全 文 ：第27卷 第3期 作　物　学　报 V ol. 27, N o. 3
2001 年5月 A CTA A GRONOM ICA S IN ICA M ay, 2001
小麦品种“高优503”抗条锈基因染色体定位Ξ
王彦梅　钟冠昌　穆素梅　安调过　王志国　李俊明　纪　军
(中国科学院石家庄农业现代化研究所, 河北石家庄 050021, 中国)
提　要　本试验利用感染条锈病的“中国春”单体系列与抗条中29号生理小种的“高优503”小麦进行杂
交, 通过细胞学观察和田间锈病鉴定, 对其抗病基因进行单体分析。结果表明: “高优503”小麦抗条中
29号生理小种的基因位于4B 和5B 染色体上, 是两对显性基因。
关键词　高优503; 单体分析; 抗条锈病; 基因定位
A M onosom ic Ana lysis of Rust Resistance Gene of W hea t Var iety Gaoy-
ou 503
WAN G Yan2M ei　ZHON G Guan2Chang　M U Su2M ei　AN T iao2Guo　WAN G Zh i2Guo
L I Jun2M ing　J I Jun
(S h ij iazhuang Institu te of A g ricultural M od ernization, CA S , S h ij iazhuang 050021, China)
Abstract　　W heat variety, Gaoyou 503, imm une to stripe rust race CY29, w ere used to cross
w ith Ch ineseSp ring and its 21 monosom ic lines. T h rough observation of ch romosom e num ber in
roo t tip cells and po llen mother cells of paren ts and their p rogen ies in m eiophase, stripe rust resis2
tan t test, monosom ic analysis, the m ain result w as obtained as fo llow s: Gaoyou 503 has two
dom inan t resistan t genes to w heat stripe rust race CY29, and w ere located on ch romosom e 5B
and ch romosom e 4B. W hether these two genes are the ones having been repo rted p reviously is
w aiting fo llow ing study.
Key words　　Gaoyou 503; M onosom ic analysis; W heat stripe rust; Gene location
小麦条锈病是我国黄淮和长江流域的主要病害之一。由于新的生理小种不断出现, 导致
一些抗病品种丧失抗病性。所以, 深入研究并发现抗锈品种的抗性基因, 具有十分重要的意
义。“高优503”是利用偃麦草通过远缘杂交、染色体工程与常规育种技术相结合选育出的面
包型小麦新品种, 该品种高产、稳产、抗病性好。据陕西省农科院植保所鉴定, “高优503”对
条中29、30、31号生理小种表现免疫。为了更好地发挥“高优503”的作用, 我们对其抗条锈病
基因进行了定位研究。
1　材料与方法
1. 1　供试材料
试验选用的“中国春”单体系列及“高优503”均由我室提供, 采用的条锈菌29号小种由陕Ξ 本文属国家“九五”科技攻关课题“小麦染色体工程育种”资助 (项目编号: 962C01201202206)
收稿日期: 1999210225, 接受日期: 2000205207
Received on: 1999210225, A ccep ted on: 2000205207

西省农科院植物保护研究所提供。
1. 2　研究方法
以“高优503”为父本, 21个“中国春”单体为母本, 分别进行人工去雄杂交, 当年秋天播种
于大田。第二年进行细胞学观察找出单体植株, 并套袋自交, 所得种子播种后, 第三年春天
进行苗期抗病性鉴定, 鉴定出的 F 2代分离比例用卡方测定检验。具体试验方法如下:
1. 2. 1　田间布置　　本试验于1995年至1998年在中国科学院石家庄农业现代化研究所栾城
试验站试验田及本所实验室进行。“中国春”、“高优503”及其 F 1、F 2代每个组合播种6行, 每
行20粒, 共120粒, 行距20 cm , 株距5 cm。
1. 2. 2　细胞学观察　　细胞学观察的方法包括根尖染色体计数和花粉母细胞减数分裂观察。
运用两种方法相互验证以保证所用材料是真正的单体。
