黑麦染色体在小黑麦×小麦F_1花粉植株中的传递

对93株小黑麦×小麦的第一代花粉植株(H_1)进行细胞学观察,并用Giemsa分带技术鉴定其中的黑麦染色体,不同黑麦染色体表现出不同的传递频率。6R最高,1R、3R次之,7R最低。花粉植株中还发现黑麦染色体端体。     

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.     

应用原位杂交技术对小麦—黑麦代换系间杂交的细胞遗传研究

应用原位杂交技术结合染色体组型分析方法,对两个小麦-黑麦异源双代换系5R/5A和6R/6A杂交后代的遗传进行了研究,探讨同祖染色体配对的可能性并获得小麦-黑麦易位系。实验中对杂种F1代植株减数分裂各时期的花粉母细胞染色体行为进行分析,结果发现有22.91%的花粉母细胞中黑麦染色体与小麦染色体发生同祖配对。F2代通过C-分带、原位杂交鉴定,在45株中检测到9株易位,易位频率为20%,是目前报道易位频率最高的。染色体易位有的来源于同祖配对交换,有的来源于单价体错分裂或断裂的重建。     

一个小麦/黑麦小片段染色体易位系的创制和鉴定

从来源于组合中国春×M27(1R/1D代换系)的8个花粉植株中,分离获得1个小麦/黑麦小片段染色体易位系WER-1-2。C-分带和荧光原位杂交结果显示,衍生出易位系WER-1-2的原始麦穗含有1条完整的1R染色体和1条长臂端部发生缺失的1R染色体,所缺失部分易位到1条小麦染色体上。推断该易位是在花药离体培养过程中经异常有丝分裂产生的,而非异常减数分裂的产物。表明花药培养是一条实现异源染色体小片段(基因)向小麦转移的快速而有效的途径。     

利用杀配子染色体2C诱导中国春-黑麦二体附加系染色体畸变的研究

将中国春-黑麦(1R-7R)二体附加系与中国春-2C(Aegilops cylindrica)二体附加系杂交,获得F1,对F1体细胞染色体进行C分带鉴定和花粉母细胞减数分裂行为的观察与分析,发现减数分裂行为异常。对自交获得的430株F2进行单株染色体C分带和荧光原位分子杂交鉴定,检测到易位、缺失、等臂染色体、双着丝点染色体等染色体畸变类型。此外还检测到2C与小麦2A、2B、2D染色体的二体或单体自发代换系。杂交F。染色体畸变的规律与频率如下：研究共得到含黑麦染色体的变异22株,变异频率为5,1％。其中含黑麦染色体的易位系为10株,占2,3％;缺失12株,占2．79％;黑麦的等臂染色体3株,占O．7％。易位染色体既有含小麦着丝点的(大部分),也含有黑麦着丝点的(仅1例)。黑麦的染色体畸变中,发生于不同同祖群的频率不同,1R为5个,2R为3个;3R为1个;4R为3个;5R为6个;6R为4个。易位多为端部易位。共鉴定出小麦的缺失系54株,其中A基因组有27个,占6.27％;B基因组有20个,占4,65％;D基因组有7个,占1.66％。对杀配子染色体对小麦及黑麦不同同祖群染色体作用的差异性及作用特点进行了探讨。     

小麦-黑麦代换系5A/5R与6A/6R杂交诱导同祖染色体配对与易位的研究

利用两个小麦-黑麦异源双代换系DS 5A/5R与DS 6A/6R杂交,探讨同祖染色体配对的可能性与创制小麦黑麦异源易位系.在方法上对杂种F1的减数分裂行为进行研究,观察5R与5A、6R与6A配对频率,探讨同祖染色体配对规律.实验结果看到杂交F1减数分裂中有22.91%的花粉母细胞有小麦染色体(ABD组)与黑麦染色体(R组)发生同祖配对.在F2及以后世代,通过染色体C分带、原位杂交检测,选择小麦-黑麦易位系.在F2代的45株中检测到9株有易位,易位频率为20%,是目前小麦-黑麦染色体易位频率最高的.染色体易位有的来源于同祖配对的交换,有的来源于单价体错分裂或断裂的重建.     

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.     

