抗白粉病小偃麥衍生系的細(xì)胞遺傳學(xué)研究

劉建霞，溫日宇，王潤梅，周 鳳

（1.山西大同大學(xué)農(nóng)學(xué)與生命科學(xué)院，山西大同037009；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，山西忻州034000）

抗白粉病小偃麥衍生系的細(xì)胞遺傳學(xué)研究

劉建霞1，溫日宇2，王潤梅1，周 鳳1

（1.山西大同大學(xué)農(nóng)學(xué)與生命科學(xué)院，山西大同037009；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，山西忻州034000）

對八倍體小偃麥與普通小麥雜交得到的抗小麥白粉病衍生系忻麥818和忻麥6160進(jìn)行了根尖染色體觀察、花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂染色體行為研究.核型和花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂觀察表明：忻麥818、忻麥6160的根尖細(xì)胞染色體數(shù)目均為2n=42，花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂中期I染色體構(gòu)型為2n=21Ⅱ，可見二者都有很強的細(xì)胞學(xué)穩(wěn)定性.忻麥818與中國春雜種F1 PMC MI染色體構(gòu)型為2n=20.01Ⅱ+1.98 I，說明忻麥818可能是一個雙體異代換系，然而忻麥6160與中國春雜種F1PMC MI染色體構(gòu)型為2n=19Ⅱ+1Ⅳ，在每個細(xì)胞中均有四價體出現(xiàn)，說明忻麥6160可能是一個小麥中間偃麥草易位系.

普通小麥 八倍體小偃麥 白粉病

小麥白粉病是危害世界小麥產(chǎn)量的重要病害,在小麥抗病育種中,外源基因的導(dǎo)入是抗病育種的重要方向[1].中間偃麥草是小麥的三級基因源[2],具有很多對小麥改良十分重要的基因,把中間偃麥草的優(yōu)良性狀基因?qū)肫胀ㄐ←?對豐富小麥的種質(zhì)資源及改良其遺傳基礎(chǔ)均具有重要意義[3].自20世紀(jì)30年代以來,國內(nèi)外許多科學(xué)家廣泛地開展了小麥與中間偃麥草的遠(yuǎn)緣雜交研究,創(chuàng)制出許多小麥-偃麥草雙二倍體、異附加系、異代換系和易位系,培育出一批優(yōu)良小麥品種在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用[4].忻麥818和忻麥6160是八倍體小偃麥與普通小麥雜交得到的抗小麥白粉病衍生系,為了了解其抗白粉病基因的組成及遺傳特點,本實驗對其進(jìn)行細(xì)胞遺傳學(xué)分析.

1 材料與方法

1.1 材料

小偃麥衍生系忻麥818、忻麥6160是由源于中間偃麥草的八倍體小偃麥與普通小麥雜交、回交，經(jīng)過多代定向選擇得到的高代材料.抗性基因供體材料為山西省農(nóng)科院玉米研究所小麥?zhǔn)遗嘤?源于中間偃麥草的抗小麥白粉病八倍體小偃麥新類型XIN 1367,受體親本為感病材料晉麥33,中間偃麥草為抗源材料.

1.2 方法

1.2.1 體細(xì)胞染色體計數(shù)

種子放在用濕濾紙包裹的發(fā)芽板上,24℃恒溫箱中培養(yǎng)至露白,4℃冰箱中培養(yǎng)24 h,再轉(zhuǎn)移到24℃恒溫箱中培養(yǎng)至根長1～2 cm,剪取生長健壯的根尖置于貼有標(biāo)簽、盛有蒸餾水的指管內(nèi),0～4℃預(yù)處理24 h,卡諾氏液I(3份乙醇:1份冰乙酸)固定,4℃冰箱保存.根尖用鹽酸60℃解離10分鐘,Feulgen染色,1%醋酸洋紅壓片.觀察30個分裂相,統(tǒng)計體細(xì)胞染色體數(shù)目.

1.2.2 花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂觀察

小麥孕穗時在每個株行中選取不同單株的幼穗固定進(jìn)行花粉母細(xì)胞的減數(shù)分裂觀察.固定液為卡諾氏液Ⅱ(酒精∶氯仿∶冰醋酸=6∶3∶1),幼穗固定24 h轉(zhuǎn)入70%酒精中,4℃冰箱保存?zhèn)溆?壓片時染液用1%的醋酸洋紅.每個單株選取30個減數(shù)分裂中期的細(xì)胞進(jìn)行統(tǒng)計.

2 結(jié)果與分析

2.1 核型根尖細(xì)胞有絲分裂染色體觀察記數(shù)

圖1、2表明:忻麥818,2n=42;忻麥6160 2n= 42,都含2對隨體.