1. 2. 2. 1　根尖细胞有丝分裂中期染色体观察　　待播种子于25℃发芽, 待根尖0. 5～ 1. 5 cm
长时, 于上午10: 30～ 10: 50切取根尖于冰水中处理24小时后用卡诺液 (3份乙醇÷ 1份冰醋酸)
固定24小时, 4℃保存备用。在1 molöL HC l 溶液56℃恒温水浴下水解3分钟, 4%～ 5% 硫酸铁
铵溶液媒染20分钟, 流水冲洗, 苏木精染色2小时, 漂洗后置4℃下24小时后观察。观察时,
45% 醋酸压片镜检, 选取良好的分裂相, 每个系计数至少10株以上, 查找3～ 5株单体, 每株
至少计数5个细胞。
1. 2. 2. 2　花粉母细胞减数分裂期染色体观察　　当植株挑旗后, 选取时期合适的幼穗 (叶环
距3～ 7 cm 左右) , 于上午10: 30～ 10: 50, 用甲醇÷冰醋酸为3÷ 1的固定液固定, 观察时置于
70% (或更低) 的乙醇溶液中, 镜检时剥取幼穗, 用45% 醋酸洋红压片, 观察5个以上的细胞,
根据需要用同样的方法镜检减数分裂后期É , 后期Ê 等各个时期的染色体行为。
1. 2. 3　抗条锈病鉴定　　苗期鉴定在塑料棚中进行, 4月上旬苗子抽出新叶时, 用条锈菌29
号生理小种与滑石粉混合呈浅黄色, 单株接种, 每株接两叶, 重复接一次, 隔日浇一小水, 保
持棚内湿度, 约两周后发病, 鉴定发病情况, 并统计抗感株。抗病性鉴定的记载标准, 条锈病
的0, 0; 1, 2, 3, 4六级中, 0～ 2级为抵抗级, 以R 表示; 3～ 4级为感级, 以 s 表示。对鉴定结
果抗与感的分离比例进行了卡方 (ς 2)测验。
2　结果与分析
2. 1　“中国春”单体系列与“高优503”杂交 F1代细胞学鉴定
在“中国春”单体系列与“高优503”的杂种 F 1代中, 观察到2n= 41个染色体的单体植株,
最少的为2株, 最多的达到7株。并对这些单体植株的花粉母细胞进行了验证观察。1A 组合的
杂种 F 1共观察30株均未找到单体植株, 在花粉母细胞观察中也未观察到单体植株, 表明“中
国春”1A 在与“高优503”杂交时, 是一个二体植株。
2. 2　抗病性鉴定
试验表明“中国春”小麦对条中29号生理小种表现高感, “高优503”对条中29号生理小种
完全免疫, “中国春”单体系列与“高优503”杂交产生的 F 1代对条锈菌29号生理小种均表现免
疫。收获各组合 F 1单体株种子, 第二年套袋自交产生 F 2代, 用条中29号生理小种对各组合 F 2
群体进行苗期鉴定, 发现 F 2代的抗病性发生了分离 (表1)。由表2看出, 20个单体系杂交产生
的 F 2代中, 4B 组合的株数为73、5B 组合的株数为76, 二者的群体中均未有感病植株出现, 全
部表现为抗病; 其余18个杂交组合的 F 2群体中均有感病株出现。卡方 (ς 2) 测验表明: 4B、5B
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二个单体系的 F 2代偏离了15÷1的分离比, P < 0. 05, 但均高度符合显性重叠关键系的分离比
(99. 25÷0. 75) , P > 0. 90; 而其它18个组合的 F 2代与15÷ 1的抗感分离比差异不显著, 其中7B
组合的 F 2群体为68株, 实际抗感比为63÷5, P > 0. 90, 高度符合15÷1的分离比。说明“中国春”
单体4B、5B 与“高优503”的杂交为关键杂交, 而其它18个单体系与“高优503”的杂交为非关
键杂交。对由两对显性重叠基因控制的性状, 其抗条锈基因分布在不同染色体上, 杂交后代
基因随机分离, 基因间不相互影响, 各自起作用[ 1 ]。
表1　　20个“中国春”单体与“高优503”杂交 F2代群体对条中29号生理小种的抗感分离比例
Table 1　　The R÷S ratios of F2 population of Chinese Spr ing 20 monosom ic l ines×Gaoyou503
to race CY 29 of str ipe rust
材料
M aterials
染色体
Chromosom e
F2总数
No. of
F2 p lants tested
期望比
抗÷感
Expected ratio
观测比
抗÷感
O bserved ratio
卡方 (ς2)
(15÷1) P 值P value
A 组 2A 84 78. 75÷5. 25 75÷9 2. 146 0. 10～ 0. 25
3A 59 55. 31÷3. 69 52÷7 2. 282 0. 10～ 0. 25
4A 75 70. 31÷4. 69 69÷6 0. 149 0. 50～ 0. 75
5A 84 78. 75÷5. 25 75÷9 2. 145 0. 10～ 0. 25
6A 71 66. 56÷4. 44 65÷6 0. 270 0. 50～ 0. 75
