全 文 ：热带亚热带植物学报 2003，1l(3)：263-266
Journd of Tropical and Subtropical Botany
小麦与高冰草不对称体细胞杂种F5代部分株系的根尖细胞染色体分析
陈穗云 罗 振 权太勇 陈永姑 夏光敏
(山东大学生命科学学院。山东济南250100)
摘要：将普通小麦“济南 177”(Triticum aestivum CV．Jinan 177)原生质体(受体)和经紫外线照射的高冰草 gropyron
eloagatum)原生质体(供体)用 PEG(聚乙二醇，polyethylene glyco1)法诱导融合，获得外形偏向小麦的不对称体细胞杂种
及后代。经过田间繁育，现已到F5代。对来源于同一个体细胞杂种克隆的不同株系(Ⅱ一2，8一l，Ⅱ一I一8)的F5代的根尖
细胞染色体进行核型分析，并与其亲本比较，结果表明，杂种株系染色体的形态、数 目在遗传上均趋于稳定。各杂种株
系的染色体与亲本小麦“济南 177”之间有多处显著的不同，杂种株系之间也存在差异，推测高冰草的染色体小片段
可能进入了受体小麦的染色体中。
关■词：小麦；高冰草；体细胞杂种：核型
中圈分类号：Q943 文献标识码：A 文章编号：1005-3395(2003)03-0263-04
Chromosome of Root Tip Cells in F5 Plants
Derived from Asymmetric Somatic Hybrids between
，n ‘ ● ● ● ● 0 lnttcum aesttrum and Agropyron elongatum
CHEN Su i-yun LUO Zhen QUAN Ta i-yong CHEN Yong—zhe XI A Guang—min
(School of L Sciences，Shandong University，Jinan 250100，China)
Abstract： Asymmetric somatic hybrids having wheat appearance were obtained from protoplast fusion of
Tr／t／cum aestivum L．CV．Jinan 177(as acceptor)and UV iradiated Agropyron elongatum(as donor)using PEG
(polyethylene glyco1)method．The karyotype analysis was made in root tip 0f F5 of diferent lines(I-2，8-1，
II—I-81 from a somatic hybrid,and was compared with the parent wheat cultivar Jinan 177．Th e results indicated
that the hybrids were basically stable in chromosome morphology an d number． However, some diferences in
chromosome morphology were observed between the hybrids an d the parent， as well as among the three hybrids，
su ggesting that small chromosome fragments from Agropyron elongatum were integrated into the chromosomes of
theaeeeptor(wheat)．
Key words：W heat；Agropyron elongatum；Somatic hybrid；Karyotype
利用体细胞杂交是作物育种的一种新方法，已
取得很大进展【l ，将普通小麦 “济南 177”(Triticum
aestivum L．CV．Jinan 177)原生质体与经紫外线照射
的高冰草 gropyron elongatum)原生质体由PEG(聚
乙二醇，polyethylene glyco1)介导融合，获得了世界
上首例高度不对称的小麦属间可育体细胞杂种【3I4】，
经过几年的繁殖已到 F5代。F：-F 代杂种表现出几
种主要类型，其中类型 I为高杆大穗，松散型；类型
Ⅱ为直立矮杆，多穗型。在杂种后代中表现出各种
特性，如矮杆、高杆、抗盐、抗病、优质等，亟需对它
们的遗传基础进行研究。本实验选取来源于同一个
体细胞杂种克隆的 3个分离后代株系II-2(大穗，株
高 75 cm，作为耐盐高产的品系已进行了两年的多
点区试)、8-1(中穗，株高 75 cm)和 I-I-8(多穗，株
高 50 cm、高蛋白含量，具有新的麦谷蛋白亚基组
合阁，并已克隆了该基因(待发表))的F5代的根尖细
收一日期：2003—O5—2l 接受日期：2003-06-23
基金项目：国家863项目(001AA241032)；国家自然科学基金 (30070397)资助
‘通讯作者Correspondingauthor
维普资讯 http://www.cqvip.com
264 热带亚热带植物学报 第 11卷
