（作物遗传育种专业论文）小麦与八倍体小偃麦杂种结合辐射诱导后代的分子细胞遗传学分析.pdf

叫川i 农业人学坝i j 学位论义 摘要 假友革染色体l - ：携带有许多对改良小麦抗性、产量、品质、适应性强等的有蒜 】i ，j 、j l ，如抗条锈、叶锈、杆锈、白粉病、黄矮病、酬早、耐盐碱、多蘖、高蚩r l 等。通过远缘杂交的方法可将偃麦草的染色体片段或基因导入到普通小麦中，使后 肴获得候麦草的优良性状。 本实验为了转移偃麦草属的有利基因，利用西南地区推广的小麦品种川麦1 0 7 为母本，来源p _ f = i i h j 偃麦革和长穗偃麦草两个八倍体小偃麦杂交所得的f l 为父本， 对其杂种f 2 代种子进行辐射处理。从小麦与八倍体小偃麦的杂种后代中，筛选出 哆司。能带有抗病、优质等基因的易位系( 包括几个可能的小片段易位系) 和十多个可 能的小麦一偃麦草附加系。 小文对带有八倍体小偃麦血缘的小麦杂种后代进行了抗病调查、减数分裂及基吲 绷j i l 他杂交鉴定， 要结果如下： 1 抗瘸调鸯 存：f 2 m 6 世代，得到了一批对白粉病高抗或完全免疫的植株，其中3 号株系的绝 大髑；分植株，t 2 3 ，3 0 l ，3 7 2 ，3 7 3 ，3 7 4 对白粉病完全免疫，而其亲本8 9 1 0 7 表 现商感自粉病。由此推测，抗自粉性来自八倍体小偃麦。 2 花粉母细胞减数分裂分析( p m cm i ) 稿：f 2 m 6 世代，随机选择1 4 8 个单株进行花粉母细胞减数分裂观察和分析。结果 表明：缸浚吐代染色体数目变化为4 l 4 6 条，有相当一部分材料在细胞学上基本稳 定，它们的减数分裂细胞中期i 中绝大多数细胞的染色体以二价体形式存在，减数分 裂l 常。f r l 叱有些材料在减数分裂中期i 出现较高频率的三价体，四价体，甚至多 价体，并伴随有较多的单价体，某些细胞中存在减数分裂异常现象，如染色体桥，易) 何蚪，落后染f i 体等，表明极有可能从这些材料中筛选出易位系。另外还分离出十多 个司能的小麦一偃麦草附加系。 3 基闳组原位杂交( g i s h ) 用拟鹅观草总基因组d n a 作探针，中国春总d n a 进行封阻，选择了几个可能龠 偃麦草种质的株系进行基因组原位杂交，结果表明，其中一个种子颜色为深蓝色的 i l p u 川，爪业人学坝i 。学位论史 ( ) ! 9 7 椿系，j e 体纯j 驰染包体条数为4 2 ，其中有两条染色体仪有术端具有黄包荧光杂 交信曩e j 酊已有许多人报道，长穗僵麦草中携带有蓝粒性状基因，所以推测其可能束 源j ，中问催麦草的对e 染色体代换了普通小麦的一对染色体；另# f - 2 7 一l ，2 6 2 的染p 体数目均为4 4 分别有两条染色体术端有黄色的信号，从信号强度和染色体形状判断 j e ，rj 能甘入了来源j 二偃麦草的一对染色体：还有一个编号为3 l - 4 f t ：= j 材料，染色体数| j 为4 3 ，有整条染色体有较强的荧光信号，推测其导入了条来源! f ；偃菱草r , , j s t 染n 体。 本研究再次证实，八倍体小僵麦可作为向普通小麦转移外源遗传物质的重要桥 梁，其所蕴含的可用于小麦遗传改良的丰富的基因资源，有待进一步深入的挖掘和利 刚。 关键词：普通小麦：偃麦草；减数分裂；外源易位系；外源附加系：外源代换系；茉 因组荧光原位杂交 p u 川i 农业人学坝 j 学位论立 s t u d i e so nm o l e c u l a r c y t o l o g yg e n e t i c so ft h ep r o g e n i e sd e r i v e d f r o mc o m b i n a t i o no fh y b r i db e t w e e nw h e a ta n d o c t o p l o i d a g r o t i c u mw i t hr a d i a t i o n l i ux i a o d o n g ( p l a n tb r e e d i n ga n dg e n e t i c s ) d i r e c t e db yp r o f f un - h u aa n dp r g c h a n g z h i - j i a n a g r o p y r u mc a r r i e sf r u i t f u l l yv a l u a b l eg e n e sf o rw h e a tg e n e t i ci m p r o v e m e n t ，f o r e x a m p l et h er e s i s t a n c eo