全 文 ：辐照花粉促进普通小麦与窄颖
赖草属间杂交的研究
李桂英　王琳清　施巾帼
(中国农业科学院原子能利用研究所　北京　100094)
通过研究小麦基因型、γ射线辐照剂量、授粉时期等对普通小麦与窄颖赖草
( L eym us angust us)杂交结实率的影响和不同幼胚抢救方法 ,首次较为完善地建立了
运用核辐射促进普通小麦与窄颖赖草属间杂交的配套方法程序 ,即选用适宜小麦基
因型 J211 作母本 ,用适宜剂量 (5～9 Gy)的γ射线辐照窄颖赖草花粉 ,在适宜授粉时
期 (去雄后 1d、散粉前 2～3d)授粉 ;采用胚2愈伤组织二步成苗法进行幼胚抢救。
关键词 :普通小麦 　窄颖赖草 　属间杂交 　辐照花粉 　幼胚抢救
此文于 1998 年 12 月 31 日收到。
国家自然科学基金项目 (39470449)及国家“九五”攻关项目 9621312202201202 资助。
利用远缘杂交方法将小麦近缘种属的优异性状导入小麦是改良小麦品种、获得新遗传资
源的有效途径之一 ,近年来已取得巨大成就[1 ] 。但是 ,远缘杂交中克服杂交不亲和性、提高杂
种幼胚获得率仍是需要进一步研究的课题。克服杂交不亲和性的方法有多种 ,包括选择适当
亲本并注意正反交、采用特殊授粉方法、桥梁品种法、理化因素处理、柱头手术、离体授粉与试
管受精、体细胞融合等[2、3 ] 。克服了杂交不亲和性 ,还有远缘杂种夭亡的问题 ,利用组织培养
技术可有效解决这一问题[4 ] 。通常可采用两种方法进行幼胚抢救 :一是幼胚培养直接成苗
法 ;另一种是胚2愈伤组织两步成苗法。本文研究了利用γ射线促进普通小麦与窄颖赖草属间
杂交 ,获得更多杂种植株的综合方法技术。
1 　材料与方法
111 　供试材料
母本为普通小麦 (2n = AABBDD = 42) :J211 ,中国春 ;普通小麦亚种新疆小麦 (2n = AABB2
DD = 42) ,由本所提供 ;父本为窄颖赖草 (2n = NNNNNNXXXXXX = 84) ,由中国农业科学院作
物品种资源研究所提供。
112 　试验方法
1997 年 3 月 7 日～27 日分 3 期将母本播种于大田。散粉前 3～4d 人工剪颖去雄、套袋。
取散粉期窄颖赖草穗在本所标准农用60Co2γ射线辐照室进行辐照。辐照剂量为 5、9 和 15 Gy ,
剂量率为 0186 Gy/ min ,以未辐照的作为对照。授粉后约 115h 及 24h 分别向每朵小花滴 1 滴
75mg/ L GA3 。授粉后 13～15d 统计结实率。计算方法为 :
　　杂交结实率 ( %) = 所得种子数/ 杂交小花数 ×100
523　核 农 学 报　1999 ,13 (6) :325～329Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
进行幼胚抢救时 ,先将杂交种子用 70 %酒精浸 30s ,然后换 011 %HgCl2 消毒 7～10min ,用
无菌双蒸水冲洗 4 次 ,在实体解剖镜下 (10 ×)剥去种皮 ,取出幼胚。采用胚培养直接成苗法进
行幼胚抢救时 ,将幼胚盾片朝下接入 MS 培养基中在 25～27 ℃黑暗条件下培养 ,萌发后转入
光照条件下培养 (每天 12h 光照) 。采用胚2愈伤组织两步成苗法进行幼胚抢救时 ,将幼胚盾片
朝上接种于愈伤组织诱导培养基 (MS + 210mg/ L2 ,42D + 150mg/ L L2天门冬酰胺 + 300mg/ L ,
水解酪蛋白 + 3 %蔗糖) ,培养于 25～27 ℃黑暗条件下 ,出愈后每 4～5 周继代 1 次 ,并每次变
换 2142D 浓度 (1～4mg/ L) 。将继代 4 次的愈伤组织转入去掉 2142D 的 MS 培养基中分化。
将两种幼胚抢救方法获得的杂种植株分别于 10 月下旬和 11 月下旬移栽于温室 ,一个月后统
计成活率。
2 　结果与分析
211 　小麦基因型及辐照剂量对普通小麦 ×窄颖赖草结实率的影响
不同基因型小麦作母本 ,不同剂量γ射线辐照窄颖赖草花粉的杂交结果见表 1。由表可
见 ,不同小麦基因型对杂交结实率有很大影响。J211 作母本时结实率最高 ,0、5、9 Gy 辐照平均
结实率为 7185 % ;中国春次之 ,平均为 4151 % ;新疆小麦未结实。显然 ,在供试材料中 ,就结实
