全 文 ：核 农 学 报 的 , 么 一
注 “ 滩 介 彻川 如 之。口 探 才亡“
小麦幼穗培养的植株再生及变异
郑企成 朱耀兰 陈文华
中国农业科学院原子能利用研究所 北京
对 个基因型冬小 麦护 颖分化 期 的幼 穗进行诱 导培养 , 愈伤组 织 诱导率 接近
经 余天继代培养后 再生植株 , 再生率达 一
。 将 代植株移入
田 间 , 在 株植株中观察到育性 、 株高
、 抽柯期 、 穗形 、 芒形 、 籽拉 大小 、 形状
和颜 色 、 颖 色和腊性 等广 泛 变异 。 经 测 定 , 籽拉 一淀扮酶和醉溶蛋白 也 出 现 变
异 。 个不 同基 因型 的 变异须率不等 , 各性状 的变异频 率也不相 同 。
关健词 冬小麦 再 生植株 变异
箭 古目勺 口
应用体细胞无性系变异扩大变异来源 , 改 良植物 , 已越来越受到遗传育种学家的重视
。
近年来 , 随着培养技术的改进 和发展 , 许多有重要经济价值的植物体细胞无性系变异的研究
取得了进展
。
有关小麦体细胞无性系变异中的重要农艺性状变异 , 已有若干 报 道
等 截 等
、
〔“ ’ ‘ , 但仅限于较 少几个基因型 为探讨不同基因型 小麦的体 细
胞无性系变异 , 本文利用幼穗培养的方法再生植株 , 研究其当代的变异 。
材 料 和 方 法
试验材料为 个不同基 因型冬小麦 原冬 、 农大 、 、 京 花
、 、
小红芒 、
大白芒 、 丰抗 京花
、
京花 、 农大 。 取护颖分化期幼穗诱 导培 养 ‘ 。 培 养 前 用
升汞表面消毒 分钟 , 无菌条件下剥取幼穗接种在 附加 , 一 的培养基上 , 黑
暗下 ℃恒温诱导培养 。 愈伤组织在诱导培养 基 中 次继代 , 然后转入无激素 培养 基 中
再生
。 ’
再生植株当年秋季移栽于 田间 , 单株收获考种 , 内容包括育性 、 株高 、 抽穗期 、 穗形 、
芒性 、 籽粒性状
、
颖色和腊性等 。
育性、 以每个小穗的第一和第二小花结实性为依据 , 分全育 以上结实 、 部分不
育 以卞结实 和全不育
。
株高 与对照平均株高的差值是对照株高标准差的 一 倍 , 则视为假定变异株 ,
典文予 年 月 日收到
叻 核 农 学 报 , 誉
抽穗期
‘
月 。
一
前和 月 口后抽穗的各为一个抽穗期等级 , 此间每三天为一个等级 。
籽粒 一淀粉酶测定 采用修改过的 方法 〔。 。 取农大 的 个 再 生
植株 , 每株 个籽粒 , 表面消毒后从中间横向切 成两半 , 带胚一半供以后种植 , 带胚乳一半
用于筛选鉴定 。 筛选培养基成分为 , 琉拍酸 钠 二 ,
淀粉和 琼脂
。
高庄灭菌后加人 从 过滤灭菌的 人。扣充 分混合后分装于
直径 的培养皿 内 , 每皿 。 带胚乳的一半横切面朝下接种于该 培养基 上 ℃下
培养 小时后 , 用 指示剂 含 和 的 溶液 浸 没培养基表面
显色
。 测量胚乳四周 出现的白色晕圈直径 , 小于对照平 均直径一半的 , 即 视为假定 的 ,
不敏感变异体 , 大于对照平均直径一半的 , 作为假定的 。极敏感变异体
醇溶蛋 白的测定参照 。 。 等的电泳方法 〔合 。 农大 和 农大 各 测 株 , 每 株
一 粒
·
, 如前述那样切 成两半 , 带胚一半供种 植 , 另一半研磨后用 川 乙醇提取 小
时后加等量 尿素 , ℃恒温下过 夜 , 然后离心 , 取澄 清液点样 。 点样前 , 聚丙烯酸胺凝
胶板用 乳酸钠缓冲液预 电泳 分钟 电 压 电流 , 点 样时样本加适量
甲基绿后滴凝胶板上 , 在
, 下 电泳 小时 。 电泳后胶板用 三 氯乙酸固定 , 加
考马斯兰 。 。染色
。 每块凝胶板设两条对照
一