八倍体小黑麦×普通小麦杂种后代群体中的染色体易位

用改良的Giemsa C-带技术以单株为基础分析了八倍体小黑麦×普通小麦的杂种BC_1,F_(?)和F_(?)代植株的核型。在鉴定了C-带核型的1098株杂种后代植株中,发现了78条小麦-黑麦和277条黑麦-黑麦易位染色体。在不同的世代和株系中,小麦-黑麦染色体易位率变化在4.35—14.07%之间,平均7.10%;黑麦-黑麦染色体易位率在0.48—52.78%之间,平均25.23%。鉴定的小麦-黑麦易位染色体涉及了黑麦的14条不同的染色体臂和小麦的A、B和D组染色体。易位的48.57%发生在小麦和黑麦的部分同源染色体之间,51.43%发生在非部分同源染色体之间。不同的黑麦染色体臂参与易位的频率不同。小麦-黑麦染色体易位主要发生在杂种的早期世代,使用适当的选择技术在F_3获得了纯合的易位植株。文中讨论了快速选育易位系的技术和它们在小麦育种中的应用问题。     

小麦和黑麦染色体在小黑麦×小麦杂种的不同世代群体中的传递

使用单株植物C-带核型鉴定技术,研究了小麦和黑麦染色体在八倍体小黑麦×普通小麦的F_1,BC_1,F_2和F_3代中的遗传行为。黑麦染色体通过花粉和卵细胞的传递率显著不同,通过卵细胞丢失的染色体较多。黑麦染色体在F_2和F_3的传递率为36.0—38.8%,显著低于通过配子的平均传递率。不同的黑麦染色体通过配子的传递是随机的,而在F_2和F_3中却存在着显著的差异,1R的传递率最高,6R、7R最低。发生上述差异的原因可能是黑麦染色体的丢失不仅发生在配子形成和受精阶段,还受具有不同核型的受精卵在发育过程中夭亡的影响。受黑麦染色体的影响,小麦染色体也有不同程度的丢失。在不同的世代群体中,约有7.3—28.1%的植株丢失了小麦染色体。6R、5R和7R对小麦染色体丢失的作用较大。根据本研究的结果,在使用八倍体小黑麦×小麦的杂交方式利用黑麦遗传物质于小麦育种的工作中,F_2和F_3是有效选择的关键世代。本文建议的单株植物C-带核型鉴定技术是实现这一选择目标的有效方法。     

4D和4R对小麦三种同工酶合成的影响

利用聚丙烯酰胺凝胶电泳对小麦品种天选15号、天选15号—4D缺体,黑麦品种德国白粒及利用“缺体回交法”培育的小麦(4D)一黑麦(4R)异代换系幼苗的过氧化物酶同工酶、细胞色素氧化酶同工酶及酯酶同工酶进行了研究,结果表明4D染色体对小麦的一种过氧化物酶同工酶和一种细胞色素氧化酶同工酶量的合成具有控制作用,在小麦4D缺体的遗传背景下,黑麦4R染色体能够补偿由于4D缺失引起的这两种同工酶合成降低的效应。4D对小麦幼苗期酯酶同工酶的合成没有明显的作用,4R在小麦4D缺体遗传背景下对酯酶同工酶的合成也没有明显的影响     

六倍体小黑麦与普通小麦杂种F_1花粉植株的细胞遗传学研究

用六倍体小黑麦Rosner与普通小麦科冬58的杂种F_1为材料进行了花药培养。观察了27株花粉植株根尖细胞的染色体,其中有17株非整倍体、9株混倍体和1株单倍体。从花粉植株PMC的染色体构型表明,在单倍水平的植株中以单价体为主,在二倍水平植株中以二价体为主。用Giemsa显带技术鉴定花粉植株的染色体组成,其中黑麦染色体为2—7条,小麦染色体为18—21条。提示用花药培养的方法,可以将六倍体小黑麦与普通小麦杂种F_1理论上可以形成的花粉的染色体组成在植株水平显现出来。     

小麦背景中黑麦1R染色体的遗传变异

运用细胞遗传学方法鉴定了来源于中国春×Ｍ２７（１Ｒ／１Ｄ代换系）的花粉植株和Ｆ２单株染色体组成。发现７个花粉植株中出现７种染色体组成变异类型,每株呈现一类变异;而２７个Ｆ２单株中,存在１１种染色体组成变异类型,变异频率仅为３７．０％,低于花粉植株。花粉植株群体中,观察到一个能稳定向后代传递的小麦／１Ｒ小片段易位,但Ｆ２群体中未检测到小麦／黑麦易位。表明常规染色体工程结合花药培养是有计划、有目的实现异源染色体小片段向小麦转移的简便、高效、快速途径。     

