全 文 ：!核 农 学 报!"#$%!"&"$## $$’.$ )$’.A
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收稿日期!"#$(*$$*#(!接受日期!"#$%*#A*#H
基金项目!甘肃省自然科学基金项目 " #AHW>m,#"’ # !甘肃省科技支撑项目 " $$#%EkI,#’( # !甘肃省农业科学院农业科技创新专项
""#$#G,,?#(#
作者简介!王炜!男!助理研究员!主要从事小麦细胞工程育种研究% /*0123$U1Y3J2:杨随庄!男!研究员!主要从事小麦细胞工程育种研究% /*0123$M15LPl4$"H8;J0% 同为第一作者%
通讯作者!罗俊杰!男!研究员!主要从事生物技术育种与栽培工作% /*0123$U5P36294$H(8;J0
文章编号!$###*&..$""#$%#$#*$’.$*#A
小麦体细胞无性系变异及 % @& 抗条锈遗传分析
王!炜$!杨随庄"!谢志军$!欧巧明$!叶春雷$!曹世勤(!罗俊杰$
" $ 甘肃省农业科学院生物技术研究所!甘肃 兰州!’(##’#*" 西南科技大学生命科学
与工程学院!四川 绵阳!H"$#$#*( 甘肃省农业科学院植物保护研究所!甘肃 兰州!’(##’##
摘!要!体细胞无性系变异可以用于植物品种改良及种质创制’ 本研究以陇春 "$ 号$宁春 % 号和花培
A(.. 三个不同基因型材料为供试材料!取其幼胚为外植体进行组织培养!继代愈伤组织培养 H 个月后
进行分化培养获得了再生植株!在田间栽培条件下对这些无性系进行了农艺性状的鉴定筛选!从 W. 中
筛选出了 $" 份综合性状表现突出的材料’ 同时!为明确体细胞无性系 % @& 的抗条锈性的遗传基础!对
试验材料进行了苗期和成株期接种鉴定及田间自然发病鉴定!结果表明小麦体细胞无性系 % @& 具有较
好的抗条锈特性!尤其对当前甘肃省主要流行小种条中 (( 号"Ij((#表现免疫&且抗性遗传分析结果表
明该品系对条中 (( 号的抗性基因是由 $ 对显性基因控制’ 这为利用体细胞无性系变异进行小麦抗锈
新种质的创制和新品种选育提供了依据’
关键词!小麦&体细胞无性系&抗条锈病&遗传分析
-SC$$#Q$$&HAT682PP58$##*&..$Q"#$%Q$#8$’.$
!!植物体细胞无性系变异!是指在植物细胞(组织和
器官培养过程中!培养细胞和再生植株中产生的遗传
变异或表观遗传学变异 &$’ % 大量资料表明!体细胞无
性系变异是植物组织培养过程中出现的普遍现象% 对
各种植物体细胞无性系变异后代的分析证明绝大多数
变异是可以遗传的!因而在育种上能够加以利用 &"’ %
目前体细胞无性系变异已广泛应用于植物抗病(抗除
草剂(品质及抗非生物逆境"耐盐(耐旱(耐寒#育种!
并获得了一系列农作物(园艺作物(林木新品种
"系# &( @$"’ %
本研究以陇春 "$ 号(宁春 % 号和花培 A(.. 三个
不同基因型材料为供试材料!取其幼胚为外植体进行
组织培养!继代愈伤组织培养 H 个月后进行分化培养
获得了再生植株% 从无性系第二代"W" #开始!对这些
无性系材料进行农艺性状的观察记载!以期利用无性
系变异方法获得综合性状优良或具有特异性状的种质
资源*同时杨随庄等 &$(’利用体细胞无性系变异方法所
筛选出来的抗条锈体细胞无性系 % @& 初步进行了抗
条锈遗传分析!为进一步明确无性系 % @& 的抗病遗传
特性!并为利用该方法进行新品种选育和新种质创制
提供技术支撑%
!"材料和方法
!#!"无性系植株的获得
供试材料为春小麦陇春 "$ 号(宁春 % 号及花培
A(..% 连续套袋自交三代!在田间表现整齐一致!以保
证供试材料的基因型纯合%
在小麦授粉"自花授粉#后 $% : 取其幼胚!接种于
诱导培养基!成分为$Z? 培养基附加 "! % @-"" 0L)
B@$#(kF"#Q. 0L)B@$#(,LES("& 0L)B
@$#(水解酪蛋
白"(## 0L)B@$ #(蔗糖 "(R#(琼脂粉 "#Q.R#!置于
".^条件下黑暗避光培养*(# : 后挑选形成的新鲜愈
伤组织接种于继代培养基!成分为$Z? 培养基!附加
"! % @-"$ )" 0L)B@$ #(kF"#Q. 0L)B@$ #(水解酪蛋
白"(## 0L)B@$ #(,+,"#Q. 0L)B@$ #(蔗糖"HR#(谷
$.’$
核!农!学!报 "& 卷
氨酰胺"#Q. L)B@$#(琼脂粉"#Q.R#!于 ".^(自然散
射光照下进行继代培养!每 ". )(# : 继代培养 $ 次*H
个月后!将继代培养的愈伤组织转接到分化培养基!成
分为$Z? 培养基附加 kF"$Q# 0L)B@$#(C,,"#Q. 0L)
B@$#(水解酪蛋白 " (## 0L)B@$ #(蔗糖 " (R#!于
".^($H U"光!光照强度为 " ### )( ### 3=#T& U"暗#
交替条件下进行分化培养!将获得的再生植株"W$ 植
株#在清水中练苗后移栽到温室中!同时种植供体亲
本作为对照!常规管理!抽穗后套袋自交!成熟后按单
株收获种子%
!#$"无性系植株 V$ BVG 的田间种植"变异材料的获
得及各世代农艺性状的观察记载
将每个 W$ 的自交种子"W" #种成 $ 个株系!每个
株系根据种子数量的多少种植 $ )( 行!同一品种
"系#不同的株系相邻排列!每隔 $# 个株系种 ( 行种
子来源的亲本为对照% 生育期间观察比较无性系材料
与其供体亲本之间的异同!成熟后从小区中间拔取数
量不等的单株进行室内考种!考查记录株高(穗长(有
效分蘖(结实小穗数(穗粒数及千粒重!以超出对照范
围的植株为变异株!凡含变异株的系行即为变异系行!