率而言 ,J211 是最佳基因型。
表 1 　小麦基因型及辐照剂量对普通小麦 ×窄颖赖草结实率的影响
Table 1 　Effects of wheat genotypes and irradiation doses on
seed setting in common wheat ×L eym us angust us
辐照剂量
Irradiation
dose
( Gy)
小麦基因型 Wheat genotype
J211
　
授粉小花数
No. of florets
pollinated
结实率 ( %)
　Seed setting
( %)
中国春
Chinese spring
授粉小花数
No. of florets
pollinated
结实率 ( %)
　Seed setting
( %)
新疆小麦
Xinjiang wheat
授粉小花数
No. of florets
pollinated
结实率 ( %)
　Seed setting
( %)
0 (CK) 1568 2181 1024 2124 1894 0100
5 1175 9119 866 5120 1161 0100
9 2062 10191 1436 5171 1081 0100
15 1348 1193 1227 0198 1379 0100
合计 (0、5、9)
Total
4805 7185 3326 4151 48156 0100
　　表 1 结果还表明 :用 5 Gy 和 9 Gyγ射线辐照父本花粉非常明显地提高了杂交结实率。如
J211 ×窄颖赖草组合 ,9 Gy 辐照杂交结实率为 10191 % ,比对照提高了 8110 % ;中国春 ×窄颖
赖草组合 ,9 Gy 辐照杂交结实率比对照提高了 3147 %。两组合中 5 Gy 和 9 Gy 处理差异不明
显。在结实组合中 ,15 Gy 处理均明显降低了杂交结实率。上述结果表明 ,低剂量γ射线辐照
花粉可以克服小麦与窄颖赖草的杂交不亲和性 ,提高结实率。5 Gy 和 9 Gy 均为适宜辐照剂
量 ,而就结实率而言 ,9 Gy 的辐照效果又优于 5 Gy ,为最佳剂量。
212 　不同授粉时期对杂交结实率的影响
研究表明[5 ] ,雌蕊发育的成熟程度对小麦远缘杂交的结实率有很大影响。为了解普通小
麦与窄颖草属间杂交最适宜授粉时期 ,本文研究了去雄后不同时期授粉的杂交效果 ,结果见表
623 核　农　学　报 13 卷
2。由该表可见 ,J211 去雄后 1～ 3d 授粉均可结实 ,但以去雄后 1d 授粉结实率最高 ,达
10191 % ;中国春也是在去雄后 1d 授粉结实率最高 ,为 5141 % ,但去雄 2d 后授粉结实率急剧
下降 ,仅为 013 %。这可能与不同基因型小麦的发育速度有关。J211 较中国春发育迟缓 ,柱头
可在较长时间内保持接受花粉的能力 ,而中国春柱头在去雄 2 天后很快变干。本研究在小麦
散粉前 3～4d 去雄 ,去雄后 1d 柱头尚多处于嫩龄阶段。可见 ,适当提前授粉有利于提高普通
小麦 ×窄颖赖草结实率。此外 ,了解不同基因型小麦的发育特点 ,在适宜时期内授粉 ,有利于
克服杂交不亲和性 ,提高远缘杂交的效率。本研究中 ,J211 以去雄后 1～2d 授粉为宜 ,但以去
雄后 ,1d 授粉效果最好 ;中国春以去雄后 1d 授粉为宜。
表 2 　不同授粉时期对杂交结实率的影响
Table 2 　Effect of pollination periods on seed setting
组合与处理
Combination
& treatment
去雄后天数 Days after emasculation
1
授粉小花数
No. of florets
pollinated
　
结实率
Seed
setting
( %)
2
授粉小花数
No. of florets
pollinated
　
结实率
Seed
setting
( %)
3
授粉小花数
No. of florets
pollinated
　
结实率
Seed
setting
( %)
4
授粉小花数
No. of florets
pollinated
　
结实率
Seed
setting
( %)
J211 ×窄颖赖草 (CK) 1568 2181 276 2189 78 0100 — —
