全 文 ：第４２卷 第５期 河南大学学报（自然科学版） Ｖｏｌ．４２　Ｎｏ．５
２０１２年９月 Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｅｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ） Ｓｅｐ．２０１２
专 家 简 介
李锁平（１９６２－），男，博士，教授，博士生导师．河南省遗传学会副理事长，河南省学
术技术带头人．先后主持国家自然科学基金、河南省杰出青年科学基金等国家、省部级项
目１０项，发表论文４０余篇，出版专著５部．目前已经克隆了小麦品质相关的基因１２个，
并在国际基因库注册；在黄河流域特色节节麦资源研究和利用、植物远缘杂种不减数配
子形成途径、远缘杂种无性系育性变异机理、小麦－节节麦染色体操作、植物分子进化等
方面作出了较具特色的研究工作．
节节麦和黑麦杂种胚再生植株的分子细胞遗传学分析
李锁平１，卢良峰２，张大乐１，王 伟１
（１．河南大学 生命科学学院，河南 开封４７５００４；２．河南农业职业学院，郑州４５１４５０）
　收稿日期：２０１２－０５－２５
　基金项目：国家８６３计划（２０１２ＡＡ１０１１０５）和９７３计划（２０１２ＣＢ１１４３０４）基金联合资助
摘　要：利用杂种幼胚愈伤组织诱导和再生技术产生了节节麦和黑麦杂种幼胚无性系．胚拯救直接成苗植株、继代
培养６０ｄ的再生植株和继代培养４２０ｄ的再生杂种植株ＰＭＣｓ减数分裂 ＭＩ染色体构型分别为１０．８２Ｉ＋１．５７ＩＩ
＋０．０１ＩＩＩ，９．９６Ｉ＋１．５９ＩＩ＋０．２５ＩＩＩ＋０．０３ＩＶ，７．５９Ⅰ＋３．１０Ⅱ＋０．０５Ⅲ ＋０．０１ＩＶ．继代培养４２０ｄ左右胚再
生无性系其减数分裂 ＭＩ染色体配对频率大幅度提高，利用原位杂交技术分析表明其染色体配对频率提高和染色
体结构和数量变异无关．提示体细胞无性系变异可能是增加部分同源染色体配对，增加属间种基因交流的一个新
途径．
关键词：节节麦；黑麦；属间杂种；基因组原位杂交；减数分裂配对；体细胞无性系变异
中图分类号：Ｑ９４３　　　文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－４９７８（２０１２）０５－０６２０－０６
Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｃｙｔｏｇｅｎｅｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｍｂｒｙｏ　Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄ　Ｐｌａｎｔｓ　ｆｒｏｍ
Ｈｙｂｒｉｄｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　Ａｅｇｉｌｏｐｓ　ｔａｕｓｃｈｉｉ　ａｎｄ　Ｓｅｃａｌｅ　ｃｅｒｅａｌｅ
ＬＩ　Ｓｕｏ－ｐｉｎｇ　１，ＬＵ　Ｌｉａｎｇ－ｆｅｎｇ２，ＺＨＡＮＧ　Ｄａ－ｌｅ１，ＷＡＮＧ　Ｗｅｉ　１
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｌｉｆｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｈｅｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｎａｎ　Ｋａｉｆｅｎｇ４７５００４，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｈｅｎａｎ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５１４５０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｏｍａｃｌｏｎｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｙｂｒｉｄ　ｂｅｔｗｅｅｎ　Ａｅｇｉｌｏｐｓ　ｔａｕｓｃｈｉｉ（２　ｎ＝２ｘ＝１４，ＤＤ）ａｎｄ　Ｓｅｃａｌｅ　ｃｅｒｅａｌｅ（２ｎ＝
