子 ,均不能结籽 ,仅在自由传粉的条件下 ,近 200株的9个穗子结籽9粒.这个结果表明了杂种F1的
高度不育性 ,也间接地证明了幼胚再生植株染色体倍数的稳定性.
2.2　杂种植株的染色加倍实验与结实
为了克服节节麦×小麦染种 F1 的高度不育 ,产生节节麦—小麦双倍体新型物种 ,进行了杂种加倍的实
验 ,不同方法的效果见表 2.
表 2　不同方法对节节麦×小麦杂种加倍效果
方法 处理株数 成活株数 加倍株数
半浸根法 10 10 (100%) 1 (10%)
混合浸根法 24 21 (87.5%) 14 (58.33%)
改良混合浸根法 10 9 (90%) 8 (80%)
从表 2看出本研究所设计的改良混合浸根法表现较好的加倍效果 ,加倍率达 80%.从实践上看:半浸根
法费事 、不易掌握;混合浸根法简便易做 ,但处理后须保温 ,返苗发根慢 ,管理不当易死苗;改良混合浸根法由
李锁平等:节节麦—小麦双倍体的合成 、形态及细胞学稳定性 63　
于根系接触秋水仙素溶液 ,分孽节免遭毒害 ,因而发根返苗快 ,成苗率高.因此 ,尽管本实验结果有待进一步
重复研究 ,作者认为此结果仍不失其实践意义.统计共 23株加倍结实株共产生种子 160粒 ,单株平均结籽
6.96粒(1 ～ 27粒).
2.3　节节麦—小麦双倍体的形态及细胞学稳定性
取节节麦—小麦杂种 F1加倍结实种子(双二倍体).共 70粒发芽 ,发芽 58粒 ,发芽率 82.86%.28株根
尖染色体计数 , 1株 2n =40 ,13株 2n =50 ～ 55 ,5株2n =56 ,9株 2n =57 ～ 59 , 其中 3株的花粉母细胞
染色体构型的统计资料见表 3.
表 3　节节麦—小麦双倍体染色体构型
株号＊ 2n 观察细胞　数
染色体配对
Ⅰ Ⅱ棒状　　　环状　　　合计 Ⅲ Ⅳ
6 56 18 6.19 6.88 13.65 20.53 0.75 1.63
11 54 17 6.48 6.29 15.28 21.57 0.67 0.77
25 56 13 7.03 7.33 14.66 21.99 0.33 1
＊　株号 6 、11、25双倍体的小麦父本分别为豫麦 9 号 、冀麦 5418和 B186.
　　从表 3可以看出其花粉母细胞减数分裂中期存 6 ～ 7个左右的单价价 、20 ～ 21个左右的二价体 、1 ～ 2个
的三价体或四价体 ,较多的单价体和多价体的存在说明双倍体的 AABBDDDD较差的稳定性.
节节麦 —小麦双倍体的穗形偏向父本小麦 ,同时具有节节麦颖壳坚硬的性状.节节麦 、小麦 、节节麦双
倍体的形态学特性及结实率总结于表 4 ,从表 4 可以看出两组合双倍体的平均结实率分别为 73.33%,
67.19%.它们的花粉在 I-KI中的可染率分别为 53.50%,54.60%,表明双倍体育性较差.
表 4　节节麦—小麦双倍体的形态及育性
材　料＊ 株数 分蘖数 株高/ cm 穗长/ cm 小花数 结实数 花粉可染率
节节麦 　10 　　6.5 　 82.5 　 8 　 18.33 　 15.16 (82.71%) 　　90.3%
双倍体 1 20 9.50 94.65 9.83 30 22 (73.33%) 53.50%
豫麦 9 号 10 10.2 80.2 7.57 40 36.6 (91%) 93.25%
双倍体 2 13 7 91.38 9.23 32 21.5 (67.19%) 54.60%
冀麦 5418 10 10.4 89.2 12.7 40 40 (100%) 95.35%
＊　双倍体 1是节节麦—豫麦 9号双倍体 、2 是节节麦—冀麦 5418 双倍体.
3　讨论
节节麦×杂种 F1(ABDD)高度不育是通过节节麦与小麦直接杂交途径将节节麦有利基因导入小麦的障
碍之一 ,本研究所设计的改良混合浸根法染色体加倍技术高效方便地使杂种加倍 ,为克服节节麦×小麦杂种
F1的不良性提供了技术方法.节节麦 —小麦双倍体理论上其遗传组成为AABBDDDD ,它实质上是一个同源
异源八倍体 ,由于 D组染色体有 4组 ,其减数分裂配对构型复杂 ,在本研究中出现较多的单价体和多价体频
率 ,导致了其结实率降低和细胞学上不稳定性 ,但我们也注意到在其后代中出出现结实率达到 90%以上植
株 ,这为通过连续选择 ,选育出遗传上较稳定的新种质展示了前景.
参考文献:
[ 1] Appels R, Lagudah E S.Manipulation of chromosomal segments from wild wheat for the improvement of bread wheat [ J] .Aust.J.plant
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[ 3] 李锁平 , 胡玉欣 ,郭蜀光 , 等.节节麦×普通小麦杂种的胚援救和胚愈伤组织再生植株 [ J] .西北植物学报 , 1993 , 13(2):134
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[ 4] 和现昌.小麦单倍体的半浸根法染色体加倍实验 [ J] .河南农业科学 , 1990 , 1:1～ 2.
64　 河南大学学报(自然科学版), 2000年 , 第 30卷第 1 期