超出对照 .R的株系为变异株系!以上代中观察到的
变异特点在下代株系中出现的百分数表示变异性状的
遗传%
根据 W" 株系的变异类型!将 W( 材料分两类进行
种植$若 W" 为一致变异!则每个变异系种植 "# 个株
系!每个株系种植 " )% 行*若 W" 为分离变异!则将单
收考种的单株全部种成株系!每个株系根据种子数量
多少种植 $ )% 行!每隔 $# 个株系种植 ( 行种子来源
的供体亲本材料作对照% W( 及其以后的世代主要观
察W" 发生变异的遗传表现!其田间种植(排列(调查记
载和分析方法与 W" 相同%
各世代材料在田间种植时!按行长 $Q& 0!行距
#Q" 0!粒距 #Q#% 0点播!每行点播 %H 粒!田间管理同
育种试验田%
!#F"无性系 K BW 抗条锈病鉴定
$Q(Q$!人工接种鉴定!苗期混合菌接种鉴定在智能
人工温室中进行% 当小麦生长到 ( 叶 $ 心期时!采用
抖孢子粉法将于铭贤 $HA 上繁殖好的混合菌菌系进行
接种% 接种后的幼苗置于 $#^以下的黑暗条件下保
湿 "% )%& U!之后在温室平均温度为 $" )$&^!光照
强度 . ### )& ### 3=的条件下光照 $# )$" U): @$!生
长 $# )$. : 后分别记载发病级别%
成株期接种鉴定在甘肃省农业科学院植物保护研
究所甘谷试验站进行!条锈菌分 H 个甘肃省主要流行
小种及致病类型圃和 $ 个混合菌圃% 在小麦挑旗期的
傍晚!采用喷孢子悬浮液法分别接种供试菌系并分别
用塑料棚遮盖保湿!翌日当棚内温度高于 $#^时揭开
塑料大棚!接种后 $. )$& :!待对照品种铭贤 $HA 充分
发病后记载发病级别%
$Q(Q"!自然发病鉴定!在天水市农科所甘谷试验站
"陇南川道地区#(甘谷县白家湾乡东三十里铺村"陇
南半山地区#(甘谷县古坡乡魏家坪村 "陇南高山地
区#及天水市秦州区汪川良种场"陇南高山地区#自然
生态环境中种植无性系 % @&!成株期观察记载抗条锈
病反应型进行抗病性鉴定%
$"结果与分析
$#!"再生植株#V!$表现
本研究观察结果表明!小麦幼胚组织培养再生的
当代植株"W$ #在株高(抽穗期(成熟期(株型等方面!
均表现出较大变异% ( 个供试基因型的再生植株!移
栽后共成活 W$ 植株 $($ 株% 各基因型 W$ 中!约 .#R
的植株表现了基本相同的负向生长效应$株高显著降
低约为对照的 (#R )’#R!叶片变窄变短!株型小而
紧凑!穗长变小!小穗数减少!抽穗期和成熟期显著提
早!甚至有的植株移栽成活后 (# 多天即抽穗*而另外
.#R的再生植株与对照相似% 产生这种现象部分归因
于再生苗成苗时间的不一致!由于移栽到温室的时间
先后有别!造成再生苗在温室生长环境的不一致!而导
致再生植株性状表现的差异加大% 但即使成苗时间相
同(同一时间移栽到温室的同一基因型的无性系W$ 再
生植株处于同一生长环境条件下!上述性状也表现较
大的差异% 因此将这些植株自交后种植于田间以进一
步观察分析其变异情况%
$#$"无性系 V$ 变异
"Q"Q$!变异频率!将从温室中单独收获的 $($ 个 W$
再生植株自交种子全部播种于田间!形成 $($ 个 W" 株
系% 小麦体细胞无性系W" 的变异类型可分为两类$一
类为虽然性状发生了变异!但这一性状在株系内表现
整齐一致!称为一致性变异*另一类则是性状发生了变
异!且同一株系内单株间性状出现分离!称为分离变
异%
对 ( 个不同基因型材料 W" 的株高(穗长(千粒重(
结实小穗数(穗粒数和有效分蘖数进行的统计"表 $#
结果表明$同一基因型的无性系后代材料!有的性状易
发生变异!有的性状则比较稳定% ( 个基因型的 $($
个 W" 无性系株系!H 个性状变异频率平均值介于
".’$
!$# 期 小麦体细胞无性系变异及 % @& 抗条锈遗传分析
$"Q"R )".Q"R!其中千粒重的变异频率最高!而穗长
的变异频率最低!千粒重的变异频率是穗长的 "Q$ 倍%
根据变异变频率的高低!H 个性状依次排序为$千粒重
q穗粒数 q结实小穗数 q株高 q有效分蘖 q穗长% 这
说明同一基因型的体细胞无性系变异频率因性状不同
而表现出明显差异!说明小麦体细胞无性系变异因性
状的不同而不同%
同一性状在不同的基因型中的变异频率也不尽相
同% 如陇春 "$ 号的株高变异频率最高!为 "#Q#R!宁
春 % 号最低!为 $$Q$R!前者是后者的 $Q& 倍*就穗长
的变异频率而言!宁春 % 号的最高!为 $.QHR!花培
A(.. 的最低!为 AQ&R!前者是后者的 $QH 倍% 同一性
状不同基因型的无性系株系变异频率因基因型不同而
有明显的差异!反映了体细胞无性系变异具有很强的
基因型依赖性%
就 " 种类型的变异而言!由表 $ 还可以看出!同一
基因型不同性状的 " 种类型变异频率不同!如宁春 %
号株高的变异中!表现为一致的变异频率为 %Q%R!分
离的变异频率为 HQ’R*穗长的变异中!表现为一致的
变异频率为 &QAR!分离的变异频率为 HQ’R!前者是
后者的 $Q( 倍% 同时!同一性状在不同的基因型上表
现为一致性的变异频率和分离变异频率不同!如在株
高上花培 A(.. 的一致变异频率为 ’Q&R!是分离变异
频率的 "Q# 倍*宁春 % 号为 %Q%R!是分离变异的 #Q’
倍*陇春 "$ 号为 .Q’R!是分离变异的 #Q% 倍% 在穗
长上在宁春 % 号的一致变异频率为 &QAR!是分离的
变异频率的 $Q( 倍*陇春 "$ 号为 "QAR!是分离变异
的 #Q( 倍*花培 A(.. 上为 (QAR!是分离变异的 #Q’
倍% 由此可以看出!除千粒重外 "一致变异频率高于
或等于分离变异频率#!其它 . 个性状的一致性变异
频率均低于分离变异频率!但变异频率之间存在差异!