２ｘ＝１４，ＲＲ ）ｗｅｒｅ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ｅｍｂｒｙｏ　ｃａｌｕｓ　ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ
ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｏｌｅｎ　ｍｏｔｈｅｒ　ｃｅｌｓ（ＰＭＣｓ）ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｍｂｒｙｏ－ｒｅｓｃｕｅｄ　ｈｙｂｒｉｄｓ，ｔｈｅ　ｅｍｂｒｙｏ－ｃａｌｕｓ－ｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄ　ｈｙｂｒｉｄ
ｐｌａｎｔｓ　ｆｒｏｍ　ｓｕｂｃｕｌｔｕｒｅ　ｆｏｒ　６０ｄａｙｓ，ａｎｄ　ｅｍｂｒｙｏ　ｃａｌｕｓ－ｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄ　ｈｙｂｒｉｄ　ｐｌａｎｔｓ　ｆｒｏｍ　ｓｕｂｃｕｌｔｕｒｅ　ｆｏｒ　４２０ｄａｙｓ　ｗｅｒｅ
１０．８２Ｉ＋１．５７ＩＩ＋０．０１ＩＩＩ，９．９６Ｉ＋１．５９ＩＩ＋０．２５ＩＩＩ＋０．０３ＩＶ，ａｎｄ　７．５９Ｉ＋３．１０ＩＩ＋０．０５ＩＩＩ＋０．０１ＩＶ，
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｆｒｏｍ　ＧＩＳＨ　ｏｆ　ＰＭＣｓ　ｏｆ　ｔｈｅｓｅ　ｈｙｂｒｉｄｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｂｉｖａｌｅｎｔｓ　ｉｎ　ｅｍｂｒｙｏ
ｃａｌｕｓ－ｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄ　ｈｙｂｒｉｄ　ｐｌａｎｔｓ　ｆｒｏｍ　ｓｕｂｃｕｌｔｕｒｅ　ｆｏｒ　４２０ｄａｙｓ　ｄｉｄ　ｎｏｔ　ｒｅｓｕｌｔ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅｉｒ　ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅｓ．
Ｔｈｅ　ｓｏｍａｃｌｏｎｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ　ｐｏｓｓｉｂｌｙ　ｗａｓ　ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｉｎｄｕｃｅｍｅｎｔ　ｐａｉｒｉｎｇ　ｏｆ　ｈｏｍｏｅｏｌｏｇｏｕｓ　ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ　ａｎｄ
ｉｎｃｒｅａｓｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｇｅｎｅｔｉｃ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｐｅｃｉｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｇｅｎｅｒｉｃ　ｈｙｂｒｉｄｓ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ａｅｇｉｌｏｐｓ　ｔａｕｓｃｈｉｉ；Ｓｅｃａｌｅ　ｃｅｒｅａｌｅ；ｉｎｔｅｒｇｅｎｅｒｉｃ　ｈｙｂｒｉｄｓ；ｇｅｎｏｍｉｃ　ｉｎ　ｓｉｔｕ　ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ（ＧＩＳＨ）；ｍｅｉｏｔｉｃ
ｐａｉｒｉｎｇ；ｓｏｍａｃｌｏｎａｌ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ
DOI:10.15991/j.cnki.411100.2012.05.016
李锁平，等：节节麦和黑麦杂种胚再生植株的分子细胞遗传学分析 ６２１　
　　Ｌａｒｋｉｎ和Ｓｃｏｗｃｒｏｆｔ于１９８１年首次提出用“体细胞无性系”一词来概括一切由植物体细胞再生的植株，
把再生植株中出现的变异叫做“体细胞无性系变异”［１］．体细胞无性系变异是一种普遍现象，相关研究涉及小
麦、水稻、燕麦、大麦、玉米、马铃薯、油菜等作物．产生变异的性状包括细胞学上的不稳定性（染色体数目和结
构），频率高的质量和数量性状变异（株高、芒、分蘖力、育性、谷物产量、粒色、蛋白质含量、抗病性、抗逆性和
一些生理生化特性），序列改变，基因激活、寂默等［２－３］．人们利用这种无性系变异进行育种也在小麦、大麦、玉
米自交系和油菜等作物上开展．
属间杂种的无性系变异和利用研究在小麦族属间杂种上也有一些报导，研究表明，一些属间杂种无性系
发生了形态、育性、染色体数目和结构变异［２］．人们对属间杂种无性系变异进行研究的兴趣主要是发现一些
不育的属间杂种Ｆ１，其无性系育性的提高，可以克服杂种的不育性；其次，可以利用无性系的染色体加倍现
象获得双倍体．属间杂种体细胞无性系变异的一个重要目的是利用这种变异向栽培种导入外源染色体片断，
这种途径较其他途径相比有高效、时间短等优点［２］．目前，已利用这种途径将黑麦的抗谷物孢囊线虫基因［４］
和中间偃麦草的抗大麦黄矮病基因［４－５］导入了小麦．利用小麦和黑麦杂种无性系加倍得到了新的易位小黑
麦［６］．利用体细胞无性系变异导入外缘基因是利用无性系中的结构变异或高配对变异体，而高配对变异导致
交换是产生同源平衡易位的基础，是一种有重要研究价值和应用前景的变异类型．已发现一些再生个体其染
色体配对频率大幅度提高，但这种高配对变异体和染色体结构变异的关系目前还缺乏详细的细胞学分析．在
前期工作中，作者课题组获得了节节麦和黑麦杂种胚无性系，发现培养４２０ｄ左右的再生杂种，染色体配对
频率大幅度提高．本研究利用原位杂交技术对其减数分裂配对构型进行分析，探讨其配对频率提高和染色体
结构和数目变异的关系．
１　材料和方法
１．１　实验材料
节节麦（Ａｅｇｉｌｏｐｓ　ｔａｕｓｃｈｉｉ）（８５Ａ－３４）原采自西安，荆州黑麦（Ｓｅｃａｌｅ　ｃｅｒｅａｌｅ　ｃ．ｖ．Ｊｉｎｇｚｈｏｕ　ｈｅｉｍａｉ）为南
京农业大学细胞遗传研究所保存材料．以节节麦作为母本，黑麦为父本进行杂交．取授粉后１４ｄ或１６ｄ未成
熟种子，分别用７０％酒精浸泡１ｍｉｎ，０．１％升汞溶液表面灭菌８ｍｉｎ，无菌水冲洗４～５次，于超净工作台上
在解剖镜下剥出幼胚，放在同龄的大麦胚乳上，移植于（ＭＳ［７］＋天冬素１５０ｍｇ／Ｌ，蔗糖３％，ｐＨ５．８）培养基
上；先在黑暗中培养，出苗后放在光照条件下培养，培养温度为２２～２５℃．节节麦为母本的杂种胚部分放在