小麦-黑麦小片段易位系的分子细胞遗传学分析

为选育具有经济价值的带有黑麦R染色体组小片段的小麦-黑麦育种基础材料,对小麦-黑麦5R/5A×6R/6A代换系杂交后代的8份高代材料6-30、6-31、7-1、7-9、7-13、7-21、7-22和7-28进行形态学、细胞学观察,及SSR分析和GISH检测。结果表明,8个品系田间生长整齐、育性正常,具有大穗、多小穗,抗白粉病、叶锈病等优良性状;对其中2个品系7-1和7-9进行花粉母细胞减数分裂观察,发现大多数细胞染色体构型为2n=21Ⅱ,具有良好的遗传稳定性;选择黑麦R染色体通用引物及5R、6R染色体上的微卫星引物共8对,对8个品系进行SSR分析,结果表明8个品系都有黑麦5R或6R染色体片段的导入,进一步进行GISH检测,发现5个品系6-31、7-1、7-13、7-21、7-22都存在黑麦杂交信号,为小麦-黑麦小片段易位系。本研究综合多种手段鉴定的8份材料皆为小麦-黑麦小片段易位系,在育种上具有利用价值。     

远缘花粉延迟授粉诱导小麦单性生殖的染色体观察

应用很尖细胞染色体制片技术,观察了以普通小麦品种间杂种第一代为母本,以硬粒小麦（T,durum)品种“阿普洛”等和黑麦（Secale cereale）品种“D. T. R.”等的花粉为诱导者授粉产生的后代染忿2术－从中筛选鉴定出真正为单性生殖的后代,可作为选育品种的材料。     

六倍体小黑麦×六倍体小麦杂交后代中染色体遗传与结构变异鉴定

六倍体小黑麦是普通小麦品种遗传改良的重要基因资源,可以拓宽小麦的遗传基础。本研究以六倍体小黑麦为供体向普通小麦转移黑麦染色质,以探明六倍体小黑麦×六倍体小麦杂交、回交后代的染色体遗传特性,为小黑麦种质材料的后续研究和利用奠定基础。以六倍体小黑麦16引171为母本,六倍体小麦川麦62为父本配制杂交及回交组合,利用非变性荧光原位杂交技术(non-denaturing florescence in situ hybridization,ND-FISH)对F1、BC1F1和BC1F2植株进行细胞学跟踪鉴定。结果表明,杂种F1回交结实率为2.61%;BC1F1植株2R染色体传递频率最高;BC1F2植株中黑麦染色体在后代的传递率为6R>4R>2R,小麦背景中5B-7B相互易位染色体在BC1F2植株中表现出严重偏分离。在BC1F1和BC1F2植株中观察到24种结构变异染色体,包括染色体片段、等臂易位染色体、易位染色体以及双着丝粒染色体,且部分BC1F2植株的种子表现粒长和千粒重均优于六倍体小麦亲本川麦62。因此,在利用六倍体小黑麦作为桥梁向普通小麦导入黑麦遗传物质时,应尽量采取多次回交的...     

小偃6号背景下黑麦遗传物质的荧光原位杂交分析

利用普通小麦(Triticum aestivum L.)“小偃6号”与黑麦(Secale cereale L.)品种“德国白粒”杂交,选育出“小偃6号”类型带有黑麦性状的种质材料。应用总基因组原位杂交(GISH)进行检测,在8份材料中探测到黑麦染色质的存在,其中附加系3个,代换系1个,易位系4个;进一步用荧光绿标记探针pSc119.2及荧光红标记探针pAs1的双色荧光原位杂交(FISH)技术,对其中部分品系的染色体组成进行分析鉴定,结果表明:易位系BC116-1是1RS/1BL小麦/黑麦易位系,BC152-1是涉及一条1B染色体的1RS/1BL易位系, 代换系BC97-2是2R(2D)二体代换系;附加系BC122-3附加了一条6R黑麦染色体,一条6B染色体的长臂缺失。同时,对连续的总基因组原位杂交和双色荧光原位杂交技术在小麦育种中的应用进行了讨论。     