说明一致性变异和分离变异与性状相关!同时具有基
因型依赖性%
对 ( 个基因型的 H 个性状的一致性变异频率和分
离变异频率进行统计!株高的一致性变异频率为
HQ$R!分离的变异频率为 ’QHR*穗长的一致性变异
频率为 .Q(R!分离的变异频率为 HQAR*有效分蘖的
一致性变异频率为 .Q(R!分离的变异频率为 ’QHR*
结实小穗数的一致性变异频率为 ’QHR!分离的变异
频率为 &Q%R*穗粒数的一致性变异频率为 HQAR!分
离的变异频率为 AQAR*千粒重的一致性变异频率为
$’QHR!分离的变异频率为 ’QHR% 因此!小麦体细胞
无性系变异中一致变异占少数!而分离变异占多数%
"Q"Q(!一个株系同时发生变异的性状数!小麦体细
胞无性系的变异表现在多个性状上!如$株高(抽穗期(
株型(生育期(穗长(小穗数(千粒重和抗锈性等!但以
千粒重和穗粒数的变异出现频率最高!以穗长的变异
频率最低!而且一个性状的变异往往伴随有其它性状
变异的发生!这意味着小麦体细胞无性系变异可同时
进行多个性状的改良% 本研究中的 $($ 个 W" 株系中!
发生变异的株系数为 ." 个!发生变异的频率为
(AQ’R!对这 ." 个变异株系中的每个株系发生变异的
性状个数进行统计表明!&HQ.R的株系发生了 " )% 个
性状的变异!AQ’R的株系发生了 . )H 个性状的变异!
而只有 (Q&R的株系发生了 $ 个性状变异!这说明小
麦体细胞无性系变异系的绝大部分株系内可同时出现
多个性状变异!并且这种现象不存在基因型对变异性
状数的特别效应!是一种普遍的现象 &$’ %
"Q"Q%!变异方向!本研究结果表明!( 个基因型供试
材料的 $($ 个 W" 株系中!株高(穗长(有效分蘖(结实
小穗数(穗粒数和千粒重发生变异的株系分别为 $&(
$H($’("$("" 和 (( 个!其中分别有 $# 个株系的株高(
. 个株系的穗长($# 个株系的有效分蘖(A 个株系的结
实小穗数(’ 个株系的穗粒数和 H 个株系的千粒重的
平均值大于原供体亲本对应性状的平均值!其余则小
于原供体亲本的平均值% 从性状的变异情况来看!株
高和有效分蘖增大的变异株系数多于减小的变异株系
数!而其它 % 个性状变小的株系数超过变大的株系数%
但值得注意的是在许多平均值与对照差异不大的变异
株系中存在超亲变异单株!这为进一步选育有利变异
性状提供了基础%
$#F"V$ 中表现分离变异株系在 VF 及其以后世代中
的遗传稳定性
对 W" 中各性状表现为分离变异的 ( 个基因型的
H 个性状在 W( 中的表现进行了统计分析!结果表明$
W" 中!株高表现为分离变异的株系!在 W( 株系中!株
高(穗长(有效分蘖(结实小穗数(穗粒数和千粒重等 H
个性状依次分别有 &#Q#(’’Q&(&#Q#(&$Q&(&%QH 和
A#Q#R的株系表现为株系内整齐一致!无分离现象
"表 "#!而各株系与原供体亲本之间保持 W" 中的差
异!说明W" 中上述各性状的变异传递到W( 中!只有少
部分株系表现为分离!如在W" 中株高表现为分离变异
的株系!在 W( 中仅有 "#Q#R的株系表现为分离!并且
其中 $#Q#R的株系恢复到原供体亲本的表现%
!!总的来说!W" 中表现为变异的株系!绝大部分株
系能够将 W" 中的变异性状遗传到 W(!这种现象在性
状之间的差异不明显!也没有基因型的特别效应!是小
麦体细胞无性系变异的一个普遍现象! 本项研
(.’$
核!农!学!报 "& 卷
!!!!!! 表 !"小麦体细胞无性系 V$ 变异频率
%&’()!"4+)X-)18N ,0.9)1,2N.38/,:&8(,1&(Q&+3&23,131<9)&2V$ (31)/
性状
FX12[
品种"系#
O1X29[M
"3259#
W"
株系数
E70<9XPJf
325925 W"
L959X1[2J5
未变异株系
EJX0133259570<9XP
变异株系
B259e2[U YU95J[MY2;\1X21[2J5 3259
株系数
E70<9XP
Jf3259
百分率
V9X;95[TR
一致变异
B259e2[UJ7[
P9LX9L1[2J5
百分率
V9X;95[TR
分离变异
?9LX9L1[2J5
3259
百分率
V9X;95[TR
总变异
FJ[13
百分率
V9X;95[TR
株高 宁春 % 号 %. %# &&8A " %8% ( H8’ . $$8$
V315[ 陇春 "$ 号 (. "& # " .8’ . $%8( ’ "#8#
U92LU[T;0 花培 A(.. .$ %. &&8" % ’8& " (8A H $$8&
