全 文 ：Vol. 30 , No. 1
pp. 43～46 　Jan. , 2004
作 　物 　学 　报
ACTA AGRONOMICA SINICA
第 30 卷 第 1 期
2004 年 1 月 　43～46 页
小麦新材料 Talkrph1 bRht3 和 krph1 bRht3 综合体的创制及其遗传分析
王洪刚　刘树兵　高居荣　李兴锋　李斯深
(山东农业大学农学院 , 山东泰安 271018)
摘 　要 　以中国春 Talkrph1 b 综合体为基础材料 ,进一步将显性矮秆基因 Rht3 引入其遗传背景中 ,创制出两个新型小麦
工具材料中国春 krph1 bRht3 和中国春 Talkrph1 bRht3 综合体。它们的株高 50～60 cm ,与黑麦具有较高的杂交亲和性 ;它
们与黑麦杂交获得的杂种 F1 与中国春Π黑麦 F1 相比 ,花粉母细胞减数分裂中期 I ,染色体联会频率相对较高 ,单价体数明
显减少 ,二价体数明显增加 ,并出现三价体和四价体 ,平均染色体交叉结数显著提高 ,表明两种新的综合体材料诱导部分
同源染色体配对的能力较强。它们在利用远缘杂交和染色体工程技术向小麦转移其亲缘物种的有益基因中具有重要利
用价值。Ξ
关键词 　小麦新材料 ; krph1 bRht3综合体 ; Talkrph1 bRht3 综合体
中图分类号 : S512
Development and Genetic Analysis of Two Ne w Wheat Materials krph1 bRht3 and
Talkrph1 bRht3
WANG Hong2Gang , LIU Shu2Bing , GAO Ju2Rong , LI Xing2Feng , LI Si2Shen
( College of Agronomy , Shandong Agricultural University , Tai′an 271018 , Shandong , China)
Abstract 　　Transferring dominant dwarf gene Rht3 into the genetic background of Chinese Spring (CS) Talkrph1 b by
backcross , two new wheat materials CS krph1 bRht3 and CS Talkrph1 bRht3 were obtained1 The plant height of the materials
was only 50 —60 cm , and the crossability between the two complexes and rye was high1 Comparing with the F1 hybrid
between CS and rye , a high level of chromosome pairing frequencies and chiasma of the F1 hybrids between the two com2
plexes and rye at PMC MI were observed , univalent number decreased , bivalent number increased1 Trivalents and quadriv2
alents were also observed1 So , the two complexes were very useful for transferring desirable genes from relative species into
wheat by using distant crossing and chromosome engineering technique1
Key words 　　New wheat material ; krph1 bRht3 complex ; Talkrph1 bRht3 complex
　　在通过远缘杂交从小麦的亲缘野生物种向小麦
栽培品种转移有益基因时 ,遇到的首要困难就是亲
本间的杂交不亲和。当成功地获得远缘杂种之后 ,
能否有效地将小麦亲缘野生物种的有益基因转移到
小麦的染色体上 ,还取决于小麦遗传背景中存在的
部分同源染色体配对的遗传控制系统。当人们鉴定
出能提高杂交亲和性的隐性 kr 基因 ,并获得具有不
同可交配基因型的材料[1 ,2 ] ,同时又创造出可消除部
分同源染色体配对抑制效应的 ph 基因突变体之
后[3～5 ] ,促进了麦类作物的远缘杂交和染色体工程
技术研究的快速发展 ,使利用小麦近缘野生物种进
行小麦遗传改良的工作不断深入 ,并取得了显著成
效[6～11 ] 。
在小麦中 ,已报道定位的促进远缘杂交亲本可
交配性的 kr 基因有 kr1 、kr2 、kr3 、kr4 和 kr5 ,它们分
别位于 5BL、5AL、5D、1A 和 2B 上 ,其中 kr1 的效应
最大[12 ,13 ] 。现已获得的 ph 基因突变体主要有
ph1 b、ph1 c、ph2 a 和 ph2 b 等 ,它们分别是由 5BL 和Ξ基金项目 :国家计委“山东省聊城市国家大型优质小麦生产基地”小麦育种科研体系建设项目资助 (国家计农经[2000 ]1405 号) 。
作者简介 :王洪刚 (1955 - ) ,男 ,博士 ,教授 ,主要从事遗传学教学和麦类作物遗传改良研究工作。
Received(收稿日期) :2002208228 ,Accepted (接受日期) :20032012251