小偃6号背景下黑麦遗传物质的荧光原位杂交分析

利用普通小麦(Triticum aesttvum L.)"小偃6号"与黑麦(Secale cereale L.)品种"德国白粒"杂交,选育出"小偃6号"类型带有黑麦性状的种质材料.应用总基因组原位杂交(GISH)进行检测,在8份材料中探测到黑麦染色质的存在,其中附加系3个,代换系1个,易位系4个;进一步用荧光绿标记探针pScll9.2及荧光红标记探针pAsl的双色荧光原位杂交(FISH)技术,对其中部分品系的染色体组成进行分析鉴定,结果表明:易位系BCll6-1是1RS/1BL小麦/黑麦易位系,BCl52-l是涉及一条lB染色体的1RS/1BL易位系,代换系BC97-2是2R(2D)二体代换系;附加系BCl22-3附加了一条6R黑麦染色体,一条6B染色体的长臂缺失.同时,对连续的总基因组原位杂交和双色荧光原位杂交技术在小麦育种中的应用进行了讨论.     

一个小麦—黑麦染色体代换的细胞学鉴定

对从六倍体小黑麦与普通小麦的杂种后代中获得的矮秆抗病选系84056-1-36-1进行体细胞C-分带鉴定,结果表明,它的21对染色体中,有1对短臂带型与1R相似的黑麦染色体代换了小麦的1D。观察“中国春”双端二体1A、1B与该选系杂种F_1的花粉母细胞染色体配对,发现分别有82.56%和65.71%的细胞出现异型三价体,所有细胞至少有两个形态不同的单价体;而在“中国春”端二体IDL与84056-1-36-1的杂种中,端体不配对的花粉母细胞占100%,经C-分带后,另外1条单价体显示明显的端带。从上述这些结果推断84056-1-36-1为1R(1D)代换系。     

柱穗山羊草2C染色体诱发中国春小麦背景中黑麦1R染色体结构变异的研究

当柱穗山羊草(Aegilops cylindrica Host．)2C染色体单体添加到普通小麦品种中国春和以中国春为背景的派生系时,减数分裂时,不含2C染色体的配子会发生染色体结构变异。为了制备一套黑麦1R染色体缺失系以用于定位黑麦1R染色体上的控制重要农艺性状的基因,把一条2C染色体导人到小黑麦1R二体附加系(21″ 1R″)中,然后让这些个体(21″ 1R″ 2C′,2n=45)自交,以便产生1R染色体结构变异体。实验共检测了345粒F,种子,83粒种子带有结构变异的黑麦1R染色体(24．1％)。通过C分带和原位杂交检测,对来自于23株F2的46个F3植株所带有的异常1R染色体进行了归类：其中1RL端体为39．1％,1RL等臂染色体为2．2％,1RL易位系为32．6％。1RS端体为4．3％,1RS等臂染色体为4．3％,切点在长臂上的缺失体为2．2％。在6．5％的植株中同时含有2种类型的1R染色体结构变异。其余8．7％带有异常1R染色体的个体因为没有原位杂交结果而无法判断是属于哪种类型。已获得的1R结构变异株将有可能进一步发展成为一套可用于定位黑麦1R染色体上重要功能基因的遗传材料。另外,还探讨了综合应用细胞学和分子标记方法鉴定易位染色体中小麦染色体片段的尝试,并对所获结果进行了讨论。     

含有抗白粉病基因的黑麦染色体小片段向小麦的转移

利用感白粉病的小麦品种绵阳11的纯系和黑麦自交系R12杂交, 在其单体附加系自交后代的BC₁F₅株系中选择小麦－黑麦异源易位系。根据已报道的黑麦特异重复序列pSc20H设计了一对特异引物, 用PCR方法鉴定了300个单体附加系的自交BC₁F₅株系,发现其中70个株系含有黑麦染色体成分。一个来源于6R单体附加系的小麦株系96Ⅱ691-830-98表现了对白粉病的高度抗性, PCR方法鉴定证明其含有黑麦染色体成分。对该株系作进一步的基因组原位杂交(GISH)鉴定, 证明它的一对染色体的端部含有黑麦染色体的小片段。这一结果指出, 含有抗白粉病基因的黑麦染色体6R小片段被引入了小麦。研究表明利用单体附加诱导染色体小片段易位是一种有效的方法。利用PCR和GISH原位杂交相结合的方法可提高检测外源染色体小片段的准确性和选择效率。