总计 $($ $$( &H8( & H8$ $# ’8H $& $(8’
穗长 宁春 % 号 %. (& &%8% % &8A ( H8’ ’ $.8H
/1X 陇春 "$ 号 (. ($ &&8H $ "8A ( &8H % $$8%
395L[UT;0 花培 A(.. .$ %H A#8" " (8A ( .8A . A8&
总计 $($ $$. &’8& ’ .8( A H8A $H $"8"
有效分蘖 宁春 % 号 %. (’ &"8" ( H8’ . $$8$ & $’8&
F239XP 陇春 "$ 号 (. (" A$8% " .8’ $ "8A ( &8H
Y9XY315[ 花培 A(.. .$ %. &&8" " (8A % ’8& H $$8&
总计 $($ $$% &’8# ’ .8( $# ’8H $’ $(8#
结实小穗数 宁春 % 号 %. %$ A$8$ ( H8’ $ "8" % &8A
?Y2N939[P 陇春 "$ 号 (. "& # % $$8% ( &8H ’ "#8#
Y9X91X 花培 A(.. .$ %$ % ( .8A ’ $(8’ $# $A8H
总计 $($ $$# &%8# $# ’8H $$ &8% "$ $H8#
穗粒数 宁春 % 号 %. (. ’’8& % &8A H $(8( $# ""8"
k9X593P 陇春 "$ 号 (. ($ &&8H ( &8H $ "8A % $$8%
Y9XPY2N9 花培 A(.. .$ %( &%8( " (8A H $$8& & $.8’
总计 $($ $#A &(8" A H8A $( A8A "" $H8&
千粒重 宁春 % 号 %. %$ A$8$ " %8% " %8% % &8A
$### @N9X593 陇春 "$ 号 (. "A &"8A $( (’8$ % $$8% $’ %&8H
e92LU[TL 花培 A(.. .$ (A ’H8. & $.8’ % ’8& $" "(8.
总计 $($ $#A &(8" "( $’8H $# ’8H (( ".8"
究进一步证实了前人已有的研究结果% 将 W( 中一致
变异和分离变异株系种成 W% 株系!W( 中表现一致变
异的大部分株系在 W% 株系中表现一致!少数出现分
离!W( 表现分离变异的株系在 W% 株系中!大部分表现
稳定!少部分表现分离!W. 株系的表现与此相似%
通过系谱分析!W. 材料在株高(穗长(有效分蘖(
穗粒数(小穗数(千粒重方面保持 W" 中变异特征的株
系百分率分别为 &%Q(R( H&Q$R( H&Q.R( ’"Q$R(
HHQ&R与 ’#Q%R "以 W" 中的变异株系数为基数计
算#!说明 W" 中所表现的变异性状!在 W( 及其以后世
代中!绝大部分株系的变异性状能够遗传下来!而且稳
定速度快!在 W" 有些株系变异性状已经稳定!这是由
于植物体细胞无性系变异易发生较高频率的纯合突
变!这种突变从再生植株当代表现纯合!无分离表现!
是植物体细胞无性系变异的一个普遍特点%
$#K"小麦体细胞无性系变异系综合性状表现
作物品种在生产上的推广应用价值取决于品种的
综合农艺性状表现!因此考查无性系后代材料的综合
性状是进一步选育品种的必要条件% 本研究根据 W(
无性系后代材料的田间表现和考种结果综合分析!从
中筛选出 $ #%. 份某一性状突出或综合性状表现良好
的株系在 W% 进一步鉴评!根据这 $ #%. 份材料 W% 中
的表现!从中筛选 (H" 份材料!在 W. 中有 $" 份材料其
综合性状较原供体亲本表现突出"表 (#%
%.’$
!$# 期 小麦体细胞无性系变异及 % @& 抗条锈遗传分析
表 $"V$ 中分离变异的株系在 VF 中的分离情况
%&’()$"7)5)+&23,131VF ,0(31)/:&1)0)/2);/)5)+&2);Q&+3&23,131V$ 5)1)+&23,1
性状
FX12[
品种"系#
O1X29[M"3259#
W( 株系数
E70<9XPJf325925
W( L959X1[2J5
与 W" 代表现相同的变异株系
d2[UJ7[P9L9X1[2J5
分离株系
VU95J[MY2;\1X21[2J5 3259
株系数
E70<9XPJf3259
百分率
V9X;95[TR
株系数
?9LX9L1[2J5 3259
百分率
V9X;95[TR
株高 宁春 % 号 $$& A. . "( $A8.
V315[U92LU[ 陇春 "$ 号 $’( $(A ( (% $A8’
花培 A(.. A% ’% ’&8’ "# "$8(
总计 (&. (#& # ’’ "#8#
穗长 宁春 % 号 $$( A$ . "" $A8.