诱导培养基上（ＭＳ＋２，４－Ｄ　２ｍｇ／Ｌ＋天冬素１５０ｍｇ／Ｌ，蔗糖３％，ｐＨ　５．８），进行愈伤组织诱导培养，当幼胚
产生的愈伤组织直径为４～５ｍｍ时，转移到 ＭＳ继代培养基上（ＭＳ＋２，４－Ｄ　０．５ｍｇ／Ｌ＋天冬素１５０ｍｇ／Ｌ，
ｐＨ　５．８）．继代两次后（继代培养６０ｄ左右），将带有绿色芽点的团块转移到分化培养基上（上述成分中去掉
２，４－Ｄ），分化出的幼苗转移到生根壮苗培养基上（１／２ＭＳ＋０．５ｍｇ／Ｌ　ＩＡＡ＋天冬素１５０ｍｇ／Ｌ，蔗糖１．５％，
ｐＨ　５．８），九月下旬后炼苗移栽．部分愈伤组织每一个月继代一次，保存至次年七月转移到分化培养基上（继
代培养４２０ｄ左右）．次年九月下旬练苗移栽．
１．２　实验方法
常规的醋酸洋红压片方法进行体细胞染色体计数和花粉母细胞减数分裂中期Ｉ染色体配对分析．按照
庄丽芳等［８］程序进行原位杂交分析．
２　结果和分析
２．１　杂种胚愈伤组织再生无性系杂种的形态特征
以节节麦为母本，黑麦为父本杂交共授粉２５４朵小花，结实，获得幼胚，在授粉１４～１６ｄ进行幼胚培养，
共培养６１个胚，产生３５个杂种．选择了以节节麦作母本得到的２０个杂种胚进行胚愈伤组织诱导培养，培养
三周后，形成８块带有绿点的全能性组织，经过继代、分化培养至７月份（继代培养６０ｄ），共分化产生了２８５
株再生植株．将部分愈伤组织进行继代保存，第二年７月（继代培养４２０ｄ左右），又获得１９８株杂种植株．来
源于胚愈伤组织再生的无性系植株（继代６０ｄ）的形态和胚培养直接成苗的杂种植株形态像似，表现分蘖力
强，穗较长等．而继代４２０ｄ左右的再生植株的生活力降低，株高和穗长、小穗数等均减少．
６２２　 河南大学学报（自然科学版），２０１２年，第４２卷第５期
２．２　胚愈伤组织再生无性系杂种的细胞学分析
对胚培养杂种植株根尖染色体数目计数表明为１４．１０株杂种花粉母细胞染色体平均构型为１０．８２Ｉ＋
１．５７ＩＩ＋０．０１ＩＩＩ．对继代培养６０ｄ的杂种胚再生植株根尖染色体记数表明，在观察的３５株中，有２株染色
体数自然加倍（２　ｎ＝２８），加倍植株的茎杆粗壮，叶片和穗子较大，但分蘖数减少；其余３３株染色体数２　ｎ＝
１４，其中的１０株花粉母细胞染色体配对结果见表１，它们平均的染色体配对构型为９．９６Ｉ＋１．５９ＩＩ＋０．２５
ＩＩＩ＋０．０３ＩＶ，和胚培养杂种植株的构型相比，出现一定的三价体和四价体．
选择继代４２０ｄ左右的再生植株４５株进行染色体计数，染色体数目为１４的３７株，８株染色体数目加倍
为２８．随机选出２　ｎ＝１４的植株进行花粉母细胞分析，结果总结于表２，它们平均表现为７．５９Ｉ＋３．１０ＩＩ＋
０．０５ＩＩＩ＋０．０１ＩＶ，和胚培养直接成苗的植株和继代６０ｄ再生植株相比，二价体的比例明显提高．为了探明
再生植株染色体配对频率的提高是否和染色体结构改变有关，对一配对频率高（７．０８Ｉ＋３．３５ＩＩ＋０．０８ＩＩＩ）
的植株的花粉母细胞进行了原位杂交（图１，图２，表３），结果显示，其有７个节节麦、７个黑麦完整的染色体，
从而证明，其染色体结构没有发生变化．
表１　继代６０ｄ胚愈伤组织再生植株杂种Ｆ１的ＰＭＣ　ＭＩ的染色体配对情况
Ｔａｂ．１　Ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＰＭＣｓ　ａｔ　ＭＩ　ｏｆ　ｅｍｂｒｙｏ　ｃａｌｕｓ　ｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄ　ｐｌａｎｔｓ
（ｓｕｂｃｕｌｔｕｒｅ　ｆｏｒ　６０ｄａｙｓ）
杂种株号
Ｈｙｂｒｉｄ
Ｎｕｍｂｅｒ
观察细胞数
Ｎｏ．ｏｆ　Ｃｅｌ
Ｓｃｏｒｅｄ
染色体数
Ｎｏ．ｏｆ
Ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ
染色体配对Ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ　Ｐａｉｒｉｎｇ
Ｉ　　　　ＲｏｄＩＩ　　　ＲｉｎｇＩＩ　　ＴｏｔａｌＩＩ　　　ＩＩＩ　　　ＩＶ
１　 １００　 １４
１０．４５
（５－１４）
１．４
（０－３）
　
１．４
（０－３）
０．２５
（０－１）
２　 １００　 １４
８．８９
（５－１４）
１．５５
（０－３）
　
１．５５
（０－３）
０．５５
（０－２）
０．０９
（０－１）
３　 １００　 １４
９．５９
（５－１２）
１．７１
（０－４）
　
１．７１
（０－４）
０．３３
（０－２）
４　 １００　 １４
１１．１４
（８－１４）
１．２７
（０－３）
０．０４
（０－１）
１．３１
（０－３）
０．０８
（０－１）
５　 １００　 １４
１０．６７
（６－１４）
１．５６
（０－４）
　
１．５６
（０－４）
０．０７
（０－１）
６　 １００　 １４
１０．７６
（８－１４）
１．４２
（０－３）
０．０８
（０－１）
１．５
（０－３）
０．０８
（０－１）
７　 １００　 １４
９．５８
（６－１４）
１．８４
（０－４）
　
１．８４
（０－４）
０．１１
（０－１）
０．１１
（０－１）
８　 １００　 １４
９．３５
（５－１２）
１．７３
（０－４）
０．０１
（０－１）
１．７４
（０－４）
０．２７
（０－２）
０．０９
（０－１）
９　 １００　 １４
１０．１１
（６－１４）
１．７５
（０－４）
　
１．７５
（０－４）
０．１３
（０－１）
１０　 １００　 １４
９．０５
（６－１２）
１．５９
（０－４）
　
１．５９
（０－４）
０．５９
（０－３）
平均 Ｍｅａｎ　 １００　 １４　 ９．９６　 １．５８　 ０．０１　 １．５９　 ０．２５　 ０．０３
李锁平，等：节节麦和黑麦杂种胚再生植株的分子细胞遗传学分析 ６２３　
表２　继代４２０ｄ左右胚愈伤组织再生植株杂种Ｆ１的ＰＭＣ　ＭＩ的染色体配对情况
Ｔａｂ．２　Ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＰＭＣｓ　ａｔ　ＭＩ　ｏｆ　ｅｍｂｒｙｏ　ｃａｌｕｓ　ｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄ　ｐｌａｎｔｓ（ｓｕｂｃｕｌｔｕｒｅ　ｆｏｒ　４２０ｄａｙｓ）
杂种株号
Ｈｙｂｒｉｄ　ｎｕｍｂｅｒ
观察细胞数
Ｎｏ．ｏｆ　Ｃｅｌ
Ｓｃｏｒｅｄ
染色体数
Ｎｏ．ｏｆ　Ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ
染色体配对Ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ　Ｐａｉｒｉｎｇ
Ｉ　　　ＲｏｄＩＩ　　　ＲｉｎｇＩＩ　 　ＴｏｔａｌＩＩ　　　ＩＩＩ　　　Ⅳ
１　 １００　 １４
６．５８
（０－１２）
３．２３
（１－７）
０．３５
（０－１）
３．５８
０．０４
（０－１）
０．０４
（０－１）
２　 １００　 １４
８．４６
（０－１４）
２．６２
（０－７）
０．１５
（０－２）
２．７７ 　
３　 １００　 １４
７．７３
（４－１２）
２．９３
（１－５）
　 ２．９３ 　
４　 １００　 １４
６．１９
（０－１２）
３．４３
（１－７）
０．１９
（０－２）
３．６２
０．１９
（０－１）
　
５　 １００　 １４
７．０４
（２－１０）
３．１６