fr u s t s ，p o w d e r ym i l d e w ，b y d v ，d r o u g h ta n dc o l dt o l e r a n c e ，h i g h p r o t e i nc o n t e n t e t c ，b yd i s t a n th y b r i d i z a t i o nw ec a nt r a n s f e rt h ec h r o m o s o m e sf r a g m e n t s o rg e n e si n t ow h e a t ，m a k i n gt h el a t t e ro b t a i ns o m ef i n ep r o p e r t i e so ft h er e l a t e ds p e c i e s i nt h i sr e s e a r c h t h eh y b r i df if r o mt h ec r o s sb e t w e e na no c t o p l o i dt r i t i e l y # i g i a t y p e sd e l i v e d f i o mw h e a t a gi n t e r m e d i u ma n da n dao c t o p l o i dt r i t i e l y t r i g i a t y p e s d e r i v e df r o me l y t r i g i ae l o n g a t u m ( 1 0 x ) w a su s e da sm a l e ，t ot r a n s f e rd e s i r a b l eg e n e so f a g r 0 1 ) y t u mi n t ot h ew h e a tv a r i e t y , c h u a n m a i1 0 7 ，r e c e n t l yr e l e a s e di ns o u t h w e s tc h i n a 1 1 h es e e d so f f 2g e n e r a t i o nw e r ey - r a d i a t i o nt r e a t e dw i t h4 0 0 0r o e n t g e n f r o mt h e h y b r i dp r o g e n i e s o f o c t o p l o i dt r i t i e t y t r i g i at y p e s x w h e a t ，s o n l e t r a n s l o c a t i o n sw i t hd e s i r a b l eg e n e sm i g h tb es e l e c t e d i na d d i t i o n ，m o r et h a n10w h e a t a g r o p y r u ma l i e na d d i t i o nl i n e sh a v eb e e no b t a i n e dp r e l i m i n a r i l yc y t o l o g i c a li d e n t i f i c a t i o n i np r e s e n ts t u d i e s w ec h a r a c t e r i z e dt h e s en e ww h e a tl i n e sw i t hr e s i s t a n c e g e n eo n k a r y o t y p e ，c h r o m o s o m ep a i r i n go fp m c ，g e n o m ei ns i t uh y b r i d i z a t i o n t h er e s u l t sw e r e a sf o l l o w s ： 1 a n a l y s i so fr e s i s t a n c eg e n e i nf 2 m 6 ，m a n yw h e a t p l a n t s s h o w e dh i g hr e s i s t a n c et o p o w d e r ym i l d e w ，e v e n c o m p l e t e l yi m m u n i t yf o re x a m p l e 1 2 - 3 ，3 0 1 ，3 7 2 ，3 7 3 ，3 7 4a n d m o s tp l a n t so fs e r i e s 