大麦与小麦杂交及其杂种后代的创制、鉴定和应用研究

【摘要】： 小麦是我国播种面积仅次于水稻的第二大作物，小麦生产对于发展经济，提高人民生活水平具有重要意义。狠抓小麦品种改良是促进小麦生产的重要举措，而品种改良离不开种质资源的创新。利用远缘杂交，将小麦近缘种的有益基因导入普通小麦，拓宽小麦遗传背景，创造新的优异种质资源是小麦育种获得新突破步入新台阶的重要途径。 大麦具有早熟、多花多粒性、抗盐碱、抗穗发芽、赖氨酸含量高、适宜晚播、受干热风影响小，对小麦黄矮病、白粉病、锈病等有极高的抗性，将这些优良性状导入小麦，对丰富小麦种质资源和小麦育种具有重要意义。1973年，Kruse等首次用栽培大麦与普通小麦杂交成功获得了小大麦杂种，随后Islam创制出6个小大麦异附加系，从此国内外对小大麦杂交进行了广泛的研究。然而随着小麦生产水平的提高，需要不断创制新的异附加系、异代换系和易位系，满足新形势下小麦育种对种质的要求。对导入小麦的大麦外源基因进行准确地跟踪鉴定，将有助于提高选择效率，加速种质创新的进程。 本研究是在以往开展的小麦与大麦杂交工作基础上，利用所征集和筛选高亲和力的大麦和小麦亲本，进行大量的小大麦杂交；从已获得的小大麦后代材料中筛选遗传性稳定的异附加系，利用缺体回交法和辐射方法创制小大麦异代换系和易位系；为进一步研究利用这些小大麦中间材料，利用染色体C—分带、种子贮藏蛋白电泳、原位杂交和RAPD分子标记等技术对其进行了系统的鉴定；通过对其农艺性状观测和抗性鉴定，筛选有特异性状的材料，并结合常规育种，培育优良小大麦新品系。取得的主要结果如下： 小麦与大麦杂交，以小麦为母本，大麦为父本其平均结实率仅为1.14％，二棱大麦为父本结实率比六棱大麦高0.48％。不同小麦品种结实率不一样，其中7182作母本平均结实率(3.01％)最高。嫩龄授粉、重复授粉、激素处理等方法都能有效地提高杂交结实率。小大麦杂交种子发育不正常，普遍小而皱瘪，在授粉后14—15d进行幼胚培养获得了杂种。杂种在形态上明显偏向小麦，杂种自交不实，通过用普通小麦回交获得了杂种后代。 从已获得的小大麦杂交后代中筛选出WBA984、WBA9812和WBA9816三个相对稳定的2n=44二体附加系，它们自交后代分离出2n=42的整倍体占13.6％，2n=43的单体附加株占28.4％，2n=44的二体附加株占58.8％。以这三个异附加系为亲本，利用缺体回交法创制出4个遗传性稳定的小大麦异代换系WBS0215、WBS0225、 人麦与小麦杂交及其杂种后代的创制、鉴定和应用研究 WBSO264、WBS02126。利用辐射诱变培育出6个综合性状较好的易位系WBT0213、 WBT0239、WBT0263、WBT02125、WBT02183和WBT02239。 通过染色体C一分带鉴定出WBA984和WBA98 16为ZH异附加系，WBA98 12为SH 异附加系;WBS0215和WBS02126为ZD/ZH代换系，WBS0264为IB/SH代换系。 种子贮藏蛋白HMW一GS SDS一PAGE和醇溶蛋白APAGE电泳分析出WBA9812为大麦 SH附加系，WBS0264为IB/SH代换系，WBT02125为IBL/SHL端部易位系。 原位杂交鉴定出WBA984、WBA9812和WBA9816为二体小大麦异附加系，WBS0215、 WBS0264和WBS02126为小大麦异代换系，WBT0213、WBT0239、WBT02125和WBT02183 为端部易位系。 利用RAPD分子标记技术，从102个随机引物中筛选出引物540可以作为鉴定是 否含有大麦5H染色体或染色体片断的小大麦后代中间材料的特异分子标记，引物516 和533可以作为检测小大麦后代中间材料的大麦染色质的特异分子标记。 形态标记、细胞遗传学鉴定、生化标记、原位杂交和分子标记等不同层次的鉴 定方法相结合，相互验证是准确鉴定小大麦中间材料的有效方法。 通过创制和鉴定结果表明，本研究成功转育出含有大麦H柳一GS的小大麦异附 加系、异代换系和含有大麦Y一醇溶蛋白的端部易位系，并将大麦抗穗发芽基因导入 了小麦。 利用小大麦中间材料为亲本，结合常规育种，培育出小大371等多个优良小麦新 品系和多个具有抗穗发芽等优异特性的小大麦新种质。