小偃麦原生质体培养及植株再生

硬粒小麦(Triticum durum Desf.AABB)和中间偃麦革[Elytrigia intermedium(Host)Nevski BBEEFF]的杂种 F_1——小偃麦的幼穗诱导的胚性愈伤组织继代培养近两年后,转入修改的 MS 液体培养基建成胚性细胞悬浮系。从此悬浮系分离的原生质体在修改的 KM_(8p)培养基中培养48小时后出现第一次分裂。15天后,在液体浅层培养条件下的细胞分裂频率为2%;而用1.2%琼脂糖固化进行固体平板培养时,细胞的分裂频率则为12.14%。20—30天后,添加渗透压降低的原生质体培养液。当从原生质体再生的愈伤组织长至2—4mm 大小时,逐步转至生长及分化培养基上再生出完整植株。

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F_2和F_3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F_2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F_2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F_3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。

八倍体小偃麦与普通小麦杂交后代花药培养的研究

本试验研究了八倍体小偃麦与普通小麦杂交后代愈伤组织的诱导频率、雄核发育和秋水仙碱诱导小孢子染色体加倍的效果。结果表明:八倍体小偃麦与普通小麦杂种F_1愈伤组织的产量具有明显的杂种优势;其雄核发育存在均等分裂和不均等分裂等类型,这与小麦中的观察结果相似;在培养基中加入秋水仙碱可以有效地诱导小孢子第一次有丝分裂时染色体加倍。

八倍体小偃麦与普通小麦及其杂种F1的小孢子发生和花粉发育的细胞学观察

两亲本'小偃7430'和'烟农15'小孢子发生正常。在花粉发育过程中,小孢子第一次有丝分裂时两者都有败育情况发生,但败育率前者高于后者。二核及三核期花粉发育正常,两亲本结实率也基本正常。(小偃7430×鲁麦1号)F_1和(小偃7430×烟农15)F_1花粉母细胞减数分裂过程非常紊乱,中期Ⅰ出现较高频率的单价体及多价体,后期Ⅰ出现落后染色体,四分体期出现较高频率的微核,但在小孢子第一次有丝分裂时,其败育率与'小偃7430'类似,均在10%左右。二核及三核期花粉发育基本正常,但植株结实率却显著低于两个亲本,分别为28.24%和33.82%。花粉败育不是导致杂种F_1结实率降低的主要因素。

八倍体小偃麦与普通小麦杂交后代的细胞遗传学研究

本试验对八个普通小麦同六个八倍体小偃麦杂交、自交和回交世代的细胞遗传进行了系统研究,结果发现:含有AABBDDF(2n=7x=49)染色体组成的F_1,有5.21%的PMC(花粉母细胞)减数分裂中期Ⅰ出现7个以上单价体,说明来自Elytrigia elongata F基组中至少某一染色体可引起Triticum aestivum ABD基组中某一(几个)同源组发生不联会或联会消失,或因与ABD基组中某一(几个)同源组具有部分同源性发生异源联会,但因联会松弛而在进入中期Ⅰ前提早解离;在所有不同杂交世代中,减数分裂期间均出现多价体、后期桥(Ⅰ后和Ⅱ后)、断片、粘连、孢子不对称分裂、姊妹染色单体在后期Ⅰ提早分离,三分孢子、多分孢子以及微核等各种染色体异常行为;随自交和回交代数的增加,减数分裂过程中落后单价体微核数目以及其他染色体异常频率下降,性状渐趋稳定,且回交比自交效果更明显。本文对上述各种染色体异常行为的可能机制作了探讨。

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。

八倍体小偃麦与普通小麦杂交后代主要性状的遗传特点

本试验以八倍体小偃麦为桥梁亲本与普通小麦进行杂交,研究了不同杂交方式的当代结实率,不同杂种世代的育性和若干性状的遗传特点。结果表明:1.八倍体小偃麦与普通小麦没有明显的杂交不亲和性;2.杂种后代的育性随着自交和回交世代的增进而逐渐提高;3.杂种(F_1)的株高与双亲平均值相近,F_1的抽穗期具有明显的倾早性,F_1的穗长和每穗小穗数高于双亲平均值;4.杂种后代变异类型丰富,可以分离并选育出抗病、矮杆、强杆、大穗多花等优良类型,丰富育种的种质资源。因此,利用八倍体小偃麦与普通小麦杂交,是将偃麦草的遗传物质导入普通小麦,选育具有偃麦草优良特点的种质材料的有效方法。

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。