拟斯卑尔脱山羊草×非洲黑麦属间杂种的形态和减数分裂的研究

黑麦属(Secale)是小麦的近缘属之一,该属有普通黑麦(S.cereale)、山地黑麦(S.montanum)、非洲黑麦(S.africanum)、瓦维洛夫黑麦(S.vavilovii)和森林黑麦(S.sylvestre)五个种。其中,除普通黑麦被广泛用于改进小麦和合成小黑麦外,其他四种黑麦种基本上没有被利用。 为了探索普通黑麦以外的黑麦种在小麦和小黑麦育种上的价值及利用途径,作者近年来研究了不同倍性小麦与各黑麦种的可杂交性,     

大麦和小麦杂种胚的离体培养及杂种幼苗的形态和染色体观察

1978年3月至7月,我们研究了大麦与小麦远缘杂交杂种幼胚离体培养的技术,并获得了大麦与小麦属间杂种,现简要报道如下: 1.用六稜裸大麦天津1号品种(Hordeum vulgare,2n=14)与辐射育成品种、杂交育成品种以及含有偃麦草、黑麦血统的遗传性状已稳定的15个小麦品种(除小黑麦2n=56外,其余小麦品种2n=42,属于Triticum aestivum)进行正、反交。授粉后第二     

普通小麦与黑麦属间杂种(F_1)育性特点的研究

34个小麦品种(系)与黑麦进行了杂交,结果表明:亲和性在供试材料间存在明显差异,其中12个小麦品种表现了与中国春相似的亲和性;对34个小麦/黑麦属间杂种(F_1)的回交结实率和开放授粉条件下的自交结实率的统计表明,杂种育性普遍较差,但不同组合间存在明显不同,其回交与自交结实率的变异幅度分别为0—4.50%和0—3.087粒/穗;小麦与黑麦属间杂种(F_1)育性与杂交亲和性间存在明显相关,回交和自交结实率以及能够回交和自交结实组合的出现频率均随亲和性的增加而表现增加的趋势;在小麦品种演化过程中,亲和性与杂种育性均表现降低的趋势;小麦/黑麦属间杂种(F_1)PMC MI染色体配对水平普遍较低,平均交叉结仅为0.359,但组合间存在一定差异,变幅为0—1.3;平均99.936%的杂种(F_1)花粉表现败育,仅有0.064%的杂种(F_1)花粉能被KI—I_2正常染色,杂种(F_1)染色体配对水平与正常染色花粉频率、正常染色花粉频率与自交结实率间存在一定程度的相关性,相关系数分别为0.209和0.205。     

非洲黑麦染色体特异性标记的建立与应用

以非洲黑麦、小麦-非洲黑麦双二倍体、安岳排灯麦等为材料筛选100条ISSR引物。其中, 引物UBC815可在非洲黑麦中扩增出1条长561 bp的特异性片段(命名为pSaUBC815₅₆₁), 而小麦对照均未扩出该片段。引物UBC815同样能在黑麦属的瓦维洛夫黑麦(Secale vavilovii Grossh.)、森林黑麦(Secale sylvestre Host.)等5个种扩增出pSaUBC815₅₆₁。根据pSaUBC815₅₆₁设计特异PCR引物U815-F、U815-R, 对小麦族多物种进行扩增, 表明pSaUBC815₅₆₁为黑麦属特有。进而利用一套中国春-Imperial黑麦二体附加系及小麦-黑麦异源材料进行扩增, 结果显示, pSaUBC815₅₆₁分布在黑麦整套染色体上, 并且所有后代材料都能扩增出pSaUBC815₅₆₁, 表明pSaUBC815₅₆₁可作为特异性标记用来检测小麦背景中的黑麦染色质。     