/1X395L[U 陇春 "$ 号 $$& A" ’&8# "H ""8#
花培 A(.. $$H &’ ’.8# "A ".8#
总计 (%’ "’# ’’8& ’’ ""8"
有效分蘖 宁春 % 号 $(’ $$" &$8& ". $&8"
F239XPY9XY315[ 陇春 "$ 号 %$ (# ’(8" $$ "H8&
花培 A(.. $(" $#H ( "H $A8’
总计 ($# "%& # H" "#8#
结实小穗数 宁春 % 号 %H (A &%8& ’ $.8"
?Y2N939[PY9X91X 陇春 "$ 号 $"$ $#( &.8$ $& $%8A
花培 A(.. ""( $’’ ’A8% %H "#8H
总计 (A# ($A &$8& ’$ $&8"
穗粒数 宁春 % 号 $AH $’. &A8( "$ $#8’
k9X593PY9XPY2N9 陇春 "$ 号 %’ (A &(8# & $’8#
花培 A(.. "#H $HH H %# $A8%
总计 %%A (&# &%8H HA $.8%
千粒重 宁春 % 号 A" && A.8’ % %8(
$### @N9X593e92LU[ 陇春 "$ 号 $(" $$$ &%8$ "$ $.8A
花培 A(.. $". $$. A"8# $# &8#
总计 (%A ($% A#8# (. $#8#
$#P"抗条锈病鉴定
"Q.Q$!人工接种鉴定!温室及田间接种试验结果表
明!无性系 % @& 在苗期对供试的条锈菌混合菌表现免
疫!成株期对条中 (( 及致病类型水 $$ @%(水 $$ @.(
水 $$ @’ 及混合菌均表现免疫!对条中 (" 表现中抗!
对条中 ($ 表现感病!但反应型和严重度均相对较低!
抗性表现较好"表 %#%
"Q.Q"!自然发病鉴定!调查结果显示!无性系 % @&
对陇南不同生态区自然诱发的条锈病!均表现免疫 )
中抗水平!而其亲本材料在上述各地均表现高度感病!
进一步表明无性系 % @& 对条锈病菌抗性较好!推测其
抗性基因不是来自亲本材料宁春 % 号"表 .#%
$#G"抗病基因遗传分析
接种条中 (( 后!亲本材料 % @& 对条中 (( 全部表
现抗病!而亲本材料铭贤 $HA 对条中 (( 全部表现感
病!说明 % @& 对条中 (( 具有抗性!而铭贤 $HA 不抗条
中 ((% 体细胞无性系 % @& 与铭贤 $HA 组配的杂交组
合 D$ 对条中 (( 全部表现抗病!说明 % @& 对条中 ((
的抗性受显性基因控制*% @&T铭贤 $HA 的 D" 群体中
$H& 株抗病!.% 株感病!经卡方检验"卡方值为 #Q#.%!
V值为 #Q&$H#!抗性基因的遗传符合由 $ 对显性基因
控制的 (b$理论比例!说明 % @& 携带 $ 个抗性基因%
据此分析可以得出!小麦体细胞无性系 % @& 对小麦条
锈菌条中 (( 的抗病性由 $ 对显性基因控制"表 H#%
..’$
核!农!学!报 "& 卷
表 F"!$ 份小麦体细胞无性系的主要农艺性状
%&’()F"D&31&5+,1,:382+&32/31!$ <9)&2/,:&8(,1)/
品种"系#
O1X29[M"3259#
株高
V315[U92LU[T;0
穗长
/1X395L[UT;0
有效分蘖
F239XPY9XY315[
结实小穗数
?Y2N939[PY9X91X
穗粒数"粒#
k9X593PY9X91X
千粒重
$### @N9X593e92LU[TL
生育期
GXJe[U Y9X2J:T:
宁春 % 号 &.Q#1< $"Q(< (Q"<; "#Q"< %&Q&< (&Q’1 $#%1
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!!注$不同小写字母表示在 #Q.R水平上差异显著%
EJ[9$ -1[125 [U9P109;J3705 fJ3Je9: 表 K"无性系 K BW 苗期和成株期对供试条锈小种的反应
%&’()K"V)/.,1/),07,:&8(,1&((31)K BW 2, 2)/2315 +&8)/,0/2+3.)+-/2&2/));(315 &1;&;-(2/2&5)/
苗期
?99:325LP[1L9
成株期
,:73[P[1L9
混合菌
Z2=9: X1;9P
条中 ($ 号
F21JlUJ5L($
条中 (" 号
F21JlUJ5L("
条中 (( 号
F21JlUJ5L((
水 $$ @%
?U72$$ @%
水 $$ @.
?U72$$ @.