3p r o g e n i c se x p r e s s e dc o m p l e t e l yi m m u n i t yt op o w d e r ym i l d e w b u tc o m m o nw h e a t 8 9 一10 7e x h i b i t e dh i g ho rm i d d l es u s c e p t i v i t yt op o w d e r ym i l d e wt h e s es u g g e s t e dt h a tt h e h i g hp o w d e r ym i l d e w r e s i s t a n c ei no c t o p l o i dt r i t i e l y t r i g i at y p e sh a dp r o b a b l yb e e n t r a i l s f e r r e di n t oc o m m o nw h e a t8 9 1 0 7 2a n a l y s i so fc h r o m o s o m ep a i r i n go fp m cm i t h ec h r o m o s o m a lb e h a v i o ra tm e i o s i si np o l l e nm o t h e rc e l l so f14 8p l a n t sf r o mf 2 m 6 p r o g e n yw a so b s e r v e d r e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h ec h r o m o s o m en u m b e ro fo b s e r v e dp l a n t s r a n g e df r o m2 n 2 4 1t o2 n 2 4 6 ，o fw h i c ht h ep l a n t so f2 n = 4 2a r et h em o r ef r e q u e n t m o s to f p l a n t sw i t h2 n = 4 2h a v es t a b l ec y t o l o g yc h a r a c t e r i s t i c s ，h o w e v e r , t r i v a l e n t s ，a n do t h e r m u l t i v a l e n t sw e r ea l s or e c o r d e da tm ii no t h e r p l a n t sw i t h2 n = 4 2 ，s u g g e s t i n g t h e t r a n s l o c a t i o n sw i t hd e s i r a b l eg e n e sm i g h tb es e l e c t e df r o mt h e s ep l a n tp r o g e n i e s ，i n v p q 川农业人学坝i 学位论文 a d d i t i o n ，m o r et h a n 10w h e a t a g r o p y r u ma l i e na d d i t i o nl i n e sh a v e b e e no b t a i n e d p r e l i m i n a r i l yc y t o l o g i c a li d e n t i f i c a t i o n 3 g e n o m ei ns i t uh y b r i d i z a t i o n 1 h er e s u l t so fg i s hw i t hg e n o m i cd n ao f s l r i g o s aa st h ep r o b ea n dc h i n e s e s p r in ga st h eb l o c k i n gp r o v e dt h a tt h el i n e0 2 9 7w a sad i s o m i cs u b s t i t u t i o nl i n e swi t ha p a i ro fea g r o p y r u mc h r o m o s o m e s ；t h el i n e s ，2 6 1 ( 2 n 2 4 4 ) ，2 7 1 ( 2 n = 4 4 ) a r ea l i e nd i s o m i c a d d i t i n nl i n e sw i t hap a i