大麦与小麦属间杂种的形态学和细胞遗传学研究

通过幼胚培养技术分别获得了大麦(Hordeum vulgare L., 2n=2x=14)与普通小麦(Triticum aestivum L., 2n=6x=42)、硬粒小麦(T. durum d. sf., 2n=4x=28)以及栽培二粒小麦(T. dicoccum Schrank 2n=4x=28)之间的属间杂种,平均杂交结实率分别为3.0％、1.2％和0.8％。杂种在形态上偏向小麦,自交不孕,用父本作回交亲本获得了大麦×普通小麦杂种的回交一代。所有杂种均表现细胞学上的不稳定性。杂种减数分裂中期1 PMC染色体平均配对频率和交叉结频率分别为27.31Ⅰ 0.33Ⅱ 0.011Ⅲ,0.45;20.571 0.20Ⅱ 0.008Ⅲ,0.25和20.41Ⅰ 0.28Ⅱ 0.005Ⅲ,0.32,表明双亲染色体组间不存在同源关系。大麦×四倍体小麦杂种小孢子的染色体计数表明,杂种中未减数雄配子的频率在60％以上。     

小麦-黑麦染色体小片段易位的诱导

利用单体附加在小麦中的黑麦染色体引起遗传不稳定性的现象,设计了一个用单体附加系作工具诱导小麦-黑麦染色体小片段易位的系统方法.在小麦品种绵阳11号和黑麦自交系R12的单体附加系的自交后代中,用改良的C带技术分析了1283个植株,发现有63个2n=42的植株含有黑麦染色体或小麦-黑麦臂间易位染色体,占观察植株总数的4.29%.还发现20个植株,2n=42,C带分析不能证明它们含有黑麦染色体成分,但在某些性状上,与其小亲本相比,却发生了显著的变异.用DNA原位杂交方法却发现了黑麦染色体的小片段插入了小麦的某一染色体,形成了小片段易位(简称SS易位).插入片段的物理学图显示,易位的黑麦DNA片段既可接在小麦染色体的端部,也可插入中部的不同位置.     

拟斯卑尔脱山羊草X非洲黑麦属间杂种的形态和减数分裂的研究

黑麦属(Secale）是小麦的近缘属之一,该 属有普通黑麦(S. cereale)、山地黑麦(S. montanum)、非洲黑麦（S. a犷ricanum),瓦维洛 夫黑麦(S. vavilovii）和森林黑麦（S. sylvesire) 五个种【“。其中,除普通黑麦被广泛用于改进 小麦和合成小黑麦外,其他四种黑麦种基本上 没有被利用。     

雌蕊成熟度在克服小麦与黑麦属间杂交不亲和性上的效应

本试验广泛研究了小麦等材料与黑麦杂交时,母本雌蕊成熟度在克服属间不亲和性上的效应。不论普通小麦的冬、春性品种,不同倍数性的物种,不同类型的小麦雄性不育系,小麦异附加系以及八倍体小偃麦新物种等与黑麦杂交,一般以母本开花前1—2天雌蕊嫩龄时授粉,对克服属间杂交不亲和性效果最好,幼龄授粉次之。这一雌蕊成熟度效应对于与黑麦越难杂交的小麦品种和物种一般越显著。在不同地点(青海西宁及陕西杨陵),不同年份,不同月份及一天内不同时间授粉,结果表现一致。试验还揭示了小麦雌蕊成熟度对黑麦花粉萌发及杂种种子形成的深刻影响。     

披碱草与新麦草属间杂种的细胞遗传学研究

将澳大利亚披碱草(Elymus scabervar.scaber,2n=6x=42,StYW)和华山新麦草(Psathyrostachys huas-hanica,2n=2x=14,Ns)进行属间杂交,成功获得杂种F1。分析亲本及其杂种F1的形态特征、繁育特性及花粉母细胞减数分裂染色体配对行为发现:杂种F1形态特征介于父母本之间,分蘖数等农艺性状超过双亲;花粉完全不育,结实率为0。亲本减数分裂染色体配对正常,但杂种F1花粉母细胞在减数分裂中期I染色体几乎没有配对,其构型为:27.31Ⅰ 0.01Ⅱ(环) 0.32Ⅱ(棒) 0.01Ⅲ,C值仅为0.01。以上结果表明:澳大利亚披碱草的StYW染色体组与华山新麦草的Ns染色体组间无同源性,它们之间的亲缘关系甚远。     