水 $$ @’
?U72$$ @’
混合菌
Z2=9: X1;9P
# (T$#T"# " @(T$#T%# # # # # #
表 P"无性系 K BW 在陇南不同生态区的抗条锈性田间诱发鉴定
%&’()P"J1;-8);3;)123038&23,1,0+)/3/2&18)2, /2+3.)+-/2,0/,:&8(,1&((31)K BW 3129)03)(;2+3&(/&2
;300)+)12)8,(,538&(+)53,1/31?,151&1
品种"系#
O1X29[M"B259#
川道地区$
O139M1X91$
半山地区"
?902*0J75[125J7P
1X91"
高山地区(
]2LU 0J75[125
1X91(
高山地区%
]2LU 0J75[125
1X91%
% @& # $ T.T. "T$#T%# " T$#T"#
宁春 % 号 E25L;U75 % % T&#T$## % TH#T$## % TH#T$## % T%#T$##
铭贤 $HA Z25L=215 $HA % T&#T$## % T$## T$## % T&#T$## % T&#T$##
!!注$$ 天水市农科所甘谷试验站*"甘谷县白家湾乡东三十里铺村*(甘谷县古坡乡魏家坪村*%秦州区汪川良种场%
EJ[9$$ G15L7 D293: ?[1[2J5 JfF215PU72C5P[2[7[9Jf,LX2;73[7X13?;295;9P*"8-J5LP15PU232Y7 \231L9! +12621e15 [Je5! G15L7 ;J75[M! G15P7! IU251*(
d92621Y25L\231L9! G7Y9[Je5! G15L7 ;J75[M! G15P7! IU251*%8?99: 073[2Y32;1[2J5 f1X025 d15L;U715! c25lUJ7 -2P[X2;[! G15P7! IU2518
H.’$
!$# 期 小麦体细胞无性系变异及 % @& 抗条锈遗传分析
表 G"体细胞无性系 K BW 抗条锈性遗传分析
%&’()G"J19)+32&18)&1&(N/3/,029)+)/3/2&18)2, /2+3.)+-/231/:&8(,1&((31)K BW
亲本及组合
-J5JXY1X95[P15:
;XJPP;J0<251[2J5
世代
G959X1[2J5
D" 群体
D" YJY731[2J5
抗感分离比
W1[2JJfX9P2P[15;915: P7P;9Y[2<32[M
抗病株
W9P2P[15[Y315[P
感病株
?7P;9Y[2<39Y315[P
实际比
FU91;[713X1[2J
理论比
FU9[U9JX9[2;13X1[2J
卡方值
IU2*Po71X9
\3179
2值
2\1379
% @& V$ $’ #
铭贤 $HA Z25L=215 $HA V" # $H
% @&T铭贤 $HA % @&TZ25L=21$HA D$ $% #
% @&T铭贤 $HA % @&TZ25L=21$HA D" $H& .% (Q$$b$ (b$ #Q#.% #Q&$H
F"讨论
F#!"体细胞无性系变异
无性系变异中现多采用以 W" 变异的株系数占总
株系数的百分数统计变异频率% 为相互比较研究结
果!本研究也采用了这种统计方法% 实际上!这种方法
统计的变异频率显著偏高!而采用变异单株数占总群
体单株数的方法则反映了实际变异量% 沈秋泉等 &$%’
对大麦无性系变异的 & 个性状统计变异频率!采用株
系法的平均变异频率高达 H.Q(R!而采用单株法则为
$$QHR!前者比后者高出约 H 倍% 梁竹青等 &$.’对小麦
体细胞无性系的 A 个性状统计变异频率!采用株系法
的平均变异频率为 $’Q&R!用穗系法则为 $(QAR!而
用单株法则为 %Q$R!说明不同的统计方法产生不同
的变异频率% 本研究对小麦 ( 个品种 $($ 个 W" 株系
采用株系法的变异频率平均为 $"Q"R )".Q"R!而采
用单株法的变异频率平均为 %Q.R )HQ%R!二者之间
相差约 ( )% 倍% 但这两种指标在应用中有着不同的
功能和目的$以 W" 株系为基础计算的变异株系频率!
主要用以对各 W$ 供试材料的离体培养反应好坏进行
评估*以W" 单株为基础计算的单株变异频率除了反应
离体培养效率外!还用于指导今后W" 群体大小的设计
和育种程序安排*以W" 穗系为基础计算的穗系变异频
率有利于区分来源于同一块愈伤组织不同穗子所产生
的不同变异!小麦体细胞无性系变异可以发生在愈伤
组织的诱导(继代(分化培养的任何一个阶段!而且再
生植株往往是 " )( 株苗或更多连在一起形成一簇!移
栽成活后形成多个穗子!同一块愈伤组织上产生的穗
子可以发生不同的变异 &$.’ !因此按穗系种成 W" 穗系!
一方面可以区分不同的变异!同时可以避免不同变异
混合在一起而增加一代田间工作量% 本研究中按单株
收获!在W" 中种植成株系!无法区分穗系间的变异!这
在以后的育种工作中要注意!在无性系W" 中按穗系种
植!既可以减少以后的田间工作量!又可以区分不同穗
系间的变异%
分析 W" 中表现变异株系的相应 W$ 再生单株发
现!在 W$ 中!与供体亲本表现差异较明显的单株"如
植株矮化(叶片变小(穗长变小(结实率降低等#占变
异总数的 .&QAR! 而其它 %$Q$R的变异系来自 W$ 中
与供体亲本相差不大的单株!说明W$ 中表现出较大生
理损伤的再生植株在W" 株系中出现变异的可能性大%
但W" 中表现正常的株系也有相当一部分来自W$ 中表
现生理损伤较大的单株!说明这种生理损伤已得到获
复% 因此!根据无性系W$ 材料的表现可以进行有关性