实生苗种子 。
结 果
一 不同基因型小麦幼穗培养和植株再生
从表 可见 , 个基因型小麦护颖分化期幼穗的愈伤组织诱导 率几乎是 , 不同基因
型 间看不出差异 , 但其状态和再生能力不同
。 有些基因型 如京花 、 农大 形成结构致
密的愈伤组织 另一些 如小红芒 、 大 白芒 则结构柔软松散 , 再生植株健壮 , 根系发达 ,
移栽和越冬后成活率明显高于前者 。
二 , 再生植株 农艺性状变异
育性 个基因型再生植株的育性普遍下降 大白 芒除外 , 其中农 大 和 的再
生植株中 , 分别 走匕现 和枉 的部分不育株 , 丰抗 和 的再生植株 中 , 各出现 株
不育株 , 所有 株再生植株 中 , 部分不育株 占 。
株高 表 表明 , 所有基 因型 的再生植株株高变幅 加宽 , 除京花 和大白 芒外 , 其它 个
基 因型 , 株高变异系数大于各 自对照 , 如 见图 版 一
。
有 个基因型的 植株加
以上矮化 , 全部 植株 中有 的单株矮化
。 株高矮化是 代植株群 体中普遍出现
的现象
。 ‘
抽穗期 大白芒 代 中发现 个比对照早熟一个等级的单株 , 除京花 外 , 几乎所有基
因型都出现少量晚熟单株 。 、 农大
、
京花
、
小红芒和大 白芒的 代中出现的晚熟
单株仅差一个等级 。
籽拉性状 从表 可见 , 个基因型再生株结实的籽粒性状发生了变异
‘
无变异的基因型
未列入表内
。 这些变化包括红粒变白粒 , 籽粒变大或变小 , 形状 由长园变园形等几类 、 按
个基因型所有 植株计算 , 籽粒性状变异频率达 。 再生 株籽粒形状 大小变异
见图版 一
馋形和芒性 穗形变异不普遍
· ‘ 个基因型 中 , 大 白芒的再生植株巾出
一
现 株穗形明显
,期
州 自 州‘ 冲
一一一一
一
小窦幼穗培养的植株再生及变异
不同甚因型小麦幼抽培养和植株再生表
,
,
外植体数 愈伤组织诱导 再生培养愈伤组织,
愈伤组织植株再生
‘ 食 ‘
岌 厂
数一块一
一一
数气一
出愈数 日 龄
,白入己二叮‘诬,︸
盛
,山‘五,月‘,峥︸,介‘,︺,勺幽
‘人
,
二原冬 号
农大
京花 号
频 率
肠
,匕岛‘︶,‘︸
台、︸吐氏口山尺印一,白︺占‘,,五孟
小红芒
大白芒
丰抗 号
京花岭卜
肠‘一匕甘匀。几介山‘一
京花 号
农大 一
。
诱导串
脸
曰盆 一 一一一一 日匕一一一 一 ‘ 二‘一一 一 盆一一一
一山一 一 召一一 一一 一 一 一 一
份
乒
大的单株 , 穗形变异约 占 , 占所有基因型再生植株的 。 芒 性变异也不 普遍 , 仅
的 , 中出现 株短芒变异 图版 一 。 芒性变异同时伴随着穗形 变异 , 短芒变异株的
穗均呈长方形 , 不同于亲本的纺锤形 。
颖色和腊性 个基 因型 中发现有颖色和腊性变异 , 农大 为腊质型 , 颖壳呈黄色 , 再
生植株中出现 株灰色颖壳无腊质变 异株 一 。 小 红芒为红颖色 , 再生株出现 株
黄颖色变异株 。 黄颖色大白芒的 , 代中发现 株红颖壳色 变异株 。 这类 变异 占所 有基因型
植株的 。
三 再生植株籽粒 一淀粉醉
、
醉溶蛋白变异
一淀粉酶 农大 实生苗种子的糊粉层 , 一淀粉酶产生的糖晕圈直径为 士 ,
所有测定的籽粒中 , 均未发现有 极敏感型的变异 , 但是 在 一 株中 , 发现籽粒糖晕
圈直径分别为 、
、 、 、 的 个 不敏 感变异 体 图 版 一 , 其 中 一 一 和
一 一 两个单粒 已获得后代种子 。
醇溶蛋白 农大 和农大 再生植株的籽粒醇溶蛋白谱带变异测定结果列于 表 无
变化的籽粒未列入 从表 可见 , 两个基因型再生植株籽粒 醇溶蛋白谱带 发生了变异 , 大