圖1 忻麥818的根尖細(xì)胞染色體2n=42

圖2 忻麥6160的根尖細(xì)胞染色體2n=42

2.2 花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂觀察

對忻麥818、忻麥6160的花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂中期I染色體構(gòu)型進(jìn)行觀察和分析,結(jié)果表明:忻麥818染色體配對正常,花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂中期I染色體構(gòu)成均為二價體,其構(gòu)型為2n=21Ⅱ，見圖3,說明它是一個染色體穩(wěn)定的衍生系.為了研究忻麥818中是否含有中間偃麥草的染色體,我們用忻麥818和中國春進(jìn)行了雜交,對其雜種F1花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂中期I進(jìn)行觀察鑒定,結(jié)果表明在減數(shù)分裂中期I中幾乎所有的細(xì)胞都可看到2個單價體和20個二價體，其構(gòu)型為2n=1.98 I+20.01Ⅱ,見圖4.由此可以初步判斷忻麥818為帶有一對中間偃麥草染色體的雙體異代換系.此外忻麥6160染色體配對也正常,花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂中期I染色體均為二價體,無單價體和多價體存在,其構(gòu)型為2n=21Ⅱ,見圖5,表明它具有細(xì)胞學(xué)穩(wěn)定性.值得說明的是,在忻麥6160和中國春的雜交組合中對其得到的F1代花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂中期I進(jìn)行鑒定,發(fā)現(xiàn)主要以二價體為主,但是在每個細(xì)胞中均有一個倒八字環(huán)四價體出現(xiàn)2n=19Ⅱ+1Ⅳ,見圖6.同時由于雜種F1及忻麥6160對白粉病免疫,而中國春高感,說明忻麥6160可能是一個小麥中間偃麥草的易位系,有待于借助其他方法對其進(jìn)行鑒定分析.

圖3 忻麥818的染色體構(gòu)型PMC MI(2n=21Ⅱ)

圖4 忻麥818×中國春的染色體構(gòu)型PMC MI(2n=20.01Ⅱ+1.98I)

圖5 忻麥6160的染色體構(gòu)型PMC MI(2n=21Ⅱ)

圖6 忻麥6160×中國春的染色體構(gòu)型PMC MI(2n=19Ⅱ+1Ⅳ)

3 結(jié)論與討論

細(xì)胞遺傳學(xué)分析表明,忻麥818、忻麥6160根尖細(xì)胞染色體數(shù)目均為2n=42,花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂中期I染色體構(gòu)型為2n=21Ⅱ,二者都有很強的細(xì)胞學(xué)穩(wěn)定性.忻麥818與中國春雜種F1PMC MI染色體構(gòu)型為2n=20.01Ⅱ+1.98 I,然而忻麥6160與中國春雜種F1PMC MI染色體構(gòu)型為2n=19Ⅱ+1Ⅳ,在每個細(xì)胞中均有四價體出現(xiàn),忻麥6160帶型可見僅有兩條染色體各自的一條臂出現(xiàn)了強端帶，而在該臂的其他部位并未發(fā)現(xiàn)帶型.與小麥的標(biāo)準(zhǔn)帶型圖中表現(xiàn)強端帶類型的染色體比較發(fā)現(xiàn)，在帶型的多態(tài)型上與標(biāo)準(zhǔn)帶型表現(xiàn)不同,說明忻麥6160是一個小麥中間偃麥草易位系.

[1]Sears E R.The aneuploids of common wheat[J].Mo Agr Exp Sta ResBull,1954,572:1-58.

[2]董玉琛.小麥的基因源[J].麥類作物學(xué)報,2000,20(3):78-81.

[3]王建榮,暢志堅,郭秀榮,等.在小麥育種中利用偃麥草抗病特性的研究[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2004,32(3):3-7.

[4]趙繼新,陳新宏,王小利,等.普通小麥-華山新麥草異代換系和附加系的C-分帶鑒定[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報,2003, 31(6):1-4.

Abstract:From the hybrid progenies of Octoploid Tritielytrigia×wheat,new wheat lines XINMAI818 and XINMAI6160 with high resistance to powdery mildew were obtained.In this studies,we researched these new wheat lines with morphological and resistance to powdery mildew and genetic analysis,chromosome pairing of PMC MI,Giemsa-C banding,Genome in situ hybyridization and SDSPAGE.The results were as follows:By analysis of Karyotype,chromosome pairing of PMC MI,the results demonstated:The first,XIMMAI818 was an alien disomic substitution line between common wheat and Elytrigia intermedium,with chromosome number of 2n=42, and its chromosome configuration was 21Ⅱ.The second,XINMAI6160 was translocation line between common wheat and Elytrigia intermedium,with chromosome number of 2n=42,and its chromosome configuration was 21Ⅱ.

Key words:common wheat;octoploid Tritielytrigia;powdery mildew

〔編輯 楊德兵〕

Cytogenetic Characterization of Thinopyrum Intermidium-derived Wheat Lines Resistant to Powdery Mildew

LIU Jian-xia1,WEN Ri-yu2,WANG Run-mei1,ZHOU Feng1
(1.College of Agronomy and Life Sciences,Datong University,Datong Shanxi,037009; 2.Maize Research Institute,Shanxi Academy of Agricultural Sciences,Xinzhou Shanxi,034000)

S330

A

2010-09-20

劉建霞（1977-），女，山西山陰人，碩士，助教，研究方向：作物遺傳育種.

1674-0874（2010）06-0068-03