全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
　文章编号 :100028551 (2002) 0520264204
小麦花培突变体新品种川辐 5 号
的选育及相关技术研究
宣　朴1 ,2 　尹春蓉2 　岳春芳2 　瞿世洪2
(11 四川大学生命科学学院 ,成都　610064 ; 21 四川省农业科学院生物技术核技术研究所 ,成都　610066)
摘 　要 :用 150Gy 的60 Coγ射线诱变处理 (绵阳 882334 ×88211525) 杂交当代干种子 ;从
MF2 代中选择优良单株为供试材料 ,以MW14 和改良MS 为基本培养基进行离体花药
培养 ,获得 MH1 代纯合二倍体花粉株系 ;1996 年选育出遗传稳定、综合性状优良的花
培突变体新品系 6086 及其姊妹系 6085 和 6087。2002 年新品系 6086 通过四川省农
作物品种审定委员会审定 ,命名为川辐 5 号。表明利用辐射诱变并结合花药培养 ,可
有效地缩短小麦育种周期 ,提高辐射育种效率。
关键词 :60 Coγ射线 ;辐射诱变育种 ;花药培养 ;小麦
收稿日期 :2002207205
项目资助 :本研究承“九五”、“十五”国家科技部和四川省科技厅农作物育种攻关项目资助。
作者简介 :宣朴 (1964～) ,男 ,上海市人 ,副研究员 ,博士 ,研究方向为植物胚胎发育与生殖工程学
小麦辐射诱变育种与花药培养技术有效的结合 ,不仅可以保留辐射诱变育种固有的特点 ,
同时还可以将育种周期缩短 3～4 个世代 ,提高育种效率。我们在建立小麦辐射诱变结合花药
培养的育种体系基础上 ,选育出四川省第一个小麦花培突变体新品种 —川辐 5 号。本文就川
辐 5 号的选育及一些相关技术进行探讨。
1 　材料处理和品种选育
111 　辐射诱变处理
1992 年以绵阳 882334 为母本 ,88211525 为父本 ,杂交组配 ,获得杂交种子 ;同年 10 月中旬 ,
采用 150Gy 的60 Coγ射线急性照射处理当代杂交干种子获得 MF1 代 ,种植于大田。
112 　花药培养
1994 年从 MF2 代中选择优良单株为供试材料 ,通过醋酸洋红镜检并建立供试材料穗部形
态发育与花粉粒发育阶段的关系 ,对花粉粒发育居单核中、晚期阶段的花药按常规无菌操作进
行离体培养。脱分化培养基为 :MW14 + 2 ,42D 2mgL - 1 + KT 015mgL - 1 + 蔗糖 9 % ,再分化培养基
为改良 MS + NAA 015mgL - 1 + KT015mgL - 1 + 蔗糖 3 %。壮苗培养基为 :改良 MS + 蔗糖 3 %。脱
分化培养为暗培养 ,最初 3d 的温度为 30 ℃,以后降至 28 ℃;再分化培养为光培养 ,前期可对愈
伤组织进行短期的低温处理 ,以后培养温度为 25～26 ℃,2000Lux ,光周期 11hΠd ;壮苗培养温度
保持在 23～25 ℃;越夏保苗温度为 15～18 ℃,弱光[1 ] 。
462　 核 农 学 报　2002 ,16 (5) :264～267Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
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113 　品种选育
1996 年从获得的 MH1 代纯合二倍体花粉株系中 ,经过选择鉴定 ,选育出遗传稳定、综合性
状优良的花培突变体新品系 6086 及其姊妹系 6086 和 6087。1997～2001 年 ,新品系 6086 分别
通过本所品比试验、四川省小麦区试和生产试验 ,2002 年通过四川省农作物品种审定委员会
审定 ,命名为川辐 5 号 ,成为四川省第一个通过辐射诱变和花药培养技术选育的小麦新品种。
2 　结果与分析
211 　小麦突变体后代植株的穗部形态与花粉粒发育的关系
通过60 Coγ射线急性照射处理获得的小麦突变体后代 (MF2 ) ,其穗部形态发育和花粉粒发
育阶段的关系较之常规杂交后代 (F2 ) 有所不同。进行大规模的花药培养 ,必须在醋酸洋红镜
检的基础上建立供试材料穗部形态发育与花粉粒发育阶段的关系 ,以便及时采集花粉粒发育
居单核中、晚期阶段的花药以供培养。试验表明 ,小麦与水稻不同 ,无法从小穗颖壳外观判断
内部花粉粒发育的进程 ,而穗部顶端距旗叶叶耳的长短则可作为判断其内部花粉粒发育阶段
的有效指标之一。从表 1 可见 ,大多数组合当穗部顶端与旗叶叶耳的距离为 6～8cm 时 ,其内
部花粉粒的发育刚好到单核中、晚期阶段。因此 ,四川小麦突变体后代植株的穗部顶端距旗叶
叶耳的长短可作为一个界定内部花粉粒发育有效指标。
表 1 　小麦突变体后代植株的穗部形态与花粉粒发育的关系
Table 1 　Correlation between the development stages of anther pollen and the morphology
of young spike of wheat mutant plants
组合名称 (MF2)
combination (MF2)