3DS上 ph 基因位点缺失形成的 ,其中 ph1 b 效应一
般大于其他突变体[14 ,15 ] 。目前 ,人们已经筛选出在
小麦远缘杂交中具有良好可交配性的中国春等材
料 ,并获得了中国春的 ph 基因的突变体 ,在此基础
上樊路等[16 ] 又将太谷核不育基因 Tal 引入中国春
ph1 b 突变体 ,获得了中国春 Talkrph1 b 综合体 ,使其
利用更为方便有效。但是 ,由于中国春植株较高 ,农
艺性状较差 ,后代材料往往严重倒伏 ,难以分析 ,使
中国春 Talkrph1 b 综合体的利用受到影响。本研究
在前人工作基础上 ,进一步将 Rht3 显性矮秆基因导
入上述综合体 ,获得了中国春 krph1 bRht3 和中国春
Talkrph1 bRht3两种新的综合体 ,并对其遗传学效应
进行了分析。
1 　材料和方法
111 　材料
　　中国春 ph1 b 基因突变体原引自中国农业科学
院作物育种栽培研究所 ,中国春 Talkrph1 b 综合体
及其保持系原引自四川省农业科学院 ,以上材料和
中国春、Rht3 矮秆亲本太 014541 及奥地利黑麦均由
本实验室保存。
112 　方法
11211 　杂交与回交　　按常规杂交法进行 ,在中国
春 Talkrph1 b 综合体中于抽穗后选取不育株套袋 ,
当其颖壳张开后取含 Rht3 显性矮秆基因材料太
014541 的新鲜花粉授粉 ;在 F1 植株中于抽穗后选取
矮秆不育株与综合体保持系回交。杂交结实率按结
实粒数占授粉小花数的百分数计算。
11212 　花粉母细胞减数分裂染色体构型观察 　　
取花粉母细胞处于减数分裂中期 I 的花药 ,卡诺液
固定 ,改良卡宝品红染色法压片镜检 ,统计分析染色
体构型。按棒状二价体 1 个交叉 ,环状二价体 2 个
交叉 ,链状三价体 2 个交叉 ,环状三价体 3 个交叉 ,
链状四价体 3 个交叉 ,环状四价体 4 个交叉等统计
计算染色体交叉数。
2 　结果与分析
211 　krph1 bRht3 和 Talkrph1 bRht3综合体的创制
　　以中国春 Talkrph1 b 综合体中不育株为母本 ,
与含有显性 Rht3 矮秆基因的太 014541 杂交获得
F1 ,在 F1 中选取不育株与综合体保持系回交获得分
离回交群体。此后在回交分离群体中 ,连续选择矮
秆、不育和其他性状与中国春相似的单株与综合体
保持系回交。至回交第 6 代获得了矮秆且其他性状
与原综合体相似的新的中国春 Talkrph1 bRht3 综合
体。同时还选育出矮秆、可育 ,其他性状同中国春相
似的中国春 krph1 bRht3综合体。它们主要性状的调
查 (10 个单株的平均值)结果列于表 1。
212 　杂交亲和性测定
为了检测所获得的 krph1 bRht3 和 Talkrph1 bRht3
等中国春综合体的远缘杂交亲和性 ,利用奥地利黑
麦作为测交亲本进行了杂交亲和性测定比较 ,结果
列于表 2。
表 1 6 个材料主要性状特点的比较
Table 1 Comparison of main characters of 6 materials
材　料
Material
株高
Plant height
(cm)
穗长
Spike length
(cm)
小穗数Π穗
No1 of spikelets
per spike
(个)
穗粒数
No1 of seed per spike
(个)
千粒重
10002grain weight
(g)
中国春
Chinese Spring (CS) 9618 911 1618 4216 4117
中国春 ph1 b 突变体
CS ph1 b mutant
9712 915 1616 4114 4213
Talkrph1 b 综合体
Talkrph1 b complex
9519 913 1615 — —
Talkrph1 b 保持系
Talkrph1 b maintainer line
9611 918 1619 4118 4212
Talkrph1 bRht3综合体
Talkrph1 bRht3 complex
5213 912 1614 — —
krph1 bRht3综合体
krph1 bRht3 complex
5416 917 1711 4314 4115
44 　　　作 　　物 　　学 　　报 30 卷 　

表 2 不同材料的杂交亲和性比较
Table 2 Comparison on crossability of different materials
材　料
Material
授粉
小花数
No1 of
florets
pollinated
结实粒数
No1 of
seeds
obtained
结实率
Seed set
( %)
中国春Π奥地利黑麦
Chinese Spring (C S)ΠAustria rye 286 189 6611
中国春 ph1 b 突变体Π奥地利黑麦
C S ph1 b mutant ΠAustria rye 324 208 6412
Talkrph1 b 综合体Π奥地利黑麦
Talkrph1 b complex ΠAustria rye 388 247 6317
Talkrph1 b 保持系Π奥地利黑麦
Talkrph1 b maintainer line ΠAustria rye 314 213 6718
Talkrph1 bRht3综合体Π奥地利黑麦
Talkrph1 bRht3 complex ΠAustria rye 346 224 6417
krph1 bRht3综合体Π奥地利黑麦
