全 文 ：第 5 卷
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5 No
第 4 期
4
草 地 学 报
AC I
,
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1卯7 年
1卯7
披碱草与野大麦的属间杂交及 F l 代细胞学分析
王照 兰 杜建才
(中国农业科学院草原研究所 , 呼和浩特 01 0 10)
云锦凤
(内蒙古农牧学院草原系 , 呼和浩特 01 0 18 )
摘要 : 本研究用披碱草与野大麦进行远缘杂交 , 正反交均获得杂交种子及 F; 代植株 。 杂种 Fl
在芒长和株高方面介于双亲之间 , 而穗形外观类似于野大麦。 杂种 Fl 花粉母细胞减数分裂中期 I
染色体配对构型频率为 : 7 . 94 工、ro . 95 n 、 1 . 52 班 、 0 . 15IV 。 后期 工、 n 普遍含有落后染色体 、染色体
桥 、染色体不均等不同步分离现象。 四分体普遍含有数目不等的微核 。 杂种 Fl 代不育。 从杂种表
现方面分析 , Fl 代分粟增多 , 生长期延长 , 叶量丰富 , 具有明显的育种潜力 。
关键词 : 属间杂交 ; 细胞学分析 ; 杂种 Fl 代
1 前言
由于远缘杂交生物化学和遗传学的障碍 , 影响其在牧草育种方面的进展 。 近年来随着远
缘杂交方法的改进 , 杂种胚离体培养技术的成熟 , 染色体显带 、原位杂交 和分子标记等异源染
色体鉴定技术的提高 , 远缘杂交工作再度受到重视 。 国内外远缘杂交工作多集中在农作物方
面(蒋继明等 , 19 男); 北京市农科所作物室多倍体小组 , 1974 )。 其 主要 目的是将野生牧草 的优
良抗性引人作物 。 牧草的远缘杂交 , 国外在三 、四十年代 已做了许多研究 , 如 : G . L . st eb bins 和
D
.
R
.
D ew ey 等 (D ewe y , 197 1 )。 我 国的牧草资源丰富 , 但侧重资源收集保存 , 而鉴定 、筛选 利用
较少 , 仍处在引种 、驯化 、染色体计数及依靠 自然变异的选择育种等研究阶段 。 而禾本科 牧草
远缘杂交工作在我国仍处于起步阶段 。
本试 验选用 的披碱 草 (E今7刀习‘ 血入u反。 Tt lrc z . )与野大 麦 (Ho rde um brev isub 流tuln (Tri n )
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.
)均为禾本科小麦族多年生丛生禾草 , 为我国北方常见草种 。 已有的细胞学资料表明 , 许
多属与披碱草可以杂交 , 特别是冰草属 (月g 八科To n) 、大麦属(Ho rde um )。 大麦属的远缘杂交 , 在
栽培大麦上进行较多(蒋继明等 , 19 叭〕)。 已有大麦属与披碱草属杂交的报道 (D ew e y , 19川 , 但
尚无披碱草与野大麦杂交的报道 。 野大麦草质柔软 、营养丰富且耐盐碱 ,但由于侧花不育且种
子成熟后穗轴节易断落 , 难以收获种子 。 披碱草产草量及种子产量均较高 , 但草质粗糙 , 利用
披碱草与野大麦进行远缘杂交 , 旨在通过属间的远缘杂交 , 促使基因重组 , 创造杂种优势 , 丰富
我国的牧草种质资源 , 为进一步选育兼具双亲优 良特性的 , 适合我国北方生产需要的禾本科牧
草新品种或新类型创造条件 。 本研究通过杂交可交配性 、杂种出苗率 、成株率 、形态学 、育性及
花粉母细胞减数分裂中期 I染色体行为等研究 , 了解双亲之间的亲缘关系及 F , 代的杂种优势
J清况 。
2 材料与方法
2
.
1 供试材料披碱草 (酶洲砧 记众流~ 。 )和野大麦 (Ho rde um b二isub 以ha Un )采 自张北县 , 进行正
草 地 学 报 1卯7 年
反交 , 互为父母本 。 杂交工作于 19 1 一 19 2 年在河北省张北县坝上旱农试验 区进行 。 收获的
杂交种子 (F0 )连 同亲本于 1卯3 年在内蒙古农牧学院牧草试验站温室进行育苗 , 成株后移人大
田 。 细胞学分析于 19 3 一 19 4 年在农 牧学院进行 。 19 4 年将亲本及 F, 移人 我所试 验地 。
19 4
一 19 6 年 , 用分株无性繁殖法扩大 F ; 代群体 。
2
.
2 杂交时将母本穗去雄后 , 授以父本花粉后套代 。 授粉后定期观察杂交穗的发育及结实情
况 , 待种子成熟后 , 剪取杂交穗 , 收获杂交种子 , 统计杂交结实率等数据 , 杂交种子于翌年早春
(二月末 )在温室的营养钵 内播种 。 五月初幼苗达到分萦盛期时 , 移栽到大田 。
2
.
3 观察有丝分裂的根尖取 自发芽种子 , 将根尖放人盛水的指形管中 , 在冰瓶内(0℃ )预处理
2
一
24 小时后 , 用卡诺固定液 (95 %酒精 : 冰醋酸 = 3 : l) 固定 , 以醋酸洋红染色 , 用 45 % 的醋酸
常规压片 。 花粉母细胞在上午 8 一 n 时 , 取处于减数分裂的亲本或杂种幼穗 , 置 于卡诺固定
液 , 在 4℃以上冰箱 中或凉爽的室温下固定 24 小时后 , 选取花药置于载玻片上 , 用改 良碱性品
红染色敲片。 冰冻揭片 , 自然干燥 2 一 4 小时 , 二 甲苯透明 , 加拿大树胶封片 , 在制成的永久片
上进行显微照相 。
2
.
