十个八倍体小偃麦的细胞学鉴定和染色体构成分析

培育新的八倍体小偃麦,对于利用偃麦草遗传物质进行小麦的遗传改良具有重要意义。本研究利用细胞学和基因组原位杂交技术,对从中间偃麦草与小麦品种烟农15杂交后代选育出的10个八倍体小偃麦山农TE256、山农TE259、山农TE261、山农TE262、山农TE263、山农TE265、山农TE266、山农TE267-1、山农TE270和山农TE274进行了细胞学鉴定和染色体构成分析。结果表明,10个八倍体小偃麦绝大多数单株根尖细胞的染色体数目为2n=56,个别单株含有54或55条染色体;大多数2n=56单株的花粉母细胞在减数分裂中期I的染色体构型为2n=28II,少数花粉母细胞存在单价体、三价体或四价体,后期I染色体可均等分向两极,仅有极少数细胞出现染色单体提前分离等现象;10个八倍体小偃麦均含有普通小麦的全套染色体和中间偃麦草的1个混合染色体基组,其中间偃麦草染色体是由来自中间偃麦草3个不同染色体基组的染色体构成的混合染色体基组,其染色体构成分别为2St+8J^S+2J+2J-St、2St+8J^S+4J、2St+8J^S+2J+2J-St、2St+8J^S+2J+2J-St、2St+8J^S+2J+2J-St、6St+4J^S+2J+2J-St、4St+6J^S+2J+2J-St、2St+8J^S+4J、2St+8J^S+4J和4St+6J^S+4J,与目前已报道的八倍体小偃麦均有所不同。研究结果可为这些新型八倍体小偃麦的研究和有效利用提供参考依据。

兼抗白粉病和条锈病的八倍体小偃麦的鉴定

为了选育兼抗小麦白粉病和条锈病的桥梁种质材料,对从中间偃麦草与普通小麦品种烟农15杂交后代中选育的3个小偃麦材料山农TE0537、TE0524和山农TE0543进行了形态学、细胞学和白粉病、条锈病抗性鉴定。结果表明,山农TE0537农艺性状较好,其主要性状介于双亲之间,对白粉病免疫,高抗条锈病,具有高度的细胞学稳定性,其根尖细胞染色体数目为2n=56,PMC MI染色体构型为2n=28II;山农TE0524和山农TE0543对白粉病、条锈病均表现为高抗,根尖细胞染色体数目为2n=55,PMC MI平均染色体构型分别为2n=2.32I+26.22Ⅱ+0.06Ⅳ和2n=1.20I+26.90Ⅱ,在细胞学上尚不稳定。研究表明,3个小偃麦材料是小麦白粉病和条锈病的良好抗源,在小麦白粉病和条锈病的遗传改良中具有重要利用价值。

八倍体小偃麦与天蓝偃麦草杂交F1染色体组构型

首次获得麦草8号、麦草9号、远中2号八倍体小偃麦与天蓝偃麦草的属间杂种,杂交当代结实率为31.49%,39.28%和10.41%。杂种F1表现为两亲的中间型,植株高大、繁茂,穗长20~30 cm,小穗数25~30个,多年生,抗寒,在哈尔滨冬季无覆盖条件下可安全过冬。对F1植株进行减数分裂行为观察,结果发现,染色体配对不正常,单价体频率高,出现多价体。杂种F1减数分裂中期I染色体配对构型分别为：9.5Ⅰ＋16.98Ⅱ＋0.27Ⅲ、13.6Ⅰ＋14.01Ⅱ＋0.87Ⅲ、11.2Ⅰ＋16.8Ⅱ＋0.08Ⅲ。二价体数变动在13~18间、单价体数变动在11~17间、多价体变动在0.08~0.87间,二价体多数是棒状二价体,推测两亲有一对部分同源关系染色体组,其余为非同源染色体组,但有的染色体间有部分同源关系。小麦5B染色体上Ph基因可能受到E组染色体的抑制。

