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普通小麦(Triticum aestivum)与鹅观草(Roegneria kamoji)属间杂种F_1及BC_1的研究

杨艳萍  
【摘要】: 小麦赤霉病是影响温暖湿润地区小麦生产的主要病害之一,但由于普通小麦种内赤霉病抗源单一、遗传基础狭窄及病原菌抗性遗传较为复杂,使得小麦抗赤霉病育种难以取得突破性进展。为了打破这一瓶颈,育种家们开始在小麦近缘物种中筛选抗源,并希望将这些外源抗性基因转至小麦种内,因此,高抗赤霉病的鹅观草成为首选近缘物种。 为了将鹅观草高抗赤霉病的有益性状导入普通小麦中,于2006年进行鹅观草与普通小麦中国春的远缘杂交,并通过胚拯救成功获得中国春×鹅观草与鹅观草×中国春的属间杂种F_1。对杂种F_1的形态学和分子细胞遗传学研究表明该杂种F_1为真杂种。在远缘杂交过程中,发现鹅观草×中国春比中国春×鹅观草的结实率高的现象。为弄清其原因,对这两个组合授粉后花粉管生长的情况进行了观察,结果表明用中国春花粉给鹅观草授粉时,花粉萌发、花粉管生长情况异常及受精延迟,是出现上述现象的原因之一。两个组合杂种F_1花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体构型分别为:40.40Ⅰ+0.79Ⅱ和40.33Ⅰ+0.78Ⅱ+0.03Ⅲ。由于杂种F_1具有来自父、母本的单套染色体且亲缘关系较远,绝大多数染色体呈单价体,因此,杂种F_1完全不育,但用中国春花粉与F_1回交可获得BC_1代种子。(鹅观草×中国春)F_1×中国春BC_1植株中染色体数目主要分布在55~63之间,单价体较多,植株高度不育;(中国春×鹅观草)F_1×中国春BC_1植株染色体数目也主要分布在55~63之间,但其中部分植株拥有整套小麦染色体且能正常配对、分离,可形成部分可育花粉粒,能收到少量自交结实种子。 经赤霉病抗性单花滴注鉴定,两个组合的杂种F_1和BC_1均对赤霉病表现出较好的抗性。为弄清赤霉菌在抗感材料的侵染过程中的差异,对中国春、鹅观草及BC_1植株接种含有GFP基因的赤霉菌菌株,观察赤霉菌的侵染过程。观察结果表明赤霉菌均能侵染三种材料的接种小穗,只是在抗感材料中的侵染速度和菌丝能否进入穗轴方面的情况有所不同。 在鹅观草×中国春中获得一株穗型偏向普通小麦中国春的杂种F_1。染色计数表明该植株染色体数目为2n=63,荧光原位杂交检测,结果表明63条染色体中有42条小麦染色体。该杂种F_1花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体构型为26.4Ⅰ+18.3Ⅱ,由于单价体较多,杂种F_1高度不育,用中国春花粉回交可获得BC_1种子。BC_1的染色体数目主要分布在40~59之间,其中的外源染色体已经逐渐减少。虽然BC_1的穗型已接近中国春,但仍然高度不育。从赤霉病抗性鉴定结果显示,该杂种F_1及其大部分BC_1对赤霉病均表现出较好的抗性。


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