胞进行染色体的观察分析，为体细胞杂交育种提供
理论依据。
1材料和方法
材料 普通小麦“济南 177”(Triticum aestivum
CV．Jinan 177)与高冰草 gropyron elongatum)杂种
F 代的 3个株系 (I-2，8-1，I-I-8)的种子。
方法 种子萌发后低温同步化，经前低渗，酶
解，后低渗，卡宝品红染色[61，压片，NIKON ECLIPSE
E600显微镜镜检，数码相机拍照，计数 (每种材料
统计 500个以上的分裂相)。选取分散良好的分裂
相 (每种材料 5个细胞)，测量，组型[8- 。数据用
SPSS软件进行方差分析 (F3．36 =4．38)。
2实验结果
2．1根尖染色体数 目分析
杂种 Fs代的根尖染色体数目见表 1，3种不同
‘株系的根尖细胞染色体平均为4O条左右，大部分
细胞的染色体数目都在 4O条以上。其中，I-I-8，
II-2染色体数 目主要分布在 4O-42条之间，II—I-8
中4O一42条的占78．2％，I-2中占75．6％。8-1染色
体数目分布较分散，4O-42条之间的仅占65．03％。
2．2 根尖染色体核型分析
各杂种的染色体核型与亲本小麦类似(图 1—4)。
各杂种中染色体的臂比也与亲本基本相似，对各株
系 F 各细胞分裂相染色体的相对长度和臂比测量
后得到的平均数见表 2，亲本小麦 “济南 177”中，
表 1 杂种 F5代根尖染色体数 目分 析
Table 1 Chromosome numbers in root tip off5 hybrid lines
染色体
Chromosomcs
济南 l77(亲本) I
一 2 II—I一8 Jinan 177(parent) F值 Fvalue
RL AR RL AR RL AR RL AR RL AR
RL：相对长度Relative length；AR：臂比Arm ratio(L／S)；’：Signifcant diference；F3,3~~oi-4．383
维普资讯 http://www.cqvip.com
三 陈穗云等：小麦与高冰草不对称体细胞杂种F，代部分株系的根尖细胞染色体分析 265
1 2 3 4 5 6 7
A li；l il(fij l l
B li l l‘ll‘i l
D薹l l l‘l l≥ll‘l
图 1亲本小麦“济南 177”的根尖细胞染色体(x800)2~核型
Fig．1 Root tip chromosomes(x8oo)and karyotype ofparent wheat CV．Jinan177
，
l 1 2 3 4 5 6 7
A ： ) 1 f {i l I_
B；：1)I、, Pi：； ，i
D l：； lt l ’l；f
图2杂种株系I／一2的根尖细胞染色体(×800)及核型
Fig．2 Root tip chromosomes(x800)and karyotype ofsomatic hybrid line I一2
图3杂种株系 8-1的根尖细胞染色体(x8oo)2~核型
Fig．3 Root tip chromosomes(x8oo)and karyotyoe of somatic hybrid line 8-1
l 2 3 4 5 6 7
A；l il：； i l；i；
B ji > ij i；l
D Ii； |I i；l《)《
图4杂种株系 I—I一8的根尖细胞染色体(×800)及核型
Fig．4 Root tip chromosomes(x800)and karyotype ofsomatic hybrid line ILl一8
lA、4B、5B、4D、5D染色体为 sm (亚中部着丝粒)染
色体；其余为中部着丝粒染色体。杂种 I一2除了与
以上亲本小麦相似的 sm染色体外，5A染色体臂比
明显增加，染色体从 m(中部着丝粒)变为 sm，6B
臂比由亲本小麦的 1．08上升为 1．5。杂种II—I一8的
染色体组 4B、5B、4D、5D、lD为 sm染色体，其 lA
染色体臂比明显减小，由sm变为m，1D染色体臂
比明显增加由m变为 sm；杂种 8一l除了与亲本小
。
● l l j
7 ≯ 。●
6
H
5笳 ；=： H
4
：=： 醒
3
”
2
“ =：
A B D
譬 。、
维普资讯 http://www.cqvip.com
热带亚热带植物学报 第 11卷
麦相似的 1A、4B、5B、4D、5D以外，1D也变为 sm
染色体，6D染色体的臂比较亲本有较大幅度上升，
3个杂种株系的 5B和 6D染色体相对长度均有大
幅上升。
3结语
3个杂种株系的根尖染色体数 目(2n)多在 40-
42之间，与亲本小麦一致，在此前对这 3个株系的
花粉母细胞染色体进行观察分析也表明，其花粉母
细胞在减数分裂时基本正常，88％以上的花粉母细
胞染色体数 目(n)在 20-21之间，并且绝大多数染色
体可以正常配对形成二价体，只有个别杂种的花粉
母细胞中存在减数分裂异常现象四。杂种的形态表
型基本稳定，已遗传到第 5代。表明杂种已基本稳
定。
对杂种与亲本小麦的核型统计学分析表明，杂
种后代和亲本及杂种后代之间臂比和相对长度上
存在多处显著差异 (表 2中用 ”标出)。在不对
称原生质体融合过程中，供体高冰草的原生质体经