ro fe a g r o p y r u mc h r o m o s o m e si nw h e a tb a c k g r o u n d ；t h el i n e 31 4 ( 2 n4 3 ) w a saa d d i t i o nl i n ew i t has t c h r o m o s o m ed e r i v e df r o ma gi n t e r m e d i l t m c h r o i n o s o m e s k e y w o r d s ：z i t i c u ma e s l i v u m 厶a g r o p y r u m ；m e i o s i s ；a l i e nt r a n s l o c a t i o nl i n e a l i e na d d i t i o nl i n e ；a l i e ns u b s t i t u t i o nl i n e ；g i s h 叫川i 农业人学坝卜学位论义 论文独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导r 进行研究i 作所墩 褂的成粜。塔我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，学位论文中小包 含其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得四川农业大学 或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研斛虢试吸罩7 伊歹年善月t j 日 关于论文使用授权的声明 本人j t 伞了斛四川i 农业人学有关保留、使州。学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家仃 天。_ | ：| _ 1 城机构送交论文的复印什平电子版，允许论文被商阅和借阅，可以采川影印、缩印或j 1 = 【捕 锋复制手段保存、汇编学位论文。同意四川农业人学可以川不同方式在不同媒体上发表、传播导 _ 晗正的全剖或部分内容。 学师签私 i i 似年6 _ i = 佃 年月日 叫j i i 农业人学坝l 学位论文 第一章文献综述 小麦( t a e s t i v u m ) 是世界上重要的粮食作物之一，其种植面积和产量均居于谷 类作物首位。在我国，小麦仅次于水稻，在农业中占有十分重要的地位。半个世纪以 来，经过广大小麦育种工作者的共同努力，我国小麦在育种和遗传改良等方面取得了 令人瞩h 的成就。随着小麦生产的发展和人们生活水平的不断提高，人们对小麦品种 i ，| j | “、。j 质及执性等方面不断提出新的要求，迫切需要育成的小麦品种能够抵御荇 种瘸需、适应不同栽培环境、并i l 具有良好的加工和食用品质。但是。由于人类长_ | 定向选择和集约化品种的选育推广，使栽培小麦长期积累的遗传变异受到严重侵蚀。 小麦育种中较长时期比较集中地利用少数遗传资源，导致育成品种的遗传基础越来越 窄。这不仅限制了小麦产量和品质潜力的提高，也使得小麦在各种病害和不良环境胁 迫卜变得卜分脆弱。同时，出于有利遗传重组体的数量受到遗传基础狭窄的限制，使 小麦育种水平难以提高和突破i i 。j 。 随着近代遗传学和生物系统学的迅猛发展及其研究成果的不断积累，育种家把作 物改良的突破寄希望于近缘属基因库的开发与利用，小麦的近缘物种类型繁多，变异 多样，具有：# 富的遗传多样性，并且含有在小麦育种中具有重要利用价值的优良基冈， 目小丛转移近缘腾的有盗基因，是拓宽小麦遗传基础，促进小麦育种改良工作的有设 途径。 小麦族( t r i t i c e a e ) 植物包括小麦属( 开f f c “m ) 、山羊草属a e g i l o p s ) 、黑麦属( s e c a l e ) 、 冰草属( a g r o p y r u m ) 、簇毛麦属( d a s y p y r u m ) 、大麦属( h o r d e u m ) 、偃麦草属( e l y t r i g i a ) 、 鹅观草属( r o e g n e t i a ) 、披碱草属( e l y m u s ) 、赖草属( l e y m u s ) 平e l 无芒草属( h e n r a r d i a ) 等2 5 个属，具有2 4 个基本染色体组( a w ，z ) 和两个尚未确定的染色体组x 和y ，表现 n 遗传变片的多样性【4 】，在这些小麦近缘属种中，具有许多改良小麦所需的目标基冈 1 5 - 8 1 。