硬粒小麦×天蓝偃麦草属间杂种无性系的建立

本实验以“人民麦”ד天蓝偃麦草”F_0成熟胚、F_1幼穗及“珂珂瑞特”ד天蓝偃麦草”F_1幼穗为外植体,在MS+2mg/L2,4-D的培养基上诱导愈伤组织,在无激素的MS培养基上诱导再生植株。产生胚性愈伤组织的频率最高为78.9％。植株再生方式为体细胞胚胎发生方式,再生频率最高为100％。胚性愈伤组织经13个月的继代培养仍具再生能力。发现一种特殊分化现象,即小花结构的分化,并对产生这种现象的原因进行了分析。     

硬粒小麦、提莫菲维小麦与四倍体长穗偃麦草属间杂种的形态和细胞遗传学研究

首次获得硬粒小麦（Triticum durum Desf),提莫菲维小麦（T.timopheevi Zhuk)与四倍体长穗偃麦草（tetraploid Elytrigia elongata)的属间杂种,杂交当代结实率分别为5．29％和1．41％,杂种均表现为多年生,具很强的生活力,形态上呈双亲中间类型,杂种F1自交不育,用普通小麦,硬粒小麦回交,以硬粒小麦为母本的F1均获得交种子,杂种F1花粉母细胞减数分裂中期I染色体配以构型分别为：13．78I＋6．87II＋0．147III,9．10I＋9．11 II＋0．20III,F1形成的二价体主要是四倍体长穗偃麦草染色体之间配对所致,并推测四倍体长穗偃麦草具促进小麦部分同源染色体配对或抑制小麦ph基因作用的特殊遗传系统。     

硬粒小麦 长穗偃麦草2E和4E附加系及E染色体传递

为探讨长穗偃麦草E染色体在硬粒小麦背景中的传递特点,利用染色体特异分子标记、基因组原位杂交(GISH)、非变性荧光原位杂交(ND FISH)等方法,对小偃麦8801(AABBEE)与硬粒小麦(AABB)杂交后代中选育的株系Du_No.2和Du_No.4进行了分析。结果表明：(1)分子标记检测株系Du_No.2及Du_No.4分别能扩增出长穗偃麦草2E、4E染色体特异条带。(2)GISH和ND FISH分析显示,株系Du_No.2和Du_No.4分别附加了1条2E和4E染色体,表明株系Du_No.2 和Du_No.4分别为硬粒小麦 长穗偃麦草2E和4E单体附加系。(3)2个株系的减数分裂过程观察发现,后期Ⅰ、Ⅱ和末期Ⅱ都有E染色体分离异常现象,且株系Du_No.2和 Du_No.4的异常率分别为22.24%和36.18%。(4)2个株系分别与硬粒小麦进行正反杂交的后代PCR分析表明, 2E和4E染色体经雄配子的传递率分别为4.41%和2.17%,而通过雌配子的传递率都为零,表明2E和4E染色体在硬粒小麦背景中能通过雄配子传递,但不通过雌配子的传递。该研究为创建全套硬粒小麦 长穗偃麦草双体附加系及代换系提供基础。     

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。     

偃麦草与小偃麦染色体组构成的细胞遗传学研究V.硬粒小麦与中…

获得了硬粒小麦（２ｎ＝６ｘ＝２８,ＡＡＢＢ）与中间偃麦草（２ｎ＝６ｘ＝４２,ＮＮＥ１Ｅ１Ｅ２Ｅ２）杂种Ｆ１及回交后代材料。统计分析杂种Ｆ１及回交一代ＰＭＣＭＩ染色体配对构型,认为中间偃麦草具较远缘的同亲关系染色体组。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ＮＥ１Ｅ２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。     