核 农 学 报
‘ ” 卷
休上分三种类型 亲本特异性蛋 白谱带消失 强度发生变化 出现新的谱带 。 这些变异有的
表现为单株的所有种子都一样 , 如农大 的 一
、 一 、 一 和 一 图版
, 另一类只是在单株中某个籽粒出现变异 , 如农大 的 一 , 其中只有一 个籽粒
的谱带巾出现新谱带 。 此外 , 也有不发生任 何变异的 , 如农 大 的另三个再生植株 , 其
种子的醇溶蛋 白谱带与亲本谱带相同 。 两个基因型的变异频率的差异很大 , 农大 的 个再
生植株的 粒籽粒 , 每粒平均发生的变异数 为 , 而农大 的 个再生 植株的 粒籽粒 ,
每粒平均发生变异数仅达 。
讨 论
等 年 曾详细报道了小麦 “ ” 体细胞无性系广泛可 遗传的 变
异 〔“ 」。 本研究选用 个基 因型小麦 , 以幼穗作外植体 , 获 得了类似结 果 , 不同 基 因 型 间
至少在 代中的变异存在明显差异 , 说明基因型的影响可能比外植体更重要 。 已经观察到
的 、代性状变化 , 包括生化特性变化是否是真实变异 , 特别是株高 、 抽穗期等受环境影响
较大的性状变异是否真实 , 有待进一步研究 , 不过 , 隐性 突变在 代不一 定表现 “ ,
表 不同签因里小套 代群休株高变异
材 料
株 高 实 生 苗 株 高
变幅
肠
变 幅 平均
肠
矮化株率
贾 肠
原冬 号
农大
‘
京花 号
一
一
一
一
一
一
。 。
内山‘
一
‘几
小红芒
五
大白芒
丰抗 号
京花 号
”
京花 号
”
农大
。
一
一
一
一 一 。
一 ‘
咫咚
店 期 小麦幼称培养的植株再生及变异
衰 不两若目纽小班 代籽牲性状变异
丫
材 料
‘
蕊株数
”
籽粒大小和形状变异
名 籽粒颜色变异
株 数 嗬 株 数 肠
原冬 号
·
农大一
盆 ,
。
奢
京花 号
皿 恤
京花 号
农大 。
。
小红艺
‘
大白艺
。
。
因此 , 在 变化中 , 完全可能存在一定的假象 。
醇溶蛋 白谱带变异干分有趣 , 农大 每个单株 的籽粒谱带变化都一样 , 值 得进一步探
讨
绪
, 考 文 狱
〔日 舒理慧 小麦不同发育时间的幼称对离体培养的反应 。 科学通报 , , 一
〔幻 郑企成 , 朱跃兰 , 陈文华 八倍体小黑麦体细血无性系性状变异 。 核农学报 , , 一“
〔 〕 , 人 ,
甘 , , 一。 一
〔一〕 , ,
, 一
笋
核 农 学
一
报 卷 户
表 农大 石日和农大 再生株籽较醉落受白变异
带 数 ”一 ”
·
一 带 数 间
·
一亲汤云雨丁薪石亲本 新 ,
笋
平均每粒变异数 平均每粒变异数
。
表示出现的新带 一 表示原亲本特异性谱带的缺失 ▲
发生那类变化籽粒数 。
表示原亲本特异性谱带加强 每个符号旁的数字表示
伊
一 , ▲, ‘
五 助
期 小麦幼穗培养的植株再生及变异
馨 翼桃 蔗雌篡蒸基翼蘸蘸、藻 淤漪 遨遨幽赓嘿群鑫鬓播粼愚鬓簇参戴脚馨鬓临男咬芥匕沁积公华碳护石益 不止刃 崖芝
巍 薰蘸扮等蒙莽熊璐骥薰 婆袭鬓鑫雄潺纂豁葬荔葱愚粼 港
摹撇灌薯然
图版
‘ 的 且再生株中矮化变异株
“ 的再生植株 “ 一 ” 的籽粒形状大小的 变异
“ ’ 的 早再生株中的穗形 、 艺型变异
“ 农大 ” 的再生株 “ 一 ” 籽粒 一淀粉酶变异
二农大 ” 的再生株
“ 一 ” 的 粒籽粒醇溶蛋白的聚丙烯酸胺电泳分析
盆 “ ”
乙 忿 “ 一 了” ‘ ”
皿 位 “ ”
一 “ 一 ” “ 。”
。一 “ 。二
一
户汤心’ 州吮介叫妞 忍玩白纽
。 , 。一
八 三 椒
” “ 户 “ ” , 夕
刀 “ ,
尹
」
一
一
, , 五 , , , ,
, , 。一 一
, ,
梦