例如：偃麦草属( e t y t r i a ) 对三锈免疫，高抗黄矮病、纹枯病等，具有非常好的烘 烤品质：簇毛麦属( h a y n a l d i a ) 对白粉病免疫，籽粒蛋白质含量高：黑麦属( s e c a l e ) f f j 赫、多花多实等。因此利用多种手段将小麦近缘物种中蕴藏的多种有益基因转移进栽 培小麦，丰富小麦育种的遗传基础，是进行小麦遗传改良的有效途径和重要方向f 9 。”。 随着小麦远源杂交和染色体工程的深入，大量的有益基因已成功地导入了小麦 t2 1 。迄今为止，大约有1 0 0 多个基因从小麦的野生近源植物转移到普通小麦遗传背景 p u 川农业人学坝1 1 学位论义 小t i l j i 。这冀纂圳包括抗徊4 ，l 物胁迫和非q 三物胁迫基因，以及有益农艺性状基因等。 我川n ：小麦：级拭因库的利用方面走在了世界的前列，育成了一批优良小麦品种或 1 n l j 利料。 1 。l 偃麦草基因资源及在小麦育种中的利用 1 1 1 偃麦草基因资源 假麦草是禾本科小麦族( t r i t i c i n a e ) 中的一个属。其中研究较多的并在小麦的遗传 改良和生产实践中发挥作用较大的为两个种，即长穗偃麦草( 眵f 馏函e l o n g a t a ，2 n 一 7 0 ) 和中f e i j 候麦草( e gi n t e r m e d i a ，2 n - - 4 2 ) 。按小麦族染色体组分类系统归于薄冰草腻。 薄冰草属是l “原偃麦草( e l y t r i g i a ) 、类麦属( 1 0 p h o p y r u m ) 和冰草属( a g r o p y r o n ) 的一些 种合并而成【i “。 t h i n o p y r u m 属种中蕴藏着许多对小麦改良极其有用的基因，如抗病( i 锈、自 粉、此矮、叶批和条纹花叶病) 、抗旱、抗寒、耐盐碱、大穗多花、质粒蛋白质含费 高等改良小麦抗性、产量、品质、适应性的丰富的基因资源。因此，偃麦草是进行小 麦的外源基因导入和远缘杂交育种的主要野生亲本。 至本t i ! | = 纪三十年代就在世界范围内开展了偃麦种质开发和利用研究，并获得巨 大成功。伛麦草属中研究较为深入的有3 个种：t h e l o n g a t u m 、t h p o n t & r u m 和 t h i n t e r m e d i u m ，而应用最为广泛的是后两个种。这三个种在我国原称为二倍体长穗 假是啦( a g r o p y r o ne l o n g a t u m 或e l y t r i g i ae l o n g a t a ) ；十倍体长穗冰草似g r o p y , d e o l n g a t u m 2 n 一7 0 ) 或十倍体长穗偃麦草( e l y t r i g i ae l o n g a t a , 2 n = 7 0 ) 以及中问偃麦草 ( t h i n o p y r u mi n t e r m e d i u m ) 或中l 旬冰草或天蓝冰草或天蓝偃麦草( a g r o p y r o n i n t e r m e d i u m a g g l a u c u m ，e l y t r i g i ag l a c e a ) ，中删偃麦草【t h i n o p r u m i n t e r m e d i u m ( h o s t ) b u r k v l ，o r t h d rd e w e y e l y t r i g i a i n t e r m e d i u m ( h o s on e v s k i = a g r o p y r o n i n t e r m e d i u m ( h o s ob e a u v o f ，】在分类学上同属于禾本科( g r a m i n e a e ) 、小麦族( t r i t i c e a e ) 、 小麦亚族( t r i t i c i n a e ) 、薄冰草属( t h i n o p y r u m ) 。由于小麦族分类的复杂性以及不同的分 类观点，中问偃麦草也曾被划分到a g r o p y r o n ，e l y t r i g i a , e l y m u s ，牧冰草属( l o p h o p y r u m al o v e ) 等属中【4 晒珈1 。中 t 目j 偃麦革是异花授粉的部分同一异源六倍体物种( 2 n = 4 2 ) ， 其染色体组成为e e e e x x 与二倍体长穗偃麦草( z h e l o n g a u m ，2 n = 1 4 ，e e ) 的e 染色体组 以及灯芯候麦草( ? 