Elymus与普通小麦属间杂种的细胞遗传学研究

本研究以Elymus pendulinus(Nevski)Tzvelev(2n=4x=28,SSYY)、E.shandongenisis B.Salomon(2n=4x=28,SSYY)与普通小麦(Triticum aestivum L.:2n=6x=42,AABBDD)进行了属间远缘杂交。通过对杂种胚的离体培养,两个组合均产生了杂种F_1植株。杂种F_1为多年生,植株生长旺盛;形态上介于亲本种之间而兼具双亲的某些特征;穗状花序发育正常,但均完全不育。两个组合的根尖和花粉母细胞染色体数目为2n-5x=35。通过对杂种减数分裂染色体配对行为的分析,发现其MI染色体的配对水平很低,二价体均为棒状,每细胞的平均染色体交叉数在0.25-0.31之间。这表明E.pendulinus t E.shandongensis 所含的SY染色体组与普通小麦的ABD染色体之间的同源程度很低。由于在E.shandongeasis 及其它具有SY染色体组的Elymus 单倍体中,SY染色体组之间的部份同源染色体配对数均明显高于该杂种中的配对数,这表明存在于普通小麦中的ph基因及其它具类似作用的基因系统能抑制SY染色体组之间的部份同源染色体配对。     

偃麦草与小偃麦染色体组构成的细胞遗传学研究在Ⅴ.硬粒小麦与中间偃麦草杂交及回交的细胞遗传学研究

获得了硬粒小麦(2n=6x=28、AABB)与中间偃麦草(2n=6x=42、NNE_1E_1E_2E_2)杂种F_1及回交后代材料。统计分析杂种F_1及回交一代PMC MI染色体配对构型,认为中间偃麦草具较远缘的同亲关系(distant homologous)染色体组。由三价体出现频率分析,中间偃麦草不含小麦的B染色体组,建议用NE_1E_2为其染色体组公式。根据回交一代及其自交后代染色体数目,分析了六倍体小偃麦这一人工新物种的形成过程。     

1RS-7DS.7DL小麦-黑麦小片段易位系的鉴定

黑麦(Secale cereale L., RR)是改良普通小麦(Triticum aestivum L., AABBDD)的重要基因资源,将黑麦优异基因转移到普通小麦中,是小麦品种改良的有效途经之一。文章将四川地方品种蓬安白麦子(T. aestivum L., AABBDD) 与秦岭黑麦(S. cereale cv. Qinling, RR)杂交,染色体自动加倍获得八倍体小黑麦CD-13(AABBDDRR);通过顺序FISH和GISH分析,发现该八倍体小黑麦1RS端部与7DS的端部发生相互易位,是一个携带1RS-7DS.7DL小麦-黑麦小片段易位染色体的八倍体小黑麦。利用八倍体小黑麦CD-13与四川推广小麦品种川麦42杂交、连续自交,获得包含60个株系的F₅群体;对F₅群体的58个株系进行GISH和FISH分析发现,其中13个株系含有1RS-7DS.7DL小片段易位染色体。在这13个株系中,株系811染色体数目为2n=6x=42,是稳定的1RS-7DS.7DL小片段易位系;并且1RS特异分子标记和醇溶蛋白分析表明,1RS-7DS.7DL易位染色体1RS小片段的断裂点位于分子标记IB267-IAG95之间,不包含编码黑麦碱蛋白的Sec-1位点;同时1RS-7DS.7DL小片段易位系的千粒重与川麦42相当,远远高于八倍体小黑麦CD-13,对千粒重无负作用。因此,1RS-7DS.7DL小麦-黑麦小片段易位系可作为进一步深入研究1RS小片段上的优异基因及其遗传效应的重要材料。     