过紫外线照射后形成了大量的染色体小片段。体细
胞杂种后代染色体组的这些较大差异可能是在原
生质体融合过程中因高冰草小片段插入或重组引
起的。这可能是其后代中出现多种与亲本小麦不同
的农艺性状 (株高、产量、品质、抗逆性等方面)及
形态结构差异的遗传学基础。此外，杂种后代中除
了有供体 (高冰草)的核物质外还有供体胞质基因
的存在 (正在进行的工作，尚未发表)，因此来源于
一 个单细胞克隆的后代中会出现很多与亲本小麦
明显不同的形态及表型的变化。体细胞杂种中有可
能出现常规育种及染色体工程中不能出现的优 良
性状。本实验中的 3个株系已各具有大穗、抗盐、高
产、优质等优良性状，并且在遗传上基本稳定，目前
杂种 Ⅱ．I-8的优质麦谷蛋白亚基基因已克隆，并作
为育种的种质在实践中应用。
参考文献
【l】 Waata S，Glimelius The potential ofsomatic hybridization in
crop breeding【J】．Euphyfica,l995，85：217—233．
[2】 Vasil V，FredIL Vasil I Somatic hybridinthe Gr~ ese：
Tr~／cm-n mo~ oClOn L．(Einkom)+Pemgsetura amer／corum(L．)
Schum．(pearl milet)[f1．J PlantPhysiol。1988。132：160一l63．
[3】 XiaGM(夏光敏)，XiangFN(向风宁)，ZhouAF(周爱芬)，et a1．
Asymmetric soma tic hybrid plants regenerated between T~ico．m
钟s um an d Pmthy~oaoehy l‘nced and b~cwoen Tmico．m
∞s “mandAgropyron elongatum[f1．ChinSciBul(科学通报)，
1996，41(I5)：1423-1426．(inChinese)
[41 XiaGM(夏光敏)，XiangFN(向风宁)，ZhouAF(周爱芬)，et a1．
Fertile uansgenic plan ts production from intergeaeric soma tic
hybridization between Tmico．m aestivum and Agropyron
elongatum[f1．Acta Bot Sin(植物学报)，1999，41：349-352．(in
Chinese)
【5】 ZhaoT J(赵同金)，QuanTY(权太勇)，X／aGM(夏光敏)，et a1．
Glutenin and SDS sedimentation analysis of F5 soma tic hybrids
between T~ico．m aestivum andAgronpyron elon~ m[f1．J Slum-
dongUnivOqaturSO )(山东大学学报(理学 版))，2003，38：
121-125．(inChinese)
【6】 Li M X(李懋学)，Zhang Z P(张赞平)．Crop Chromosomes and
ResearchTechnique[M】．Beijing：ChinaAgriculturePress，1984．
63—66．(inChinese)
[7】 Lti P(吕萍)，ZhangZL(张 自立)．Thekaryotype-bandtype and
evolutionofwheatwith diferentploidy【J】．ActaBotsin(植物学
报)，1984，26(3)：227-234．(in Chinese)
【8】 SearE＆ Theaneuploidy ofcommonwheat[f1．ResBul，1954，
572：l一59．
[9】 Sear E& Wheat cytologenetics[f1．AnnRewGenet,1969。3：
45l-468．
【lO】LjuSB(刘树兵)，Jia JZ(贾继增)，WangHG(王洪刚)，et a1．
Identification of homoeology [~ wocn the Elytrigia elon~tum
(2n=l 4． EE) and wheat chromosomes using biochemical and
molecular markers【J】．Acta Gene Sin(遗传学报)，1999，26(1)：
37—42．(in Chinese)
【ll】ZhaoD(赵镝)CheaSY(陈穗云)，XiaGM(夏光敏)．Studieson
chromosomes ofpollen mother ceilsin parts ofF5 plan ts derived
from assymma tric somatic hybrid bet3g~~ll T~ico．m aestivum and
Agronpyron e／on~ m[f1．J ShandongUniv Oqatur SO )(山东大
学学报(理学版))，2002，37：272—275．(in Chinese)
维普资讯 http://www.cqvip.com