协b e s s a r a b i e u m ，2 n = 1 4 ，2 n = 1 4 ，j j ) 的j 染色体组关系很近；而x 染色 州川i 农业人学坝i 。学位论立 体组的来源则r 直没有确定。最近的研究结果表明：x 染色体组与拟鹅观草腻 ( p s e u d o r o e g n e r i a al o v e ) 的二倍体种p ss t r i g o 和p s s a p f o l i a ( 2 n = 1 4 s t s t ) 的s t 染色 休纰十似f “。 t l - 悯徽爱峰：! “j 抗锈病2 2 - 2 5 1 、大麦黄矮病1 2 6 2 7 1 、条斑花叶病 2 8 , 2 9 i 、赤霉 o , j ( c o m m ( ) 1 1b u n t ) f l l1 7 f 粉瘸伊o w d e t y m i l d e w ) ，抗逆1 8 - 2 0 】，蛋白质含最高( 1 n c t e a s e dp r o t e i nc o n t e n t ) 、多花住( i n c r e a s e dn u m b e ro ff l o r e t sp e rs p i k e ) 以及多年生( p e r e n n i a lh a b i t ) 等对 小麦改良 分重要的性状，是小麦品种改良不可多得的优良基因源。 k 穗假麦草是禾本科小麦族偃麦草属( e l y t r i g i a ) d ? 的多年生野生草本植物。强冬 h 、k 川照、抗寒性强、酬早耐持、适应性广、生长势强，是牧区的1 种牧草。聊卜l 它刈小麦的多种病虫害高抗或免疫，还具有高蛋白、多花多实、多年生等优良性状， 并且易j 二与小麦杂交因此是小麦遗传改良中具有重要利用价值的野生亲本之，利 用其勺小麦杂交，己经培育出许多优良品种拉o 】。国内外许多育种工作者经过长期努 j ， 1 丽l 把偃麦草e 和s l 基因组中的一些有益基因转入普通小麦背景中。 1 1 2 偃麦草在小麦育种中的利用 s h e b e s k i 平口w u 在小麦和十倍体长穗偃麦草的杂种后代中，得到了个抗多种病害 的部分双，- g t i 体p w 3 2 7 川。k n o t t e r l 他的两个博士研究生j o h n s o n 和d v o r a k 利用p w 3 2 7 育成r 许多抗痫的代换系和易位系口“。k n o t t 从p w 3 2 7 平1 小麦的杂种后代中，得到r 15 个抗秆锈的代换系。k n o t t 幂1 用辐射，将1 0 x 长穗偃麦草的s r 2 5 、s r 2 6 、l r l 9 等抗病 纂吲导入小麦1 3 3 i 。s m o t h ，g a l e , l l m i l l e r 得到了s r 2 4 、s r 2 5 抗病基因的自发易化系川。 b i e l i g 和d r s c o l l 报导了载有l r l 9 、s r 2 5 基因的7 a g e ( 7 a ) 、7 a g e ( 7 b ) 7 a g e ( 7 d ) 换系和抗锈的3 a g e ( 3 d ) 代换系 3 4 】。s e a r s j f l j n d 麦的p h 基因系统操作，得到t 3 a g e 3 d 抗痫的| _ f = i 川片断易位系陋38 1 。l a r s o n 从小麦和十倍体长穗偃麦草的杂交后代中，得剑 了抗小麦条状花叶病毒病的染色体代换材料【3 9 1 。李振声等在进行小麦与十倍体k 穗 似友单远缘杂变育种的同时，还得虱j 4 e ( 4 d ) 蓝粒代换系和4 e 蓝粒附加系，探明了返 性状的遗传规律 二1 0 4 2 l 。k i b i r i g e s e b u n y a 等利用5 b p h 基因陷性突变体和5 b 一5 d 缺一p q 体，将- 2 倍体长穗偃麦草的抗锈基因易位到了小麦的5 d 染色体上【4 3 】。孙善澄在中间 偃麦草与小麦的杂种后代中选育出中l 一中5 五个八倍体小偃麦和若干异附加系、异代 换系、新品种和新品系，并对小偃麦新品种与中间类型的选育途径，程序和方法进行 u q 川农业人学坝i 学位论丘 j 氍坪究l 。薛秀i e 等以八倍体小偃麦中3 、中4 和中5 与小麦杂交选育出抗病# j 一：的 易位系陕麦8 0 0 7 等小麦新品系【4 “。贾旭等也从中5 与小麦杂交后代中筛选出抗人麦 黄矮病的h g 2 9 5 材料。辛志勇等以来自t a f 4 6 的异附加系l l 为材料，采用c s p h 突变 体和组织堵养诱导的方法育成了高抗黄矮病的易位烈4 6 i 。