小麦族鹅观草属三种植物的生物系统学研究

本文研究了禾本科小麦族鹅观草属的3个种:缘毛鹅观草(Roegneria pendulina Neuski 2n=4x=28),纤毛鹅观草(R. ciliaris (Trin.) Nevski 2n=4x=28)和鹅观草(R. kamoji Ohwi 2n=6x=42)及其种间杂种的形态变异和染色体配对行为。各杂种F_1的减数分裂染色体配对数较高,但杂种高度不育。在杂种减数分裂中还观察到一定频率的多价体形成。以上结果充分表明该3种植物享有两个共同的基本染色体组,在S和Y染色体组之间发生过染色体相互易位,缘毛鹅观草的染色体组可拟定为S~PY~P。     

青藏高原野生大麦和瓦兰大麦的核型及带型研究

本文报道了我国特有大麦——青藏高原野生普通大麦和瓦兰大麦的核型及N带带型。其核型均方2n=2x=14=12m(2SAT)＋2sm(2SAT),均属2A类型。野生普通大麦的N带带型为2n=2x=14=瓦兰大麦的N带带型为2n=2x=14=昌＋2 CI CI＋,昌＋,CI 2CI＋2 CI＋2 CIN CI＋,CI 2 T-1,野生普通大麦、瓦兰大麦与栽培大麦在核型无明显差异,野生普通大麦与瓦兰大麦带型差异明显,且野生普通大麦与栽培大麦间的带) NJ差异大于瓦兰大麦与栽培大麦间的带型差异。分析表明,在进化关系上,野生普通大麦要原始一些。瓦兰大麦要进化一些。文章还对大麦核型及显带等方面的研究进行了讨论。     

小麦-偃麦草-黑麦三属间杂种人工合成途径的研究

远缘杂交是创造新物种的重要途径之一。用小麦属(Triticum)先后分别与偃麦草属(Elytriga=冰草属Agropyron)和黑麦属(Secale)等杂交,以获得二属间杂种,一般需要分两步进行,即首先合成二属间杂种,然后再用第三个属与二属间杂种F_1进行杂交。但是用这种方法获得的三属间杂种照例是不育的。我们认为,合成以小麦特性为主,兼有偃麦     

苏联球茎大麦有利基因引入普通小麦的研究

本研究从1979年开始,用抗病性较强的苏联球茎大麦(4x)为父本,普通小麦品种中国春(6x)为母本进行属间杂交,经离体培养杂种幼胚,获得了属间杂种(F_1)。杂种自交不育,用秋水仙素加倍亦不成功,而以中国春5B单体与之回交,获得回交一代(BC_1F_1)。杂种F_1形态为两亲的中间型,其花粉母细胞染色体数在24—30条之间。BC_1F_1代杂种的形态与F_1相似,染色体数在45—49条之间(其中大多数细胞终变期有20—21个二价体和3—7个单价体)。BC_1F_1代自交或回交均有部分结实。以后各代继续自交分离;于1985—1986年,分离出6个异源二体附加系(2n=22Ⅱ)和异源八倍体(2n=28Ⅱ)以及若干个与母本形态有明显差异的整倍体杂种后代(2n=21Ⅱ)。这些整倍体和非整倍体后代中,有2个附加系的蛋白质含量较高(22.30％和20.37％);在整倍体后代中有两个株系与其父本一样对小麦黄花叶病(WYMV)具有抗性,而其母本与浙江省当前推广的小麦品种均不抗病,说明球茎大麦抗黄花叶病基因可能已导入母本中国春小麦。     