J211 ×L . angust us (CK)
J211 ×窄颖赖草 (5 Gy) 1175 9119 476 1123 104 0100 276 0100
J211 ×L . angust us (5 Gy)
J211 ×窄颖赖草 (9 Gy) 2062 10191 595 2135 492 1183 108 0192
J211 ×L . angust us (9 Gy)
中国春×窄颖赖草 (5 Gy) 866 5120 86 0100 412 0124 — —
C. S ×L . angust us (5 Gy)
中国春×窄颖赖草 (9 Gy) 1436 5171 814 0161 — — — —
C. S ×L . angust us (9 Gy)
213 　杂种幼胚抢救
21311 　胚培养直接成苗法进行幼胚抢救 　将不同剂量γ射线辐照花粉获得的普通小麦 J211
×窄颖赖草杂种幼胚接种于 MS 培养基中 ,培养 1 周后幼胚开始萌动 ;3 周后部分幼胚发育成
小植株 ;4 周后统计幼胚萌动率、成苗率 ,结果见表 3。结果表明 ,辐照花粉对杂种幼胚培养有
一定影响 ,较低剂量 (5 Gy 和 9 Gy)对杂种幼胚萌动有较明显的促进作用 ,而对成苗略有促进作
用。采用幼胚培养直接成苗法进行幼胚抢救 ,共培养 0、5、9 Gy 43 个幼胚 ,平均成苗率为
18161 % ,即 18161 %的幼胚抢救成功。
21312 　胚 ———愈伤组织两步成苗法进行幼胚抢救 　将 0、5、9 Gy 处理共 11 个杂种幼胚进行
了愈伤组织的诱导 ,建立了杂种无性系 ,并对愈伤组织进行了分化培养 ,结果见表 4。由表 4
可见 ,辐照与对照杂种幼胚均可诱导出愈伤组织 ,且出愈率无明显差异。但观察中发现 ,辐照
花粉使杂种幼胚出愈时间延迟 1 周以上。
将继代 4 次后的愈伤组织转入分化培养基 ,约 1 周后开始出现绿点 ,3 周后达分化高峰。
由表 6 可见 ,对照幼胚愈伤组织分化力最强 ,平均每块愈伤组织分化 10 株 ,但移栽后绝大部分
死亡 ,移栽 1 个月后 ,成活率仅 3162 %。9 Gy 处理分化力较低 ,平均每块愈伤组织分化 516
株 ,但移栽后成活率高 ,达 8914 %。利用胚2愈伤组织两步成苗法进行幼胚抢救 ,0、5、9 Gy 共培
723　4 期 辐照花粉促进普通小麦与窄颖赖草属间杂交的研究
养 11 个幼胚 ,3 个幼胚经愈伤组织产生大量植株 ,即 27127 %的幼胚抢救成功。
表 3 　胚培养直接成苗法进行幼胚抢救的结果
Table 3 　Immature embryo rescue through embryo culture
项目
Item
剂量 Dose ( Gy)
0 (CK) 5 9 15 合计 Total (0 ,5 ,9)
培养胚数 24 4 15 2 43
No. of embryo cultured
萌动胚数 4 1 7 0 12
No. of embryo germinated
萌动率 16167 25100 46167 0100 27191
Germination rate ( %)
成苗数 4 1 3 0 8
No. of plantlets
成苗率 16167 25100 20100 0100 18161
Percentage of embryo
developing plantlets( %)
表 4 　利用胚2愈伤组织两步成苗法进行幼胚抢救的结果
Table 4 　Immature embryo rescue through embryo2callus culture
剂量
Dose
( Gy)
愈伤组织诱导
Callus induction
培养胚数
No. of embryoes
cultured
出愈数
No. of Calli
　
出愈率
Callus induction
( %)
愈伤组织分化
Callus differentiation
愈伤组织块数
No. of Calli
　
分化力 (株/ 块)
Differentiation ability
( Plant/ mass)
移栽成活率
Survival rate
after transplant
( %)
0 3 1 33133 22 1010 3162