（１－６）
０．１６
（０－２）
３．３２ 　
６　 １００　 １４
８．７８
（５－１２）
２．３６
（１－４）
　 ２．３６
０．０７
（０－１）
０．０７
（０－１）
７　 １００　 １４
８．９６
（３－１４）
２．２０
（０－５）
０．０８
（０－１）
２．２８
０．１６
（０－１）
８　 １００　 １４　 ７．６８　 ２．８５　 ０．１６　 ３．００　 ０．０８　 ０．０２
９　 １００　 １４
８．７０
（６－１２）
２．４８
（１－４）
０．１７
（０－１）
２．６５
１０　 １００　 １４
８．２６
（４－１４）
２．６３
（０－５）
０．１９
（０－２）
２．８１
０．０４
（０－１）
１１　 １００　 １４
６．４８
（２－１０）
３．５９
（１－６）
０．１１
（０－１）
３．７
０．０４
（０－１）
１２　 １００　 １４
８．３５
（４－１２）
２．８２
（１－５）
　 ２．８２ 　
１３　 １００　 １４
６．１０
（２－１０）
３．５２
（２－６）
０．１９
（０－２）
３．７１
０．１０
（０－１）
１４　 １００　 １４
６．５８
（０－１２）
３．３１
（１－６）
０．３５
（０－２）
３．６６
０．０４
（０－１）
１５　 １００　 １４
７．０８
（２－１２）
３．３１
（１－６）
０．０４
（０－１）
３．３５
０．０８
（０－１）
平均 Ｍｅａｎ　 １００　 １４　 ７．５９　 ２．９６　 ０．１４　 ３．１０　 ０．０５　 ０．０１
表３　杂种胚愈伤组织再生植株的染色体配对的原位杂交分析
Ｔａｂ．３　Ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ａｔ　ＭＩ　ｏｆ　ＰＭＣｓ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ　ｂｙ　ＧＩＳＨ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｍｂｒｙｏ－ｃａｌｕｓ－ｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄ　Ｆ１
ｈｙｂｒｉｄｓ　ｏｆ　Ａｅ．ｔａｕｓｃｈｉｉ×Ｓ．ｃｅｒｅａｌｅ
　
花粉
母细
胞数
Ｎｏ．ｏｆ
ＰＭＣｓ
染色体联会
　　
Ⅰ
Ｄ　　　Ｒ　　Ｔｏｔａｌ
　　　
ＩＩ
Ｄ－Ｄ　　　Ｄ－Ｒ　　　Ｒ－Ｒ　　Ｔｏｔａｌ
　　　
ＩＩＩ
Ｒ－Ｄ－Ｒ　　Ｄ－Ｒ－Ｄ　　Ｔｏｔａｌ
平均
Ｍｅａｎ
５０
３．４８
（０－５）
３．３４
（０－６）
６．８２
（２－１２）
０．３２
（０－１）
２．８２
（１－６）
０．３８
（０－２）
３．５２
（１－６）
０．０４
（０－１）
０．０２
（０－１）
０．０６
（０－１）
６２４　 河南大学学报（自然科学版），２０１２年，第４２卷第５期
图１　杂种ＰＭＣ（ＭＩ）染色体原位杂交：６Ｉ＋４ＩＩ（Ｒ－Ｄ）；
红色为节节麦染色体，黄色为黑麦染色体
Ｆｉｇ．１　Ｆｌｕｏｒｅｓｅｃｎｔ　ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓ　ｏｆ　Ｍｅｔａｐｈａｓｅ　Ｉ　ｉｎ　ｔｈｅ
ｐｏｌｅｎ　ｍｏｔｈｅｒ　ｃｅｌ （ＰＭＣ）ｆｒｏｍ　ｈｙｂｒｉｄ　Ｆ１ａｍｐｈｉｄｉｐｌｏｉｄ
ａｆｔｅｒ　Ｇｅｎｏｍｉｃ　ｉｎ　ｓｉｔｕ　ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ：Ａ　ＰＭＣ　ｓｈｏｗｉｎｇ
６Ｉ＋４ＩＩ（Ｒ－Ｄ）．Ｒｙｅ　ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅｓ　ａｒｅ　ｓｈｏｗｎ　ｙｅｌｏｗ
ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　Ａｅ．ｔａｕｓｃｈｉｉ　ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅｓ　ａｐｐｅａｒ　ｒｅｄ
图２　杂种ＰＭＣ（ＭＩ）染色体原位杂交：８Ｉ＋３ＩＩ（Ｒ－Ｄ），
红色为节节麦染色体，黄色为黑麦染色体
Ｆｉｇ．２　Ｆｌｕｏｒｅｓｅｃｎｔ　ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓ　ｏｆ　Ｍｅｔａｐｈａｓｅ　Ｉ　ｉｎ　ｔｈｅ
ｐｏｌｅｎ　ｍｏｔｈｅｒ　ｃｅｌ （ＰＭＣ）ｆｒｏｍ　ｈｙｂｒｉｄ　Ｆ１ａｍｐｈｉｄｉｐｌｏｉｄ
ａｆｔｅｒ　Ｇｅｎｏｍｉｃ　ｉｎ　ｓｉｔｕ　ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ．Ｒｙｅ　ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅｓ　ａｒｅ
ｓｈｏｗｎ　ｙｅｌｏｗ　ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　Ａｅ．ｔａｕｓｃｈｉｉ　ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅｓ
ａｐｐｅａｒ　ｒｅｄ；Ａ，Ａ　ＰＭＣ　ｓｈｏｗｉｎｇ　８Ｉ＋３ＩＩ（Ｒ－Ｄ）
３　讨论
本文在节节麦－黑麦杂种幼胚无性系继代一年后的再生杂种中发现，和幼胚拯救杂种及继代早期再生
杂种相比，其配对频率大幅度提高主要是Ｄ－Ｒ配对，并有一定频率的多价体出现，其配对频率的提高不是染
色体结构发生变化形成的．
植物体细胞无性系变异的机理，一直是无性系变异研究的热点问题．近２０年来，在细胞学和分子生物学
两个水平上对无性系变异作了不少研究，为认识无性系变异的机理奠定了基础．最近的一些研究表明，ＤＮＡ
甲基化状态的改变导致基因活性、染色质的结构变化而影响许多基因的表达；组织培养所诱发的基因组胁迫
导致甲基化状态的改变激活转座子和反转座子等表观遗传学因素可能是无性系变异的原因［３］．
在小麦中，两个主要抑制基因５ＢＬ上的Ｐｈ１［９－１０］和３ＤＳ上的Ｐｈ２［１１］，以及一些具有微弱抑制或促进作
用的基因［１２］共同组成一个遗传系统，严格控制着六倍体普通小麦的二倍体化减数分裂行为．位于３ＤＳ的
Ｐｈ２基因可能在小麦的野生二倍体供物种节节麦中就已经存在［１１］．Ｐｈ基因的缺失体：５Ｂ缺体、Ｎ５ＢＴ５Ｄ、
Ｎ５ＢＴ５Ａ［１２］，Ｐｈ基因的隐性突变体：ｐｈ１ｂ［１３］、ｐｈ２ａ［１４］、ｐｈ２ｂ［１５］和携带Ｐｈ基因的抑制基因Ｐｈ ［１６］都能消除
Ｐｈ１，Ｐｈ２的抑制作用，使部分同源染色体产生配对，促进普通小麦和近缘物种之间发生基因交流．由于Ｐｈ
材料能定向诱导具部分同源关系的染色体进行配对，创造的易位系补偿性较好，因此部分同源重组已成为育
种工作者用来转移外源基因的主要方法之一［１７］．
本实验结果表明，节节麦和黑麦杂种幼胚无性系一些植株出现的染色体配对频率大幅度提高和染色体
结构和数量变异无关．其机理可能涉及到表观遗传学修饰或者影响部分同源配对的基因（如３ＤＳ的Ｐｈ２）基
因突变有关．其确实的机制还有待于更加深入的遗传分析．本研究的结果提示体细胞无性系变异可能是增加
部分同源染色体配对，增加属间种基因交流的一个新途径．
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责任编辑：康燕丽