小麦-黑麦1BL/1RS 易位染色体和外源染色体在两个三属杂种中的减数分裂行为

利用荧光原位杂交技术分析了两个小麦-外源种杂种花粉母细胞中1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体和外源染色体包括中间偃麦草(Thinopyrum intermedium (Host) Barkworth & DR Dewey)、簇毛麦(Haynaldia villosa (L.) Schur)染色体的减数分裂行为. 我们首次发现:在减数分裂后期, 1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体发生错分裂,形成两个易位染色单体. 这种错分裂导致易位染色单体在末期Ⅰ分配到两个正在形成的细胞核内,错分裂的易位染色单体进一步形成微核,并在四分体期观察到黑麦的微核出现.从贵农22×遗4095 的F2代植株中检测到一个2n=41的植株,其含有一对1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体,核型分析表明,其中一条黑麦染色体臂比另一条的黑麦染色体臂短1/3左右.在遗4212×遗4095的F2代中检测到一个具有中间偃麦草染色体小片段易位到小麦染色体端粒部分的小麦-中间偃麦草易位植株.这可能是由于在减数分裂过程中发生非均等分裂导致小麦-黑麦1BL/1RS易位染色体的黑麦染色体段臂缺失1/3及小麦-中间偃麦草非罗伯逊易位.在两个杂种F2植株中,中间偃麦草染色体分布频率为39.6%, 簇毛麦染色体分布频率为43.4%, 1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体分布频率分别为51.8%和56.6%.实验结果表明,1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体与外源染色体包括中间偃麦草、簇毛麦染色体在减数分裂过程中没有相互作用.小麦-黑麦1BL/1RS易位染色体在减数分裂过程中可以发生错分裂,并导致杂种后代黑麦染色体臂发生缺失.这对于培育以小麦为背景含有不同长度的黑麦1R染色体短臂的种质及小麦-外源染色体非罗伯逊易位的小片段易位系具有指导意义.     

普通小麦与球茎大麦杂交后受精及胚胎发育的细胞形态学研究

普通小麦(2n=6x=42)品种及其杂种F_1为母本与四倍体球茎大麦(2n=4x=28)杂交,发现属间杂交的受精过程和胚胎生长发育比小麦自交时缓慢。球茎大麦花粉给小表授粉后4小时精子进入卵接触卵核,6小时初生胚乳核开始形成。杂合子第一次有丝分裂和授粉后22小时胚乳核的分裂中出现染色体落后及微核,授粉后9天胚乳核出现解体现象,10天后幼胚局部细胞也出现解体。13天后胚囊成为空腔,已观察不到细胞轮廓。在北京田间于授粉后9—10日即须将幼胚离体培养。     

宜昌橙与伏令夏橙种间体细胞杂种

宜昌橙(Citrus ichangensis SwingIe)试管实生苗叶肉原生质体与伏令夏甜橙(C．Sin-ensis Osbeck)胚性悬浮细胞系原生质体,经聚乙二醇(PEG)诱导融合。再生出的胚状体为畸形,转移到生芽培养基中诱导产生丛芽。丛芽微嫁接在15天龄的枳壳砧上成为完整植株。幼叶染色体检查表明,两亲本均为二倍体2n=2x=18,融合后再生出的植株为四倍体2n=4x=36。过氧化物酶(POX)及谷草酰胺转氨酶(GOT)同工酶分析证明,这些四倍体均为体细胞杂种,它们同时含有双亲的酶带。杂种植株叶片形态更像甜橙。植株移八土壤后生长旺盛。     

人工三倍体新桑品种嘉陵20号的AFLP分析

利用AFLP分子标记技术, 从DNA水平对人工三倍体新桑品种嘉陵20 号(2n=3x=42) 及其亲本以及与嘉陵20号同亲本的2 个三倍体(2n=3x=42) 桑树材料与10 个二倍体(2n=2x=28) 桑树材料进行了遗传背景分析。获得了它们的指纹图谱、遗传距离及遗传相似系数, 并绘制出了它们的UPGMA聚类图。研究结果发现: 嘉陵20 号的母本7920 (2x;♀) 与父本西庆四号(4x; ♂) 间的相似系数为0 6612。这为今后更具强大杂交优势和多倍体优势的新型人工三倍体新桑品种选育时杂交亲本的选择与组配提供了较有用的参考依据。