不同细胞质的普通小麦“中国春”(Triticum aestivum var.Chinese Spring)与小偃麦杂交F_1代的育性与减数分裂行为的研究

15个不同细胞质“中国春”小麦与八倍体小偃麦杂交 ,杂种F1减数分裂的染色体行为表明 :普通小麦与天蓝偃麦草的F或E组染色体之间存在着部分同源关系 ;D2 型细胞质促进部分同源染色体配对、但却抑制同源染色体配对 ;Sv 型细胞质对同源染色体或部分同源染色体的配对均有抑制作用 ;G型细胞质促进同源染色体配对。1 5个不同细胞质“中国春”小麦与六倍体小偃麦杂交 ,F1结实率很低 ,减数分裂中期的染色体行为混乱 ,单价体过多 ,或许意味着在天蓝偃麦草 (Elytrigiain termedium)与长穗偃麦草 (E .elongatum)的E组染色体之间存在着很大差别。随着回交代数的增加 ,选出G型、D2 型、Mt 型、Mu 型等细胞质雄性不育的八倍体小偃麦品系 ,其中D2 型细胞质八倍体小偃麦具有光周期敏感性雄性不育的特征 ;G型细胞质“远中 3”育性正常 ,表明八倍体小偃麦“远中 3”的E组染色体中存在G型胞质的育性恢复基因。

八倍体小偃麦营养品质及主要品质特性分析

分析了5个八倍体小偃麦中1、中2、中3、中4、中5和高蛋白优质小麦品种晋麦67的营养品质与几个主要的品质特性。结果表明,八倍体小偃麦的蛋白质、氨基酸、矿物元素均显著高于对照晋麦67,并且其加工品质较好,例如中2面团稳定时间达到17.2 min时,面包评分达90.5分,可制作优质面包,克服了营养品质提高,加工品质下降的矛盾。中1和中2具有1,7+8,5+10高分子量谷蛋白亚基,中3、中4、中5具有2*,7+9,5+10高分子量谷蛋白亚基。

八倍体小偃麦远中2染色体组构成的研究

利用来源于四倍长穗偃麦草（Ｅｌｙｔｒｉｇｉａｅｌｏｎｇａｔｕｍ４Ｘ）的六倍体小偃麦８８０１（ＡＡＢＢＥＥ）与八倍体小偃麦远中２杂交，通过Ｆ１花粉母细胞减数分裂染色体行为分析，发现杂种Ｆ１中染色体组主要构型为１４Ⅱ＋２１Ｉ（占观察细胞的４０％左右），平均构型为：０．８９ＩＩ＋１２．５３Ｉ＋２１．０７Ｉ，从而确认亲本八倍体小偃麦远中２染色体组中不含有偃麦草的Ｅ组染色体。并初步认为远中２染体组型为ＡＡＢＢＤＤＸＸ。染色体荧光原位杂交（ＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅＩｎＳｉｔｕＨｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ，ＦＩＳＨ）技术检测结果表明：远中２的染色构成是由４４条普通小麦染色体、１０条中间偃麦草染色体和一对小麦／中间偃麦易位染色体共同组成。并分析了这种组型产生的原因及遗传上的稳定性。

矮化型八倍体小偃麦的选育

矮化型八倍体小偃麦“TAI7044”是以天蓝偃麦草(Agropyron glaucum)作父本,春小麦品种“晋春7号”作母本杂交,并采用冬小麦品种“21124”回交克服其属间杂种的不育性,经过连续9年选育而成。细胞学观察结果表明,它的体细胞染色体数目2n=56的植株占77.3％,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ 2n=28 Ⅱ的细胞占59.95％,其染色体构型为1.43 Ⅰ+27.48 Ⅱ+0.09 Ⅲ+0.04 Ⅳ。同工酶电泳结果表明,它的酯酶比双亲(普通小麦和天蓝偃麦草)多出5条新生酶带,同时又缺少双亲分别具有的3条酶带,进一步证明了利用外源种质与小麦遗传背景之间相互作用产生新性状的可能性。