5 2 1 50100 1 010 -
9 6 2 33133 22 516 8914
合计 Total 11 4 36140 45 714 -
比较两种幼胚抢救方法明显可见 ,利用胚2愈伤组织两步成苗法幼胚抢救的成功率高 ,且
可获大量植株 ,而利用胚培养直接成苗法进行幼胚抢救的成功率较低 ,且所得小植株细弱 ,移
栽不易成活。说明胚2愈伤组织两步成苗法是利用辐照克服杂交不亲和性 ,促进普通小麦与窄
颖赖草属间杂交研究中进行幼胚抢救的适宜方法。
3 　小 　结
通过对小麦基因型、辐照剂量、授粉时期以及幼胚抢救方法等方面的研究 ,首次较为完善
地建立了运用核辐射促进普通小麦与窄颖赖草属间杂交的方法程序 :
(1)选择适宜小麦基因型 J211 作母本。
(2)选择适宜辐照剂量 5～9 Gy 辐照父本花粉。
(3)在适宜授粉时期授粉。在去雄后 1d ,散粉前 2～3d 授粉 ,结实率最高。
(4)采用胚2愈伤组织两步成苗法进行幼胚抢救。
参 考 文 献
1 　Jiang J , Freibe B , Gill B S. Recent advances in alien gene transfer in wheat , Euphytica. 1993 ,73 :199～212
823 核　农　学　报 13 卷
2 　蔡旭主编. 植物遗传育种学 (第二版) . 北京 :科学出版社. 1988 ,427～453
3 　杨平华 ,等. 利用理化因素克服植物自交、杂交不亲和性 ,核农学通报. 1989 ,10 (4) :190～192
4 　李浚明编译. 植物组织培养教程. 北京 :农业大学出版社 ,1992 ,209～247
5 　孟金陵. 现代遗传学丛书—植物生殖遗传学. 北京 :科学出版社. 1995 ,296～358
ENHANCEMENT OF INTERGENERIC HYBRIDIZATION BETWEEN COMMON WHEAT
AND Leymus angustus BY MEANS OF POLL EN IRRADIATION
Li Guiying 　Wang Linqing 　Shi Jinguo
( Instit ute f or A pplication of A tomic Energy , CA A S , Beiji ng 　100094)
ABSTRACT
Procedure for enhancing intergeneric hybridization bet ween common wheat T. aestivum
and L . angustus by means of pollen irradiation was establ ished through studying on wheat geno2
types , irradiation doses , periods of poll ination and immature embryo rescue method. The proce2
dure includes selecting suitable wheat genotype J211 as female parent , irradiating L . angustus
pollen with appropriate doses ( 5～9 Gy) of gamma rays , poll inating during optimal period ( 1
day after emasculation or 2～3 days before pollen shedding) and rescuing immature hybrid em2
bryoes using embryo2callus culture method.
Key words : T riticum aestiv um , L eym us angust us , intergeneric hybridization , pollen irradi2
ation , immature embryo rescue
923Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
1999 ,13 (6) :325～329