穗部顶端与旗叶叶耳的距离
distance of the top of young spike to the blade ears of boot leaf (cm)
3 4 5 6 7 8 9 10
绵阳 882334 ×88211525
Mianyang 882334 ×88211525 Bi P LUP LU MULU MU FU ⅡMU EU Ⅰ
10931 ×3295 Bi P
LU
LU LU MU MU
EU Ⅱ
MU
EU Ⅰ
3295 ×绵农 4 号238
3295 ×Mianong No. 4238 Bi P LUP LU MU MU EU Ⅱ EU Ⅰ
核生 2 号×3219
Hesheng No. 2 ×3219 Bi P
LU
P
LU MU MU EU Ⅱ EU Ⅰ
绵阳 26 ×3219
Mianyang 26 ×3219 Bi
P
LU
LU LU
MU
LU
MU
EU Ⅱ
MU
EU Ⅰ
注 :表 1 中的数据仅为 3 年 30 组数据中的一部分。每个组合的植株采集 1 个主穗和 1 个分蘖穗进行花粉拉醋酸洋红镜检观
察。EU Ⅰ:单核早期Ⅰ; EU Ⅱ:单核早期Ⅱ;MU :单核中期 ;LU :单核晚期 ;P :前有丝分裂 ;Bi :以核期
Note :The data in table 1 were parts of the collection in past three years. Anthers from spikes of the primary tiller and from one secondary tiller
of healthy donor plants were collected in each combination and identified microscopically after staining the anther in a drop of aceto2car2
mine. EU Ⅰ: Early uninucleate stage Ⅰ; EU Ⅱ: Early uninucleate stage Ⅱ; MU :Miduninucleate stage ; LU :Late2uninucleate stage ;
P :Premitosis stage ; BU :Bionucleate stage.
212 　多效唑对越夏期间小麦花粉植株的影响
由于四川特定的地理气候因素 ,小麦花粉植株形成时正值夏季 ,临正常移栽有 5 个月之
久。因此 ,确保花粉植株在试管中安全越夏就成为进行四川小麦单倍体育种的关键步骤之一。
在壮苗培养基中加入适量的多效唑 (Met) ,不仅可降低试管植株的高度 ,有效的解决花粉植株
562　5 期 小麦花培突变体新品种川辐 5 号的选育及相关技术研究
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徒长的问题 ,减少越夏期中途剪叶、更换培养基的程序 ,还可以增强根系活力。
从表 2 可以看出 ,当壮苗培养基中多效唑的含量为 110mgL - 1时 ,花粉植株的根系表现最
佳 ,不仅根系发育良好 ,而且植株高度适中 ,并可保证今后小麦花粉植株的移栽率达 95 %以
上。当植株长出完整的根系后 ,如将培养环境温度控制在 15～18 ℃左右 ,改强光照为弱光照 ,
便可达到四川长期越夏控苗的要求。当壮苗培养基中多效唑的含量过高 ,试管花粉植株表现
为根系过于肥大 ,尽管植株高度得以控制 ,但移栽时反而容易烂根 ;而当壮苗培养基中多效唑
的含量过低 ,试管花粉植株表现为根系过于纤细 ,并且达不到降低植株高度的目的。
表 2 　多效唑对小麦试管花粉植株的影响
Table 2 　Effect on pollen derived plantlets of wheat in tuber of Met in strengthening medium
壮苗培养基中多效唑的含量 (mgL - 1)
The content of Met in strengthening medium(mgL - 1)
0 013 016 110 115
花粉植株数量
number of pollen2derived plantlets 75 68 68 82 78
植株平均高度
average height of the pollen2
derived plantlets(cm)
2015 1811 1411 1312 1015
根系发育
development of the root system
纤细
fine
纤细
fine
一般
normal
健壮
strong
肥大
fat
移栽成活率
survival ratio of transplantation ( %) 7210 7510 8318 9511 7915
　　注 :表 2 为 350 个试管花粉植株移栽前平均统计数据
Note :The average data were obtained from the statistical analysis of 350 pollen2derived plantlets before transplantation.