f f i e b e 等以小麦一中唰偃麦 f l 片附加系为材料，将中间偃麦草的抗叶锈基因和抗大麦黄矮病基因迸一步转移到 小尘的染包体t - i2 4 4 7 1 。高明君等根据对小麦一中间偃麦草异附加系的同工酶分析，捌测 附枷系t a i 一1 l ，t a i 1 2 、t a i 1 3 、t a i 一1 4 、t a i 1 5 、t a i 一1 6 ；f i t a i l7 分 别刊、麦的第2 、3 、l 、7 、6 、4 和5 同祖群具有一定部分同源关系 4 8 a 9 1 。张增 艳等利用生物素标l 己的中测偃麦草基因组总d n a 作为探针，对以l l 为抗源的抗黄矮 病小麦新d 6 系h 9 6 0 6 4 2 的有丝分裂中期染色体进行原位杂交，结果表明：h 9 60 6 4 2 足 纯余的小麦2 中i 剐偃麦草易位系，携有抗黄矮病基因的中间偃麦草染色体片段易位剑 小麦染色体端部陋0 1 。马渐新等对一套小麦长穗偃麦草二体代换系进行了条锈病抗性 鉴定、抗性遗传和生化分析，结果表明，长穗偃麦草携带有新的抗小麦条锈病基因，位 于3 e 染色体上，在小麦背景中呈显性遗传，暂定名为y r e 陋”。武东亮等以偃麦草r ag p u t c h e r r i m u m ，为抗源，以圆锥小麦frfu r g i d u 叫偃麦草的双二倍体一c p l l1 3 5 0 0 ( n = 7 0 ) t o 普通小麦杂交、回交、白交得到的衍生系为基础材料，利用黄矮病抗性追跞、 形念学标记、细胞遗传学分析，筛选到2 个抗黄矮病新种质9 6 s 1 6 2 1 1 ，9 6 w 1 4 2 9 5 2 1 。张 荣琦等利用八倍体小偃麦与普通小麦杂交，通过连续选择选育出抗旱小麦品种小偎 5 9 7 15 3 1 。哪j 喇0 等利用细胞学和r ap d 技术，对从小麦与中问偃麦草杂种后代中选苛 的抗f 7 1 粉痫异附加系d a l6 6 进行了鉴定刚。赵继新等对小麦一滨麦一偃麦草- 属杂 交历代进仃了形态学、育性和细胞遗传学研究1 5 “。李红霞等通过春小麦与l 中叫候麦 草? i 体异附加系z 4 ( 2 n = 4 4 ) 杂交、回交，将条锈病多小种抗病基因导入到春小麦中， 获得了4 个在成株期高抗条锈病的春小麦新种质1 5 。李平路等应用在小麦品种烟农 1 5 与中问偃麦草杂交的五个世代群体中直接筛选株双体异附加株扣”。张宏等利片j 缺 体网变法，以阿勃3 d 缺体为母本、中4 为父本培育出的小麦中间偃麦草异代换系 n9 0 2 5 2 3 2 32 2 2 1 2 l 础j 。丁斌等利用形态学、细胞学、a 2 p a g e 和r a p d 方法，对5 个小麦中间偃麦草( 7 1hi n o p yk 1 j mi n t e r me di u m ) 双体异附加系l i n e1 、l i n e4 、l i n e 1 0 、i _ , i n e1 4 和l i n e1 5 进行了鉴定【5 。唐朝晖等以普通小麦中国春、长穗偃麦草! 及 其双一：倍体、j 体异附加系、二体异代换系为材料，分析了种子高分子量麦谷蛋白亚 p q 川农业人学碳。i ：学位论义 删“。序坩艿等利用染色体c 2 分带、基因组原位杂交和花粉母细胞减数分裂分析的 力浊从普通小麦 i 幽春与中国春2 百萨偃麦草双倍体回交b c lf 5 代巾选育 j 5 份纯 介动似新种质1 。庄丽芳，陈佩度，刘大钓等为转移与利用自萨假麦草i 刚盐、抗炳等 优良麟吲，h 普通小麦中国春百萨偃麦草双倍体与中国春杂交，通过染色体c 分带、分 r 圬i 位杂交并结合减数分裂中期i 的染色体配对分析，从回交后代中选育出+ 套小麦 n 萨偃复：学：体异附加系1 6 “。李集临等刹用中国春2 山羊草2 c 二体附女“系与中圈春 一似变j 1 # 5 卜体附加系杂交诱发染色体易位和缺失 6 3 】。李平路等，利用s o d 同一f 。酶 标i r 2 i r a p d 标记对d a l l 、2 、3 、4 、5 、6 、7 、8 、9 、1 0 和1 1 等1 1 个小麦一畔- 闸假 麦草双体异附加系进行了鉴定1 6 。李光蓉，杨足君等采用种子贮藏蛋白电泳技术对 新创制的小麦一茸毛偃麦草部分双二倍体t e 2 3 的醇溶蛋白和谷蛋白亚基组成进行分 析发脱源自茸毛偃麦革的部分醇溶蛋白特征带在双二倍体中得到表达时l 。张荣琦等 利用八倍体小假麦与普通小麦杂交，经细胞学鉴定，创造异附加系和异代换系新种 质。然历刖这砦新种质与普通小麦杂交，四交将八倍体小偃麦的优良基因导入小麦， 培育t p , 优质小麦品种早优5 0 4 和小偃5 0 3 6 6 1 。