状的评价和选育!选择的可靠性也较高!但这样会丢失
那些在 W$ 中与供体亲本表现一致!而在 W" 中表现变
异的材料% 由于小麦组织培养植株再生率总体上来说
比较低!获得再生植株比较少!所以!无性系W$ 中收获
的材料在 W" 中全部种植成株系进行有关变异性状的
观察和选育!避免从W$ 开始选育而造成的变异材料丢
失%
体细胞无性系变异表现在再生植株当代!但当代
表现的许多性状并不能传递到下一代!人们普遍认为
出现这种回复突变并不可遗传的现象与表观遗传和生
理方面的影响有关 &$H @$’’ % 因此!多数研究者一般从再
生植株第 " 代开始研究体细胞无性系的变异情况!大
多数W" 中表现出的变异性状能够稳定地遗传到W( 及
其以后的世代*另外!由于植物体细胞无性系同源染色
体间易发生较高频率的相同等位基因突变!即纯合突
变!表现在体细胞无性系再生植株当代!在以后的世代
中不分离!这是无性系变异稳定快的原因之一!也是植
物体细胞无性系变异的一个特点 &$&’ *但另外也有研究
者认为这种可遗传的变异可能是供体材料本身就存在
的变异 &$!$H’ % 本研究表明!小麦体细胞无性系中的大
多数变异能够稳定遗传到以后的 ( 个世代!有些 W" 中
’.’$
核!农!学!报 "& 卷
表现出的变异在以后的各世代中未出现分离!可能是
由于纯合突变而产生的结果!当然也不能排除供体材
料基因型本身的原因% 因此!在育种实践中!对 W" 中
表现突出的一致变异类型株系在W( 中重点观察!如果
不出现分离!则可进行品系鉴定(品种比较和多点试
验!加速品种选育进程!提高育种效率%
在体细胞无性系变异的研究中!大多数研究者一
般只对他们所需的某一目标性状的变异进行研究!因
而忽略了其他一些性状的变异% 而在作物育种中!除
了需要一些特异性状的材料外!更为重要的是能够得
到综合性状较为优良的品系以便直接可以在生产中利
用% 本项研究统计了 ( 个基因型的 $($ 个 W" 株系 H
个性状!结果表明!AHQ"R的株系同时发生了 " 个或 "
个以上的性状变异!其中 $ 个株系在 H 个性状上都发
生了变异% 这与沈秋泉等 &$%’在大麦上的试验结果相
似!他们观察了 HA 个 W" 株系的 & 个性状!结果所有无
性系均在多个性状上同时发生了变异!甚至存在 & 个
性状均发生变异的无性系株系!’"Q%HR的株系同时发
生 . )H 个性状的变异情况!B1XN25 等 &$’ (孙光祖等 &$A’
在小麦上也观察到类似的结果!且在谷子 &"#’ (高粱 &"$’
上也有类似的报道% 植物体细胞无性系变异广泛!在
一个株系"或单株#上可同时发生多个性状的变异!因
此不失为品种改良提供了机会%
F#$"体细胞无性系 K BW 的抗条锈遗传分析
条锈病"2#**.%.& 1/$.("$6.1M+1/+%= f8PY8B$./.*.#
是我国发生面积最广(危害最重的一种小麦病害% 甘
肃陇南地区则是我国条锈菌新小种的策源地!于 "##"
及 "##A 年全国小麦条锈病大流行!究其原因是条中
(" 和条中 (( 在甘肃的流行所致*以条中 ("(条中 ((
为代表的 ]j和水源致病类群是当前甘肃省及我国主
要条锈菌流行小种!特别是条中 ((!在甘肃省!从 "##(
年开始超过条中 ("!成为第一位流行小种 &""’ % 为了
实现小麦品种抗条锈性持久化!就必须实现小麦品种
抗条锈病基因的遗传多样化!不断创制(引进和收集抗
源!并对其抗病基因进行鉴定和分析研究!以掌握不同
抗病基因的抗性特点和遗传特点!才能为抗病品种的
培育提供丰富的抗源和广泛的基因选择余地!以提高
抗条锈病育种的科学性和预见性 &"(’ %
体细胞无性系 % @& 是以宁春 % 号小麦幼胚为外
植体进行离体诱导形成愈伤组织!愈伤组织继代培养
H 次后进行再分化培养而获得再生植株!经条锈病田
间诱发鉴选而育成抗条锈病小麦体细胞无性系变异新
品系 &$(’ % 本试验中经田间和室内接种鉴定表明!无性
系 % @& 对条中 (( 及水 $$ @%(水 $$ @.(水 $$ @’ 均
表现免疫!对条中 (" 号表现中抗!对条中 ($ 号感病!
总体抗性表现较好*从陇南不同生态区抗性鉴定结果
看!无性系 % @& 抗性表现较好*通过初步的遗传分析!
其抗锈性由 $ 对显性基因控制% 至于其是否携带新的
抗条锈基因及抗条锈机理!还需要做等位性分析和分
子标记检测等进一步的研究% 本研究的结果表明!体
细胞无性系变异无疑是进行抗条锈病种质资源创制的
一条途径*体细胞无性系 % @& 在对条中 (( 免疫及甘
肃陇南地区的抗锈表现良好!综合性状优良!因此是一
个极具应用价值的抗条锈资源材料%
K"结论
本研究对三个不同基因型小麦的幼胚进行培养产
生的无性系!在田间进行了农艺性状的鉴定筛选!研究
了小麦无性系变异的规律% 结果表明!体细胞无性系
变异存在较强的基因型依赖性!且因性状的不同而不
同!而且具有稳定速度快!后代出现超亲变异单株等特
点% 从这些无性系的 W. 中筛选出了 $" 份综合性状表
现突出的材料!对其中的无性系 % @& 的抗条锈性遗传
分析的结果表明其抗锈性由 $ 对显性基因控制% 本研
究为利用体细胞无性系变异进行小麦抗锈新种质的创
制及新品种选育提供了理论依据%
参考文献!
& $ ’!B1XN25 V>! ?;Je;XJf[dW8?J01;3J513\1X21[2J5-15J\93PJ7X;9Jf
\1X21<232[MfXJ0;93;73[7X9PfJXY315[20YXJ\9095[&>’8FU9JX9[2;13
15: ,YY329: G959[2;P! $A&$! H#".# $ %%( @%..