4 花粉生活力测定 , 是以在 卜一 M 溶液中可染色花粉的百分率统计 。
3 结果与分析
3
.
1 杂交结果
披碱草与野大麦在 自然条件下的结实率分别为 83 . 30 % 和 62 . 1% 。 披碱草与野大麦正反
交结实率 , 杂种出苗率及成株数见表 1。
表 1 披碱草与野大麦的杂交结果及出苗率
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由表 1 可见 , 披碱草与野大麦正反交结实率分别为 6 . 0 和 18 . 5 % , 远低于其亲本 。 正反交
结实率有一定 的差异 。 这可能与授粉时双亲柱头接受花粉的能力不同有关 , 是否有细胞质效
应 , 仍有待研究 。
3
.
2 亲本和杂种 Fl 的形 态学特征
杂种的出苗期 比亲本晚 3 一 7 天 , 且苗期细弱 , 出苗极不整齐 , 前后延续的时间比亲本长 。
成株后 , 植株增高 , 分孽增多 , 生长期延长 。 F, 代芒长介于双亲之间 , 但由野大麦的每节三小
花变成每节三小穗 , 每小穗含 2 一 3 枚小花 。 穗形及其它性状类似野大麦(图 1 )。 F ; 植株在分
株无性繁殖后 , 返青早 、生活力旺盛 。
第 4 期 王照兰等 披碱草与野大麦的属间杂交及 FI 代细胞学分析
3
.
3 亲本和杂种 Fl 的细胞学特性
双亲及 FI 代细胞学分析 (表 2 、3) 结果表明 , 披碱草为异源六倍体(Zn = 42 , 图 2) , PMCSM I
主要形成 21 个二价体 (图 4 ) , 野大麦为同源四倍体(Zn = 28 , 图 3 ) , 多数细胞在 PM几Ml具 四价
体(图 5 , )平均细胞四价体数为 3 . 5 。 二者的细胞学行为较规则 , 多数细胞 在PM Cs MI无单价 、
三价体出现 ,后期 I 、 n 无落后染色体 , 四分体不具微核 。 Fl 多为五倍体 (2n = 35 , 图 6 ) , 观察
到的所有细胞在 PMCs MI形成 4 一 14 数 目不等的单价体 , 74
.
4 % 的细胞出现三价体(图 7 )。 后
期 工、 n普遍有染色体桥 、落后染色体 、染色体不均等 、不同步分离等现象 (图 8 、9 、 ro 、 1 1 ) , 四分
体普遍含有 1 一 7 数目不等的微核 , 平均为 4 . 1( 图 12) 。 如果双亲的染色体组分别用 sd sd H dH d
Y 和 扭JH ’H ’表示 , 则 Fl 的染色体组理论上为 SdH dHH ’Y 。 FIPM CM I较高的三价体频率支持
了这一理论 。
杂种 Fl 成熟花粉粒在 卜一 KJ 溶液中不能染色 , 可见杂种花粉育性很低 。 FI 正反交植株均
未结实 。
表 2 亲本及 Fl 植株减数分裂中期 I特定构型细胞所占百分数
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表 3 亲本及其杂种 Fl 减数分裂中期 I染色体配对情况
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材料 观察细胞数
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注 : 括号内数字为百分数
4 讨论与结论
4
.
1 本项研究获得了披碱草与野大麦 的属间杂交种子及 F ; 代植株 。 从杂交结实率 、杂种发
芽率及成株率分析 , 杂交双亲之间具有一定的亲缘关系 , 杂交较易成功 , 但结实率不高 , 正反交
分别为 6 % 和 18 % 。
4
.
2 亲本及 F , 代细胞学分析表明 , 披碱草为异源六倍体 , 野大麦为同源四倍体 。 花粉母细胞
减数分裂染色体配对情况为 : 7 . 94 1 十 ro . 95 l + 1 . 52 m + 0 . 巧W 。 F , 较高的三价体频率 , 从细
胞学上反应出披碱草的 H d染色体组与野大麦的 H 、H’ 染色体组之间具有一定的同源性 , 双亲
之间可能通过染色体互换而发生基因转移 。

第 4 期 王照兰等 披碱草与野大麦的属间杂交及 F, 代细胞学分析
4
.
3 杂种 F, 在后期 工 、 n 普遍出现落后染色体 、染色体不均等不 同步分离等现象 。 其原因
可能是父母本的细胞周期不同所致 。 另外 , 观察到单价体的行为总是不 同于其它配对的染色
体 , 其原因仍有待研究。
4
.
4 几乎所有 的 Fl 四分体含有微核 , 微核大小数目不 同。 一般认为微核大部分是 由后期 工
和后期 H的落后染色体及染色体断片形成 。
4
.
5 Fl植株返青早 , 分粟增 多 , 生长期延长 , 叶量丰富 , 穗型发生了明显的改变 , 表现出一定
的育种潜力。
参 考 文 献
1 齐津 H . B . 等著 , 王怀名 、蔡起贵译 , 1% 1 , 禾本科植物的远缘杂交 . 北京 : 科学出版社 , 1 一 234 。
2 北京市农科所作物室多倍体小组 , 1卯4 , 八倍体小黑麦的育种 . 遗传学报 , 1 :46 一 58 。
3 刘大均 、陈佩度等 , 19 86 , 硬粒小麦一簇毛麦双二倍体 . 作物学报 , 12 (3 ) : 15 一 162
4 蒋继明 、刘大均 , 19男) , 鹅观草与大麦属间杂种的形态和细胞遗传学研究 . 遗传学报 , 17 (5) : 373 一 376
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