krph1 bRht3 complex ΠAustria rye 298 199 6617
　　从表 2 结果可以看出 ,中国春 ph1 b 突变体和
Talkrph1 b、Talkrph1 bRht3 、krph1 bRht3 综合体与奥地
利黑麦的杂交结实率分别为 6412 %、6317 %、6417 %
和6617 % ,同中国春与奥地利黑麦的杂交结实率
6611 %相比 ,没有十分明显的差异。由于各综合体
都是以中国春为遗传背景 ,经多次回交创制的 ,因此
上述结果证明在各综合体的创制形成过程中原中国
春中的远缘杂交可交配基因型在综合体中没有发生
变化。
213 　杂种 F1 花粉母细胞减数分裂中期 I( PMC
MI)的细胞学特点
　　利用改良卡宝品红染色压片法 ,对表 2 中有关
杂交组合产生的杂种 F1 植株花粉母细胞减数分裂
中期 Ⅰ染色体联会特点进行了分析。由于
Talkrph1 b 和 Talkrph1 bRht3 两个综合体与黑麦杂交
F1 中携带 Tal 基因的不育植株花药发育不正常 ,难
以观察其减数分裂过程 ,因此以上两综合体与黑麦
杂种 F1 的染色体配对分析应是 F1 中不携带 Tal 基
因的可育株的结果 (表 3) 。
观察结果表明 ,与对照中国春Π黑麦 F1 相比 ,中
国春 ph1 b 突变体和 3 个综合体与黑麦的杂种 F1 染
色体联会均比较复杂 ,在花粉母细胞减数分裂中期
Ⅰ平均单价体数目显著减少 ,二价体数目明显增加 ,
并且它们与黑麦的杂种 F1 花粉母细胞中均观察到
三价体和四价体 ,它们的平均染色体交叉结数分别
为 7118、7103、6183 和 7129 ,均显著高于中国春Π黑麦
F1 的 1171 个。同时可以看出 ,在 3 个综合体和中国
春 ph1 b 突变体与黑麦的杂种 F1 间 ,染色体联会特
点也没有明显差别。中国春 ph1 b 突变体Π奥地利黑
麦 F1 和 krph1 bRht3 综合体Π奥地利黑麦 F1 PMC MI
染色体构型如图 1 和图 2。上述结果说明 ,在 3 个综
合体的创制过程中 ph1 b 基因也在它们的遗传背景
中得到了保留。
表 3 杂种 F1 减数分裂的染色体联会特点
Table 3 Chromosome paring of F1 hybrids of PMC MI
材　料
Material
观察植株数
No1 of
plants
observed
统计细胞数
No1 of
cells
scored
单价体
Ⅰ
Univalents
棒状二价体
Ⅱ
Rod bivalents
环状二价体
Ⅱ0
Ring bivalents
三价体
Ⅲ
Trivalents
四价体
Ⅳ
Quadrivalents
交叉结数
No1 of
chiasma
中国春Π奥地利黑麦 F1
Chinese Spring (CS) ΠAustria rye F1 8 124 24192 1137 0117 — — 1171
中国春 ph1 b 突变体Π奥地利黑麦 F1
CS ph1 b mutant ΠAustria rye F1 10 168 17153 3121 1188 01065 01024 7118
Talkrph1 b 综合体Π奥地利黑麦 F1
Talkrph1 b complex ΠAustria rye F1 6 120 16165 4127 1131 01042 01017 7103
Talkrph1 bRht3综合体Π奥地利黑麦 F1
Talkrph1 bRht3 complex ΠAustria rye F1 8 146 18101 3107 1176 01055 01041 6183
krph1 bRht3综合体Π奥地利黑麦 F1
krph1 bRht3 complex ΠAustria rye F1 10 152 17125 3137 1184 01033 01059 7129
54　1 期 王洪刚等 : 小麦新材料 Talkrph1 bRht3 和 krph1 bRht3 综合体的创制及其遗传分析 　　　

图 1 中国春 ph1 b 突变体Π奥地利黑麦 F1 PMC MI染
色体构型 ,2 n = 19 Ⅰ+ 3 Ⅱ+ 1 Ⅲ
Fig11 Chromosome configuration of C S ph1 bΠAustria
rye F1 PMC MI,2 n = 19 Ⅰ+ 3 Ⅱ+ 1 Ⅲ
图 2 krph1 bRht3 综合体Π奥地利黑麦 F1 PMC MI 染
色体构型 ,2 n = 19 Ⅰ+ 3 Ⅱ+ 1 Ⅲ
Fig12 Chromosome configuration of krph1 bRht3
complexΠAustria rye F1 PMC MI,2 n = 19 Ⅰ+ 3 Ⅱ+ 1 Ⅲ
3 　讨论
本研究在前人创制的中国春 Talkrph1 b 基因综
合体材料的基础上 ,进一步将显性矮秆基因 Rht3 引
入到综合体的遗传背景中 , 创制了分别具有
Talkrph1 bRht3 和 krph1 bRht3 基因型的中国春综合体
材料。它们与中国春、中国春 ph1 b 突变体和中国
春 Talkrph1 b 综合体材料相比 ,株高只有 50～60 cm ,
杂交亲和性测定和细胞学分析结果表明 ,杂交亲和
性基因和 ph1 b 基因在两个综合体材料的创制形成
过程中没有被丢失。因此 ,它们在利用远缘杂交和
染色体工程方法向小麦转移其亲缘物种有益基因的
过程中是重要的工具材料 ,具有重要利用价值。
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