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小麦—黑麦远缘杂交后代外源种质的细胞学、生化及分子生物学鉴定

肖本泽  
【摘要】: 在小麦育种中,小麦近缘种属作为改良小麦遗传组成的一个巨大基因库,蕴藏着许多对小麦改良极其有用的基因(诸如抗病虫性、抗逆性等基因)。因此,将近缘种属有利基因导入普通小麦,可以大大拓展小麦遗传基础,对小麦遗传理论研究和育种工作具有重要的意义。本研究采用农艺性状优良的小麦高产栽培品系A42912(不含1RS/1BL易位染色体)与中国威远栽培黑麦自交系R_3进行远缘杂交,对其BC_2F_6世代中的25份高代材料进行了细胞学(根尖细胞有丝分裂染色体计数、花粉母细胞减数分裂行为观察、Giemsa—C带核型分析)、生化(醇溶蛋白A—PAGE、高分子量谷蛋白亚基SDS—PAGE)、黑麦特异性SSR分析以及田间成株期抗病性调查,对其中所含的黑麦外源种质进行了鉴定,结果如下: 1.通过根尖细胞有丝分裂染色体计数、染色体核型分析和花粉母细胞减数分裂行为观察,结果表明,材料98—917—19、98—917—25、98—917—26的核型为2n=44=22Ⅱ,其余材料均为2n=42=21 Ⅱ;表明这些材料经过二次回交、多代自交以及人工定向选择在遗传学上已趋于稳定。 2.利用改良的Giemsa—C带技术,鉴定出材料98—1104—9、98—917—15、98—917—29为小麦—黑麦1RS/1BL臂间易位系;而其它材料均未发现1RS/1BL易位染色体。 3.通过A—PAGE鉴定出材料98—1104—9、98—917—15、98—917—29、98—917—27为1RS/1BL易位系,其中前3个材料通过C—带技术也得到类似结果。 4.通过SDS—PAGE对25份供试材料的HMW—GS组成进行了分析,结果表明,在Glu—1基因位点群上材料98—1104—9(1,7+9,2+12)、98—917—15(1,7+8和20,2+12)、98—917——27(N,7+8,5+10)、98—917—29(1,14+15,2+12)、98—917—24(1,7+8,2+12)相对于小麦亲本A42912(1,7+8,5+10)发生了变异。其中前四个材料通过A—PAGE检测均是1RS/1BL易位系,可见,1RS/1BL易位对小麦HMW—GS组成有重要影响。 5.选用9对黑麦特异性SSR引物:SCM—9(1RS)、SCM—39(1R)、SCM—43(2R)、SCM—86(7R)、SCM—102(3RS)、SCM—120(5RL)、SCM—138(5RS)、SCM—180(6RL)、SCM—304(6RS)对供试材料进行SSR分析,其中有3对引物:SCM—9(1RS)、SCM—138(5RS)、SCM—304(6RS)SSR扩增到了黑麦的特异谱带。引物SCM—9(1RS)在材料98—1104—9、98—917—15、98—917—27、98—917—29均扩增到了黑麦1RS的特异带纹,说明它们含有黑麦1RS上的遗传物质,进一步证实了C—带、A—PAGE 的鉴定结果:引物%卜一N8(5隅)在材料98一o17一17、98一q17一19、98一刁17一 23、98刁17七4、98apl7eds中扩增到了黑麦SRS上3条特异带中的1条带,推断 它们可能含有黑麦SRS上的部分遗传物质;引物SCM3046RS)在材料98—1104一 10、98----917----x7、98刁17—29均扩增到了黑麦6RS上的特异带纹,说明这些材料含 有黑麦6RS上的遗传物质。 6.田间成株期白粉病、条锈病抗性鉴定结果表明,大多数含有黑麦外源种质的 材料的抗性表现均比小麦亲本A42912有所增强,其中3个IRS/IBL臂间易位系材料: 98—1104eq,98一l7—15、98--917—29对白粉、条锈病的抗性反应为中抗至高抗 (MR~nR);材料98一仑174(2——4二,可能含有黑麦SRs部分遗传物质)、98一仑17 一25Q叫4,可能含有黑麦SRS部分遗传物质)对白粉、条锈病的抗性反应亦介于 中抗至免疫(MR~I);此外,材料98----917—20、98----17--WI通过以上实验手段未 检测到黑麦外源种质,但在2001、2002年对白粉、条锈病的抗性反应均为高抗至免 疫mR~I),推测它们可能含有上述实验方法未检测到的黑麦外源种质。 7.综合细胞学、生化、SSR分析和抗病性鉴定结果,本研究共鉴定出含黑麦外源 种质的遗传材料7份,它们是: ①3份新的IRS/IBL臂间易位系材料(98——1104----9、98eq17——15、98eq17 —29),其中材料gS—1104----9、98ap17—15的核型为2n=42=20“W+1”IRS/IBL; 材料 98刁l7----29同时也是 6RS ’J’片段插入易位系,其核型为 2n=42叫邮门” IRS/IBL门 叫。这3份易位系材料对白粉病、条锈病的抗性反应均 为中抗至高抗,其抗性可能来源于中国威远栽培黑麦染色体臂IRS。 ②2份含有黑麦染色体臂SRS部分片段的H体附加系材料u8----917—19、 98刁17一25,2n=44二ZI’’w+l”WSRS),其中98--917 一25高抗白粉病、中抗条 锈病。 ③ l份含有黑麦SRS 的小片段易位系材料(98一917一24,2n=20”W+l*DS .IDL 一SRS),对白粉病、条锈病的抗性反应均为中抗。 ④1份含有ms 和6隅小片段的双易位材料(98117刁7,2仔42-19”W互 IBL·IBS——IRS+1勺AS·IAMRS)。 本研究还对IRS/IBL的应用


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