普通小麦×东方旱麦草属间杂种的产生及无性系的建立

本研究以普通小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．;２ｎ＝６ｘ＝４２,ＡＡＢＢＤＤ）为母本,以东方旱麦草（Ｅｒｅｍｏｐｙｒｕｍｏｒｉｅｎｔａｌｅ（Ｌ．）Ｊａｕｂ．ｅｔＳｐａｃｈ;２ｎ＝４ｘ＝２８）为父本,首次成功地获得了属间远缘杂种Ｆ１,其平均结实率为０．０８％。利用植物细胞工程技术,对杂种幼胚愈伤组织的诱导、胚性无性系的建立、植株再生、壮苗培养等,最终获得了生长正常的杂种Ｆ１植株。同时,通过对杂种幼胚愈伤组织、根尖细胞的细胞学观察,结果表明该杂种为真杂种,即２ｎ＝５ｘ＝３５（预期染色体数）的杂种细胞占主体;另外,因组培过程中发生了染色体数目的变异,故也有少量２ｎ＝２８－３４染色体数的细胞。以上杂种的获得为将旱麦草优异基因向小麦的转移奠定了基础。     

偃麦草属遗传资源的应用研究

偃麦草属(Elytrigia)是小麦的野生近缘属,具有许多优良基因,是小麦的三级基因库和小麦性状改良的优异供体之一。综述了偃麦草属基因组的研究和其在小麦遗传育种中的应用。     

小麦×长穗偃麦草的受精和早期胚胎发育

用石蜡切片法,对小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍ）和长穗偃麦草（Ｅｌｙｔｒｉｇｉａｅｌｏｎｇａｔａ）杂交的受精和早期胚胎发育进行了观察。结果表明,长穗偃麦草花粉在小麦柱头上萌发良好,花粉管可顺利长入花柱和胚囊。观察的１７０个小麦子房中,１７６５％发生了双受精,产生了胚和胚乳;９４１％发生了单卵受精,只产生胚而无胚乳;４７１％发生了单极核受精,只产生胚乳而无胚;总受精率为３１７７％;成胚率为２７０６％。由于胚乳的缺乏或发育异常及败育,最终难以获得有生活力的种子。为小麦与长穗偃麦草远缘杂交提供了细胞胚胎学证据。     

四倍体小麦背景中长穗偃麦草E染色体传递特征

通过细胞学方法和染色体特异分子标记鉴定六倍体小偃麦(AABBEE)与硬粒小麦(AABB)杂交的自交后代F₂和F₃植株,探讨长穗偃麦草染色体在硬粒小麦背景中世代间的传递特征,并筛选硬粒小麦-长穗偃麦草E染色体附加系。对218个F₂单株染色体数检测表明,2n=28植株占41.7%,2n=29植株占18.3%,其余40.0%植株的染色体数在2n=31~42范围内。分子标记鉴定表明,在F₂代2n=29单体附加植株中,不同的长穗偃麦草染色体传递率之间存在明显差异,1E传递率最高,3E和6E传递率最低。在F₂代2n=30单株中,1E、4E、7E和5E染色体相互组合产生的双单体多,6E参与组合较少,未检测到2E或3E与其他染色体的组合单株。在1E~7E单体附加株自交后代F₃中,E染色体传递率变化范围为9.1%~27.5%,1E传递率最高,6E传递率最低,与F₂的传递率一致。从F₃代中选育出1E~7E单体附加及少数二体附加,所有单体附加均可育。这些附加E染色体材料将对小麦代换系和易位系的创制提供有益的中间材料。     

小麦与长穗偃麦草,中间偃麦草杂种及其衍生后代的细胞遗传学研究

十倍体长穗科草和六倍体中间偃麦草均含有一些基因促使部分同源的染色体之间发生配对,这些基因分布于不同的染色体组中,并具很强的传递力。小麦与长穗偃麦草杂种回交后代的部分植株在减少数分裂后期出现多条染色同时断裂现象,使不同染色体通过断口联结形成新的易位成为可能。上述二因素可能是造成小麦和偃麦草基因重组的主要原因之一。     

