摘要：为了研究易位染色体在不同小麦（Triticum aestivum L.）背景中的遗传稳定性，本研究利用高抗白粉病的普通小麦-簇毛麦（Haynaldia villosa L.）6VS/6AL易位系92R149与不抗白粉病的栽培品种皖麦52、烟农19、皖麦55和淮麦20进行杂交。通过对杂种F1代的花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ的细胞学观察和自交结实率调查，结果表明，在减数分裂中期Ⅰ，易位染色体能够与普通小麦的相应染色体正常配对，主要形成棒状二价体；各杂交F1的自交结实率为92.54%～94.87%，平均值为93.80%，说明这个易位系与不同小麦品种杂交能够正常结实。对各杂交F2代植株进行苗期抗病性鉴定，结果表明，4个不同小麦背景的杂种F2代的抗病植株占总植株数的比例分别为70.7%、72.5%、73.6%和69.8%，平均值为71.7%，经χ2检验，抗病与感病植株的比值符合1对完全显性基因的分离比例，说明6VS所携Pm21基因在不同小麦遗传背景中基本上按显性单基因遗传，并能很好地表达。

 

　　关键词：小麦（Triticum aestivum L.）；簇毛麦（Haynaldia villosa L.）；易位系；遗传稳定性

 

　　中图分类号：S512.1；S336 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）06-1253-03

 

　　Genetic Stability of Alien Chromosome in Wheats with Different Genetic Background

 

　　LI Gui-ping，FU Zhao-ling，SONG Yun-xian，LIU Jia

 

　　（School of Life Science， Huaibei Normal University / Anhui Key Laboratory of Plant Resources and Biology，

 

　　Huaibei 235000，Anhui，China）

 

　　Abstract： In order to study genetic stability of alien chromosome in different genetic background， the 6VS/6AL translocation line 92R149 （highly resistant to powdery mildew） was crossed with common wheat varieties Wanmai No.52， Yannong No.19， Wanmai No.55 and Huaimai No.20. F1 PMC at MI was used to observe the pairing of alien translocation chromosome of F1 with different wheat background. The results showed that the rod bivalent formed by translocation chromosome and common wheat chromosome was observed in（translocation line × different varieties） F1 plants. The seed setting of F1 was between 92.54% and 94.87% with the average of 93.80%， indicating that the F1 plants derived from the cross between the translocation line and different wheat varieties could normally be self-pollinated to produce fertile seed. In F2， the percentage of disease-resistant plant accounting for the total plants tested from 4 wheats with different background were 70.7%，72.5%，73.6% and 69.8%， respectively. The average was 71.7%. Through χ2 test， it is indicated that Pm21 gene of 6VS could inherit with one dominant gene in wheat with different background and express well.

 

　　Key words： wheat（Triticum aestivum L.）； Haynaldia villosa L.； translocation line； genetic stability

 

　　小麦（Triticum aestivum L.）的近缘物种中蕴藏着大量抗病、抗逆、优质等优良基因，近半个世纪以来，遗传育种学家们将其有益基因导入小麦中，先后育成了许多双二倍体、异附加系、异代换系和易位系[1，2]。Smith[3]与Efremova等[4]在培育小麦-黑麦代换系的过程中，研究了20″W+5A′+5R′在回交时各种染色体组成的雌、雄配子的传递率。张文俊等[5]研究了黑麦6R染色体在小麦背景中的传递，同时发现离体培养对配子具有选择作用。因此，研究外源染色体在小麦背景中的遗传稳定性具有重要意义。

 

　　簇毛麦（Haynaldia Villosa L.，2n=14，VV）是小麦的近缘物种，原产于地中海沿岸，兼抗3种锈病、白粉病、全蚀病、黄花叶病等多种病害，耐旱、抗寒性好，分蘖力强、小穗数多、子粒蛋白质含量高。南京农业大学细胞遗传研究所自20世纪70年代起开始将簇毛麦优异种质导入普通小麦，育成了高抗白粉病普通小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系[6-8]，并将Pm21基因定位于6VS短臂上，它是目前对小麦白粉病抗性最强、抗谱最广的基因。由于在减数分裂时，6VS与小麦6AS在通常情况下不发生配对和交换，因而Pm21基因总是伴随6VS/6AL易位染色体传递。

 

　　为了更好地利用易位系中的外源抗病基因，本研究选用普通小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系92R149与不同小麦品种组配杂交组合，对杂种F1和F2代分离群体分别进行细胞学分析和白粉病抗性鉴定，以了解外源染色体在不同小麦背景中的遗传稳定性，为这些抗病种质材料在育种和生产中更好地应用提供理论依据。

 

　　1 材料与方法

 

　　1.1 试验材料

 

　　普通小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系92R149由南京农业大学细胞遗传所惠赠；不同小麦品种皖麦52、烟农19、皖麦55和淮麦20由淮北师范大学小麦育种课题组收集。各品种人工去雄后2～3 d授以各易位系的花粉。

 

　　1.2 细胞学方法

 

　　选取处于减数分裂中期Ⅰ的花药，用固定液（95%乙醇与冰醋酸体积比3∶1）固定24 h以上，在45%醋酸中压片，相差显微镜下观察、照相。染色体荧光原位杂交参照Mukai等[9]的方法。

 

　　1.3 抗病性鉴定

 

　　供试材料在光照培养箱培养并于苗期接种白粉病菌混合孢子，接种后，保持适宜的湿度和温度条件，待充分发病后记载病级。所有试验材料仅表现出免疫、高感两类病级，本研究分抗、感两级记载。

 

　　1.4 自交结实率计算方法

 