八倍体小偃麦不同绿色器官气孔特性的差异

为给八倍体小偃麦高光效育种提供理论依据,在温室条件下比较分析了八倍体小偃麦中1、中4、TAI7044、TAI7047开花期旗叶、旗叶叶鞘和穗下节间的气孔特性。结果表明,八倍体小偃麦的气孔导度、气孔开度、气孔密度和气孔面积在器官间和材料间均存在差异。各材料的气孔导度均表现为旗叶>叶鞘>穗下节间,材料间只有TAI7044的旗叶和叶鞘的气孔导度显著高于中1(P<0.05),各材料的气孔开度表现旗叶>穗下节间>叶鞘,材料间只有TAI7044的旗叶以及TAI7047的旗叶、叶鞘和穗下节间显著高于中1相应器官(P<0.01);不同器官的气孔密度以穗下节间高于旗叶和叶鞘,其中中1穗下节间的气孔密度极显著高于其他材料(P<0.01),而其旗叶和叶鞘与其他材料差异不显著(P>0.05);除中4外其余材料旗叶的气孔面积显著高于叶鞘和穗下节间,材料间只有TAI7044的旗叶以及TAI7047的旗叶、叶鞘和穗下节间显著高于中1相应器官(P<0.01);气孔周长在材料和器官间差异均不显著(P>0.05)。

一个八倍体小偃麦染色体组成的分子细胞学分析及品质特性鉴定

八倍体小偃麦是普通小麦遗传改良的重要种质材料,为进一步发掘和利用其优良基因,对从匈牙利科学院农业研究所引进的八倍体小偃麦BE-1的染色体组成和高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-G S)进行了分析鉴定。细胞学观察结果表明,其体细胞染色体数目为2n=56,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PM C M I)染色体构型2n=28Ⅱ的细胞占65.8%;分别用长穗偃麦草(T h inopy rum elong a tum,D.R D ew ey,2n=14,EE)、百萨薄冰草(T h inopy rum bessarabicum,A.Love,2n=14,JJ)、假鹅观草(P seud oroegneria strig osa,A.Love,2n=14,S tS t)的总基因组DNA作探针进行原位杂交,结果发现仅在假鹅观草总基因组DNA作探针时,能够检测到BE-1 14条染色体明显的杂交信号,进而认为它们来源于S t基因组相近的鹅观草属的物种;对八倍体小偃麦BE-1麦谷蛋白进行SDS-PAGE分析,结果表明其HMW-G S组成为1,6+8,5+10。红外谷物品质分析仪测试结果表明,它的蛋白质、湿面筋含量及沉淀值均超过当前优质小麦品种,可做为普通小麦品质改良的重要基因源。

八倍体小偃麦与六倍体小偃麦杂交的细胞遗传学研究

利用来源于中间偃麦草（Ｅｌｙｔｒｉｇｉａｉｎｔｅｒｍｅｄｉｕｍ）的八倍体小偃麦远中２和来源于四倍体长穗偃麦草（Ｅｌｙｔｒｉｇｉａｅｌｏｎｇａｔｕｍ）的六倍体小偃麦８８０１（ＡＡＢＢＥＥ）杂交，结果表明正反交间结实率、Ｆ１出苗率均存在显著差异；Ｆ１植株多表现高度不育。通过Ｆ１花粉母细胞减数分裂染色体行为分析，发现杂种Ｆ１中染色体组主要构型为１４Ⅱ＋２１Ⅰ（占观察细胞的４０％左右），也有其他类型的构型，平均构型为：０．８９Ⅲ＋１２．５３Ⅱ（８．５６Ⅱ＋３．９７Ⅱ）＋２１．０７Ⅰ，从而确认远中２染色体组中不含有偃麦草的Ｅ组染色体。并初步认为远中２染体组型为ＡＡＢＢＤＤＸＸ。