小麦-中间偃麦草双体异附加系的鉴定

利用形态学、细胞学、A-PADE和RAPD方法,对5个小麦-中间偃麦草(Thinopyrum intermedium)双体异附加系Line 1、Line 4、Line 10、Line 14和Line 15进行了鉴定。细胞学鉴定结果表明,它们根尖细胞染色体数目为2n=44,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMCMⅠ)染色体构型为2n=22 Ⅱ,具有高度的细胞学稳定性;形态学鉴定和A-PADE电泳分析证明,Line 1和Line 15可能附加了中间偃麦草第7部分同源群的染色体,Line 10和Line 14可能附加了中间偃麦草第1部分同源群的染色体,Line4则可能同时存在多种染色体变异;RAPD分析表明,在供试的100个随机引物中,有5个引物S21、S29、S57、S121和S152能够在亲本中间偃麦草和双体异附加系中稳定扩增出特异带型,并可作为异附加系所附加染色体的特异RAPD标记。     

长穗偃麦草细胞质小麦核质杂种农艺性状的研究

长穗偃麦草细胞质小麦核质杂种与核共体进行了比较试验,结果证明：核质杂种株高降低５－８ｃｍ,抽穗期略有推迟,抗寒性有明显提高。其它农艺性状,如分蘖数,穗长,穗粒数,结实率等性状没有明显差异。但是在核质杂种中粒粒蛋白质含量增加了１１．７９％和２７．３３％,被分析的１７种氨基酸含量也是明显提高,提高幅度１２．３７－５３．０９％。     

普通小麦与簇毛麦属间杂种体细胞无性系的建立及双倍体的合成

通过将常规有性杂交,杂种幼胚愈伤组织培养,杂种试管苗无性繁殖,和杂种愈伤组织及试管苗的染色体加倍等环节相结合,由普通小麦x簇毛麦的极少数杂种幼胚在半年时间内获得了上万株杂种植株,并从中产生了数以千计的双倍体种子。经人工接种鉴定,这个双倍体对白粉病免疫,已被用做小麦抗白粉病育种的中间材料。与此同时,在实验室内还保存着相当数量的杂种愈伤组织和试管苗。前者已经过30余次继代,保存了近2年半的时间,仍具有良好的生长和分化能力;后者也已经历了20几次继代,保存了2年,仍可不断增殖。     

小麦—黑麦—中间偃麦草三属杂种F1及其花粉植株的细胞遗传学研究

２个小麦－黑麦－中间偃麦草三属杂种Ｆ１的减数分裂行为复杂,中期Ｉ染色体平均每细胞构型为１９．５３Ｉ＋１３．４７ＩＩ＋０．７０ＩＩＩ＋０．０６１Ⅴ和１９．９９Ｉ＋１３．４２ＩＩ＋０．６５ＩＩＩ和０．０４１Ⅴ＋０．０１Ⅴ,后期Ｉ染色体分配不平衡,单价体并不一定排列在赤道板上,产生各种类型的异常四分体。１８株花粉植株染色体组成类型多样,在２个花粉植株中分别观察到端体和等臂染色体。单倍体花粉植株中期Ｉ染色     

八倍体小偃麦与硬粒小麦及其杂种F_1的小孢子发生和花粉发育的细胞学研究

用压片法对八倍体小偃麦与硬粒小麦及其杂种F_1小孢子发生和花粉发育进行了详细的细胞学观察。结果表明,两亲本八倍体小偃麦和硬粒小麦的小孢子发生和花粉发育是基本正常的,二者结实率也基本正常。[八倍体小偃麦×硬粒小麦]F_1小孢子发生过程非常紊乱,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ出现较高频率的单价体和多价体,其相对紊乱系数高达0.67;减数分裂晚后期,每个细胞落后染色体平均3.56条;四分体期,每个四分体微核数平均2.82个。在杂种F_1花粉发育的每个时期都可产生不同频率的败育花粉。在三细胞成熟花粉期,杂种F_1可育花粉百分率为67.36%,基本能够满足传粉受精的需要,但其结实率仅为2.79%,远远低于两亲本结实率。因此杂种F_1花粉的败育不是导致其结实率低的主导因素。     