　　自交结实率=（发育各小穗基部两朵小花的结实数/发育各小穗基部两朵小花总数）×100%。

 

　　2 结果与分析

 

　　2.1 不同小麦品种与92R149的杂种F1代花粉母细胞的染色体构型及自交结实率

 

　　为了了解易位染色体在不同小麦遗传背景中的细胞学行为和传递率，选用小麦品种皖麦52、烟农19、皖麦55和淮麦20分别与普通小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系92R149进行杂交，并观察杂种F1代的染色体配对情况和自交结实率。不同小麦品种与92R149的杂种F1代花粉母细胞的染色体构型及自交结实率列于表1。从表1可以看出，小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系与4个不同小麦品种的杂种F1代在减数分裂中期Ⅰ染色体构型分别为0.45Ⅰ+20.23Ⅱ、0.06Ⅰ+ 20.28Ⅱ、1.06Ⅰ+22.49Ⅱ、0.43Ⅰ+ 20.85Ⅱ，4个不同组合的平均值为0.50Ⅰ+20.46Ⅱ。在不同小麦遗传背景中，6A染色体和6VS/6AL易位染色体中的6AL配对成棒状二价体（图1）。

 

　　4个不同杂交组合的F1代的自交结实率为92.54%～94.87%，平均值为93.80%，说明这个易位系与不同小麦品种杂交能够正常结实。这与F1在细胞学上的稳定性相吻合。

 

　　2.2 不同小麦品种与92R149杂交后易位染色体在杂种F2代的遗传

 

　　由于在减数分裂时， 6VS与小麦6AS不配对， 因而几乎无交换发生，即Pm21基因总是伴随6VS/6AL易位染色体传递。所以通过后代植株对白粉病的抗感表现可以推断6VS的存在与否。

 

　　对普通小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系与不同小麦品种（皖麦52、烟农19、皖麦55和淮麦20）杂交的F1代套袋自交，所得F2代植株进行苗期抗病性鉴定，结果见表2。由表2可知，4个不同小麦遗传背景的杂种F2代的抗病植株占总植株数的比例，即传递率分别是70.7%、72.5%、73.6%和69.8%、，平均值为71.7%，经χ2检验，抗病与感病植株的比值符合1对完全显性基因的分离比率，说明6VS所携Pm21基因在不同小麦遗传背景中基本上按显性单基因方式遗传，并能很好地表达。

 

　　3 讨论

 

　　研究外源染色体在不同小麦背景中的遗传稳定性对于小麦抗病育种有着十分重要的作用。本试验采用细胞学方法、抗病性鉴定对杂种F1和F2代分离群体进行检测，对检测的结果进行了记录和分析，结果表明，普通小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系92R149中的易位染色体在不同小麦遗传背景中能够正常的参与配对和分离。前人也做过一些相关研究，刘金元等[10]关于普通小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系的遗传稳定性的研究只选用了1个小麦品种扬麦158，研究了6VS/6AL在杂种F2代的遗传稳定性；刘萍等[11]的研究侧重于普通小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系对白粉病抗性在杂种后代的传递。本研究选用了较多的亲本与易位系组配杂交组合，能更充分地反映易位染色体在不同小麦遗传背景中的遗传传递规律，为易位系在育种中的应用提供了较充分的理论依据。

 

　　参考文献：

 

　　[1] SEARS E R.Relationships of chromosomes 2A，2B and 2D with their rye homoeologue[A]. FINALAY K W， SHEPHERD K W. Proceedings of the Third International Wheat Genetics Symposium[C].Canberra：Australian Academy of Science，1968.53-61.

 

　　[2] RILEY R，CHAPMAN V，JOHNSON R.Introduction of yellow rust resistance of Aegilops comosa into wheat by genetically induced homeologous recombination[J]. Nature，1968，217：383-384.

 

　　[3] SMITH J D.The effect of chromosome number on competitive ability of bexaploid wheat gametophytes[J].Can J Genet Cytol，1963，5：200-226.

 

　　[4] EFREMOVA T T，MAYSTRENKO O I，LAYKOVA L I. Development of alien substitution lines of wheat with rye chromosome 5R[J].Cereal Research Communications，1996，24：33-39.

 

　　[5] 张文俊，景健康，胡 含.黑麦6R染色体在小麦背景中的传递[J].遗传学报，1995，22（3）：211-216.

 

　　[6] BLANCO A，SIMEONE R.Use of Dasypyrum villosum（L.） Candargy in durum wheat improvement[A]. WITTMER G.Proceedings of the 3rd International Symposium on Durum Wheat[C].Foggia，Italy：ISHS，1988.215-228.

 

　　[7] 齐莉莉，陈佩度，刘大钧，等.小麦白粉病新抗源——基因Pm21[J].作物学报，1995，21（3）：257-262.

 

　　[8] CHEN P D，QI L L，ZHOU B，et al.Development and molecular cytogenetic analysis of wheat-Haynaldia villosa 6VS/6AL translocation lines specifying resistance to powdery mildew[J]. Theor Appl Genet，1995，91（6-7）：1125-1128.

 

　　[9] MUKAI Y，GILL B S.Detection of barley chromatin added to wheat by genomic in situ hybridization[J]. Genome，1991，34（3）：448-452.

 

　　[10] 刘金元，陶文静，刘大钧，等.小麦-簇毛麦易位系6VS/6AL中6VS的遗传传递及其所携Pm21基因的遗传稳定性分析[J].植物学报，1999，41（10）：1058-1060.

 

　　[11] 刘 萍，杨宝军，陈佩度.普通小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系抗病性在不同小麦遗传背景中的传递[J].南京农业大学学报，2004，27（2）：1-5.