213 　川辐 5 号的主要特征特性
川辐 5 号的主要特性是 :春性、早熟 ,全生育期 188d 左右。幼苗直立 ,生长势旺 ,分蘖中
等 ,茎秆粗壮 ,耐旱、抗倒伏 ,株高 90cm 左右 ,遗传稳定 ,适合四川全省种植。穗长方形 ,白壳 ,
短芒 ,退色落黄好 ,易脱粒。穗大粒大 ,穗粒数 40 粒以上 ,千粒重 50g 左右。籽粒红黄色 ,半角
质 ,卵圆形 ,腹沟浅 ,饱满 ,色泽好。2001 年经国家粮食局成都粮油检测分中心测定 ,容重 814gΠ
L ,湿面筋 2918 % ,粗蛋白 1312 % ,Zelenys 沉降值 3010ml ,达到国家中筋优质小麦标准。四川省
农科院植保所多年抗病性鉴定为中抗条锈病、中抗白粉病。1998～2000 年两年省区域试验平
均产量 510415kgΠhm2 ,比对照平均增产 617 % ;两年省区试高产点分别达到 6300kgΠhm2 和
7140kgΠhm2 。2000～2001 年 ,全省生产试验中 ,平均产量为 449616kgΠhm2 ,比对照川麦 28 平均
增产 712 %。1999～2000 年 ,在什邡县示范种植 14hm2 ,平均产量 5475kgΠhm2 ;在青神县试种
7hm2 ,平均产量 4650kgΠhm2 。
3 　讨 　论
实践证明 ,通过花药培养获得的小麦花粉植株 90 %左右为单倍体和纯合二倍体。经单倍
体加倍得到的纯合二倍体可将供试杂种花药的两个亲本的基因型的各种重组类型 1 次纯合 ,
使得隐性优良性状便于选择。不同组合来源的愈伤组织其遗传型、表型各异 ,而每 1 块愈伤组
织分化出的可育性加倍单倍体 —纯合二倍体花粉植株 ,即为一遗传稳定的株系 ,因此 ,常规辐
射诱变育种结合花药培养可以缩短 3～4 个世代获得遗传稳定的小麦新品系 ,川辐 5 号的成功
662 核　农　学　报 16 卷
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选育证明了这一点。研究证明 ,进行结合花药培养的小麦辐射诱变育种时应着重以下几个方
面。
11 急性辐照引起的有益突变的机理在于生物体的 DNA 结构在受到辐射伤害后会发生修
复 ,在修复过程中由于发生差错而引起突变。事实上 ,辐射损伤的程度与有益突变产生的频率
并无直接关联 ,生物体辐射损伤及修复的现象可表现在植株、细胞和分子等各个水平上[2 ,3 ] 。
试验表明 ,同一个组合 ,未经辐射处理的比辐射处理的材料其花药培养绿苗诱导率往往要高
些。因此 ,在保证一定诱变频率的前提下 ,用适当的低剂量进行辐射诱变 ,既可保证达到扩大
遗传变异谱的目的 ,又有利于进行花药培养[1 ] 。
21 利用花药培养进行小麦品种选育 ,由于规模较大 ,不可能在花药接种前对每一份供试
材料的花粉发育状况进行镜检。因此 ,必须将供体植株穗部形态发育与内部花粉粒发育之间
的关系建立一种较为紧密的对应模式 ,以便及时采集供试材料。我们发现小麦幼穗顶部距旗
叶叶耳的距离最能反映供试材料内部花粉粒发育的进程。
31 四川小麦花培育种最为关键的一点是使试管花粉植株能够安全地长期越夏。研究证
明 ,在进行花粉植株壮苗培养时 ,壮苗培养基中添加适量的多效唑 ,不仅可以降低植株高度 ,减
少中途更换培养基、剪叶等工作环节 ,还可以促进根系的发育 ,提高移栽成活率。
参考文献 :
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THE BREEDING OF A WHEAT MUTANT POLLEN2DERIVED VARIETY CHUANFU No. 5
AND THE RELATED TECHNIQUES
XUAN Pu1 ,2 　YIN Chun2rong2 　YUE Chun2fang2 　QU Shi2hong2
(11 College of Life Science , Sichuan University , Chengdu , Sichuan prov. 　601164 ;
21 Institute of Biological & Nuclear Technology , Sichuan Academy of Agricultural Sciences , Chengdu , Sichuan prov. 　610066)
ABSTRACT :With the treatment of 150 Gy 60 Co2γ irradiation to the dry F1 ( Mianyang 882334 ×882
11525) hybrid seeds and the donor plants chosen from MF2 , wheat anther culture was made based
on MW14 and modified MS media and the pure diploid lines of MH1 derived from anther pollen
were obtained. In 1996 ,the new mutant line 6086 and its sibling lines ,6086 and 6087 , were select2
ed and bred successfully. In 2002 ,the mutant pollen2derived line 6086 was denominated as Chuan2
fu No. 5 by Sichuan Crop Variety Identif ication Committee and became the first mutant variety
via anther culture of wheat in Sichuan. The success of Chuanfu No. 5 shown that combining radi2
ation induction and anther technique could shorten the breeding period and increase the eff iciency
of breeding of wheat.
Key words :60 Coγ2ray; irradiation breeding; anther culture ; wheat
762Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2002 ,16 (5) :264～267