小麦和彭梯卡偃麦草杂种及其衍生后代的细胞遗传学研究——Ⅰ.彭梯卡偃麦草及其与普通小麦和硬粒小麦杂种F_1的染色体配对

花粉母细胞中期Ⅰ染色体配对观察发现,长穗偃麦草平均染色体配对构型为:27.65Ⅱ(20—35)+1.15Ⅲ(0—4)+1.22IⅤ(0—4)+0.42Ⅴ(0—2)+0.43Ⅵ(0—2)+0.20Ⅶ(0—1)+0.06Ⅷ(0—1)+0.021Ⅹ(0—1)+0.75Ⅰ(0—5)。大量多价体的出现说明在Th.ponticum中必然存在着染色体组重复。小麦和长穗偃麦草杂种F_1根尖细胞及花粉母细胞染色体醋酸洋红N-带分析发现在Th.ponticum中并无B染色体组存在,并且在杂种F_1花粉母细胞中显带的B组染色体很少参与配对。普通小麦品种Fukuho和“中国春”与Th.ponticum杂种F_1的染色体配对构型分别为:16.40Ⅱ(6—12)+2.78Ⅲ(0—6)+0.55Ⅳ(0—3)+0.25Ⅴ(O—3)+10.87Ⅰ(5—19)和14.73Ⅱ(7—20)+3.12Ⅲ(0—6)+0.67Ⅳ(0—2)+0.63Ⅴ(0—5)+11.19Ⅰ(4—17)。综合两个小麦品种与Th.ponticum杂种染色体配对资料发现20.5%的花粉母细胞中单价体数小于7,表明在Th.ponticum中有与小麦极为相近的染色体组。硬粒小麦品系DR147和该偃麦草杂种F_1花粉母细胞染色体配对构型为:11.92Ⅱ(5—18)+2.14Ⅲ(0—5)+0.54Ⅳ(0—3)+0.41Ⅴ(0—2)+14.93Ⅰ(9—25)。T.aestivum×Th.ponticum F_1由于比T.durum×Th.ponticum F_1多了一个D染色体组,使前者配对染色体数比后者增加了约11条,表明Th.ponticum可能含有与D组非常     

一个小麦-中间偃麦草异代换系的形态学和细胞学鉴定

中间偃麦草含有丰富的优良基因,在小麦的遗传改良中具有重要利用价值。对从中间偃麦草与小麦品种烟农15杂种后代(BC2F4)中选育的小麦种质系山农0095进行形态学和细胞学鉴定,结果表明：山农0095株高78cm,穗长17．3cm,旗叶长36．3cm,旗叶宽3．03cm,茎杆粗壮,繁茂性好,既长又宽的旗叶、长圆锥型穗是其显著的形态学特征;其根尖细胞染色体数日为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMC M Ⅰ)染色体构型为2n=21Ⅱ;它与普通小麦的杂种FⅠPMC M Ⅰ绝大多数细胞出现2个单价体,没有观察到多价体,平均染色体构型为2n=20．08Ⅱ 1．84Ⅰ。以上结果表明,山农0095是一个小麦-中间偃麦草的双体异代换系。     

抗白粉病小麦——中间偃麦草异附加系的细胞学和RAPD鉴定

利用细胞学和ＲＡＰＤ技术,对从小麦与中间偃麦草杂种后代中选育的抗白粉病异附加系ＤＡＬ６６进行了鉴定。结果证明ＤＡＬ６６根尖细胞染色体数为４４,花粉母细胞减数第一分裂中期（ＰＭＣ ＭＩ）杂色体模型为２ｎ＝２２Ⅱ。对ＤＡＬ６６及其双亲进行ＲＡＰＤ分析,从４０个随机引物中筛选出１个特异引物（ＯＰＥ－０２）能够稳定地扩增出特异带型。