7A 78 73. 13÷4. 87 70÷8 1. 515 0. 10～ 0. 25
B 组 1B 93 87. 18÷5. 81 85÷8 0. 523 0. 25～ 0. 50
2B 73 68. 44÷4. 56 70÷3 0. 262 0. 50～ 0. 75
3B 77 72. 19÷4. 81 71÷6 0. 105 0. 50～ 0. 75
4B 73 68. 44÷4. 56 73÷0 3. 586 < 0. 053
5B 76 71. 25÷4. 75 76÷0 4. 057 < 0. 053 3
6B 67 62. 81÷4. 19 63÷4 0. 024 0. 75～ 0. 90
7B 68 63. 75÷4. 25 63÷5 0. 016 > 0. 90
D 组 1D 68 63. 75÷4. 25 61÷7 1. 270 0. 25～ 0. 50
2D 87 81. 56÷5. 44 80÷7 0. 220 0. 50～ 0. 75
3D 90 84. 37÷5. 63 82÷8 0. 662 0. 25～ 0. 50
4D 87 81. 56÷5. 44 80÷7 0. 143 0. 50～ 0. 75
5D 83 77. 81÷5. 19 76÷7 0. 352 0. 50～ 0. 75
6D 80 75. 00÷5. 00 75÷6 0. 053 0. 75～ 0. 90
7D 82 76. 87÷5. 13 74÷8 1. 168 0. 25～ 0. 50
　　注: 3 ς2 (99. 25÷0. 75) ς2为0. 008, P 值> 0. 90; 　　3 3 ς2 (99. 25÷0. 75) ς2为0. 015, P 值> 0. 90。
3　结果与讨论
3. 1　已定位抗条锈基因所涉及的染色体有2A、4A、1B、2B、7B、2D [ 2 ] , 3A、3B [ 3 ]; 4D、
5B [ 6 ]; 6A [ 4 ]。本试验表明“高优503”的抗条锈基因是位于4B、5B 染色体上的两对显性基因,
获得的文献中, 有过4B、5B 上存在抗条锈基因的报道[ 6, 7 ] , 与本试验中的抗性基因是否相同,
还有待于进一步查明。
3. 2　“高优503”是由多个普通小麦与八倍体小偃麦复合杂交而成, 在它的亲本材料中, 八倍
体小偃麦“中5”高抗条锈病, 其它普通小麦亲本不抗病, 我们推测“高优503”的抗条锈基因来
自“中5”, 而“中5”是中间偃麦草与普通小麦杂交后代中选出的八倍体, 因此, 抗条锈病基因
有可能来源于偃麦草。所有这些, 有待进一步试验验证。
3. 3　小麦抗锈性遗传, 有单基因方式、2～ 3对基因方式等等[ 5 ] , 本试验中“高优503”的显性
5833期　　　　　　　　王彦梅等: 小麦品种“高优503”抗条锈基因染色体定位　　　　　　　　　　　　　

基因独立分离, 但其抗锈效应互相补充, 这种二个显性的抗性比单基因所控制的抗性稳定,
能够保持品种抗锈性的持久性。“高优503”对条中30、31也表现抵抗, 近几年出现的新小种杂
36, 水源11等虽能轻度感染, 但均不能大发生, 表现出耐锈性。生产实践证明“高优503”是一
个综合抗逆性强, 适应性广的高产、优质面包小麦。它不仅能在我国优质小麦的生产中发挥
重要作用, 同时作为一个综合性状好的抗锈品种材料, 将在高产、抗病、优质的育种中被广
泛应用。
3. 4　关于1A 单体的问题
在 F 1代的细胞学镜检中, 1A 单体组合检查30株均未得到单体植株, 表明用“中国春”1A
单体做杂交的植株为二体。如果1A 染色体上有抗条锈基因存在, 试验中 F 2代中调查所得的
抗感株数不会符合15÷ 1的分离比, 因此从本试验可知“高优503”携带二个显性基因, 已定位
到4B、5B 染色体上, 可基本排除1A 染色体上有高效抗条锈基因存在的可能。
参　考　文　献
1　杨作民. 作物学报, 1981, 7 (2) : 81～ 89
2　舒文华, 沈克全, 杨作民等. 作物学报, 1990, 16 (4) : 289～ 298
3　沈克全, 杨作民, 王小军等. 北京农业大学学报, 1991, 17 (2) : 31～ 35
4　薛秀庄. 小麦染色体工程与育种. 石家庄河北科学技术出版社, 1993. 134
5　何家泌. 中国农业科学, 1980, (4) : 53～ 64
6　Sun R J. E uropean W heat A neup loid Cooperative N ew sletter, Gatersleben2W ernigerode, Germ any, 1995, 42
7　Chen, X M. P hy topathology , 1995, 85: 1362～ 1367
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