& " ’!孙振元!韩蕾!李银凤8植物体细胞无性系变异的研究与应用
&>’8核农学报!"##.!$A"H# $%’A @%&%
& ( ’!汪勋清!刘录祥8植物细胞工程研究应用与展望 &>’8核农学
报!"##&!""".# $H(. @H(A
& % ’!李晓玲!丛娟!于晓明!董英山8植物体细胞无性系变异研究进
展&>’8植物学通报!"##&!"."$# $$"$ @$"&
& . ’!韦彦余!赵民安!王晓军8植物体细胞无性系变异在植物性状改
良中的应用&>’8植物生理学通讯!"##%!%#"H# $’H( @’’$
& H ’!,U09: km! ,<:93N1X990,,8?J01;3J513\1X21[2J5 25 "B$./.*#6&+1/.>#6B8#8CC8D293: Y9XfJX015;9JfPJ01;3J59P&>’8
I9X913W9P91X;U IJ00752;1[2J5P! "##.! (("" @(# $%&. @%A"
& ’ ’!-J739W+8I159M293: 15: o7132[M;U1X1;[9XPJfPJ09YXJ02P25L
PJ01;3J513\1X215[PJfP7L1X;159&>’8?7L1XF9;U5J3JLM! "##H! &""
@(# $$A$ @$A(
& & ’!m9C8C5 \2[XJP939;[2J5 25 X9P2P[15;9"9$&-&$.& 7&%&%&11& =#*;?# &>’8IJ00752;1[2J5P25 1LX2;73[7X13
15: 1YY329: <2J3JL2;13P;295;9P! "#$#! ’."%# $HAA @’#%
& A ’!B99? j! ?7 ja! IUJ7 I?! B27 II! IU95 II! IU1JIV8
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1PP9PP095[Jf\1X21<232[M"W,V-# 15: & $$ ’ P20Y39P9o795;9X9Y91[P" ??W# 01XN9XP25
P939;[9: X9: XJ[X9P2P[15[PJ01;3J59P & >’8,fX2;15 >J7X513Jf
+2J[9;U5J3JLM! "#$"! $$ "$.# $ (.#" @(.$(
&$"’!O9X01-! ,5P1X2Zd! ,LX1e13Gk! W1Ne13W! ?U7N31,! F7[961
E8C5 \2[XJP939;[2J5 15: f293: X9PYJ5P9PJfPJ01;3J513\1X215[Y315[P
JfX2;9;\VW$$( fJX:XJ7LU[[J39X15;9&>’8V315[?2L51325L15:
+9U1\2JX! "#$(! & "%# $ 9"(.$A$ @9"(.$A.
&$(’!杨随庄!叶春雷!曹世勤8用无性系变异获得抗条锈小麦新品系
% @& 研究&>’8植物保护!"##&!(%"$# $%$ @%%
&$%’!沈秋泉!陈世明!徐忆中!俞申平!杨建明8大麦体细胞无性系二
代若干农艺性状的变异分析 &>’8浙江农业学报!$AA$!( "( # $
$$" @$$’
&$.’!梁竹青!高明尉!成雄鹰!刘国振8普通小麦体细胞无性系 W" 代
变异发生特点&>’8作物学报!$AA.!"$"$# $%A @.H
&$H’!+12X7 Z d! ,X907 S,! O15 ?[1:95 >8?J01;3J513\1X21[2J5 25
Y315[P$ ;17P9P 15: :9[9;[2J5 09[UJ:P & >’8 V315[ GXJe[U
W9L731[2J5! "#$$! H(""# $ $%’ @$’(
&$’’!k19YY39X? Z! k19YY39X] D! WU99j8/Y2L959[2;1PY9;[PJf
PJ01;3J513\1X21[2J5 25 Y315[P&>’8V315[ZJ39;731X+2J3JLM! "###!
%(""# $$’A @$&&
&$&’!张怀刚!陈集贤!胡含8小麦体细胞无性系G37 @$ 基因突变体的
遗传分析&>’8遗传!$AA’!$A"$# $"( @".
&$A’!孙光祖!王广金!陈义纯!张月学!唐凤兰!闫文义!李忠杰8小麦
抗赤霉病突变体的选育及其变异研究 &>’8核农学报!$AA.!A
"$# $$ @H
&"#’!刁现民!王鹏!智慧!陈振玲!段胜军!孙敬三8谷子体细胞无性
系变异及其在育种上的应用&>’8作物学报!"##"!"&"%# $%&# @
%&.
&"$’!王良群!王呈祥!白志良!杨伟!刘勇!武秀兰!侯丽萍8高粱体细
胞无性系变异的筛选与利用&>’8中国农学通报!"##H!"" "H# $
$.A @$H"
&""’!贾秋珍!金社林!曹世勤!骆惠生!金明安!张勃8警惕小麦条锈
菌条中 (( 号的流行与危害&>’8甘肃农业科技!"#$#!$"$# $($
@(%
&"(’!李振岐!商鸿生!中国农作物抗病性及其利用&Z’8北京$中国农
业出版社!"##.$". @’&
Y9)&27,:&8(,1&(Z&+3&23,1&1;*)1)238T1&(N/3/,129)V)/3/2&18)2,
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e2[U X9P2P[15;9[JP[X2Y9X7P[! eU2;U X9YJX[9: YX9\2J7P3Me1P:9[9X0259: 15: [U9D$ 15: D" L959[2;YJY731[2J5Pe9X9
;J5P[X7;[9: 25J;731[25L2#**.%.& 1/$.("$6.1(?PY /$./.*.1[P99:325LP[1L925 LX995UJ7P915: 1[1:73[P[1L925 f293:! PUJe9: [U2P3259
;J5f9XX9: 9=;9395[X9P2P[15;9[JeU91[P[X2Y9X7P[! 9PY9;213M200759[JF21JlUJ5L(("Ij((#! [U90125 9Y2:902;P[X2Y9
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X7P[15: U)N <,+;/$dU91[* ?J01;3J5133259* W9P2P[15;9[JeU91[P[X2Y9X7P[* G959[2;1513MP2P
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