林小虎等对从中间偃麦草与普通小麦品 种娴农15 杂交后代( b c 3f 6 ) 中选育的双体异附加系山农l i n e l 5 的形态学、白粉病抗 f ! _ ：、细胞学、基因组荧光原位杂交( g i s h ) 及r a p d 进行鉴定分析f 6 7 1 。 1 2 外源遗传物质的检测 现代何种的成效在很大程度上取决于育种家对育种材料的掌握和利用。在小麦的 野l 近缘植物中蕴臧着许多对小麦改良极其有用的基因，将这些有益基因转移到小麦 赴- 9 、人小麦遗传变异，使小麦遗传育种改良取得突破性进展的一条重要途径。远缘杂 交技术的摊i 确和染n 体i ：程研究取得的进展加快了外源基因向小麦的渗入。能0 i 准 确、仃效地接定和追踪那些导入小麦背景中的外源染色体、染色体片段及其携带的外 源目的基闪，直接影响到小麦新种质材料选育的准确性与效率，从而影响利用外源优 良基因改良小麦的进程。 在遗传学研究中，通常将可识别的等位基因或d n a 片段称为遗传标记( g e n e t i c m a r k e r s ) ，并刷来研究基因遗传变异的规律。遗传标记在连锁分析、基因定位、遗传 作图以及基因的转移、克隆和基因表达调控等研究中，起着至关重要的作用。随着生 物学各个分支学科的发展，遗传标记从外观形态的表现型，逐渐扩展到生理、生化、 洲川i 农业人率坝i ：学位论义 细胞、发育、病理和免疫等诸多方面。2 0 世纪5 0 年代未、6 0 年代初，同工酶标记的 必起，f 出遗传卡，j ii d f r 4 ji ： 圳突破了活体形式：而分子标记技术的迅返发朕，9 1 4 使外源染 也质糯定j 堆f 上j 定位的准确性和效率进一步提高，利用分子标记辅助选择育种l i 勉吖i mj i 诱人的l 猫景。目的，粥于外源遗传物质鉴定与基因定位的遗传标记主要有四科： 形态牛，j i 汇( m o r p h o l o g i c a lm a r k e r s ) 、细胞学标记( c y t o l o g i c a lm a r k e r s ) 、生化标记 ( b i o c h e m i c a lm a r k e r s ) 和分子标记( m o l e c u l a rm a r k e r s ) 。 1 2 1 形态标记( m o r p h o l o g i c a l m a r k e r s ) 形态标记是种特定的肉眼可见的外部特征，是早期外源染色质检测的卜要f 段。当整组、整条外源染色体或外源染色体片段导入小麦后由于基因的表达及互作， 会使植株在形念学( 如株高、叶色及形状，小穗密度及蜡质、穗型、毛颈、芒等) 和 ， 育性| i 发! ：_ l 三变化。抗病虫特性等方面也将发生显著的变化，从而可以初步判断是否有 外源遗传物质的导入。如，黑麦的毛颈、紫芽鞘、叶鞘蜡质等性状可以作为黑麦基因 转移的形态标记1 6 引。由于影响形态标记的基因及其所在染色体、基因与相邻暴因仃 染色体上的相对位置已得到阐明，因此，可用其标记某一染色体区段，r 对其它未定 位的基i 捌进行连锁分析。1 9 9 1 年，辛志勇等f 4 6 1 曾利用红芽鞘标记辅助选育了b y d v 的小麦易他系。形态标记简单直观，尤其适合对田问大群体的筛选，但是形态标记数 最较少，而h 受环境条件、遗传背景及人为经验的影响较大 6 9 1 ，因此降低了外源遗 传物质鉴定的准确性。因此+ 某些形态标记只能用来对大量材料进行初步筛选。 1 2 2 细胞学标记( c y t o l o g i c a l m a r k e r s ) 1 2 2 1 核型分析 根据有丝分裂细胞中染色体数目、大小、着丝点位置、随体等的变化可以判断 有尤外源染色体( 片段) 的转移。如小麦黑麦1 r 1 b 易位系，最初就是根据随体数 目的减少榆测出来的i 。但是，小麦中只有带随体的i b 、6 b 和臂比最大的5 b 染仁 体易于辨认，其它染色体则难以通过核型分析准确识别。 1 2 2 2 减数分裂染色体配对分析 染色体结构或数量的变异以及各种异形染色体都有其特定的细胞学特征，在它 们0 具备形常染色体品系之间的杂种及杂种后代中，由于减数分裂过程中染色体行为 的异常，导致特定染色体上基因的分离与重组发生偏离，因此可以作为一神遗传标记 p uj i l 农业人掌坝i 学位论史 来检测基所在的染色体及其相对位置，或者通过染色体代换等遗传操纵进行基因定 似。利用端体测变法，观察细胞减数分裂时期的异形二价体uj 以判别所有2 l 条小麦 染以体，肝进行基冈定位和连锁图绘制 7l 7 2 。r i l e y 等利用中国春端体系统刑 、，c o m p a r e 1 2 d 2 m 进行了精确鉴定；刘大钧等【7 4 l 、李辉等利崩端体分析分别签定 出小麦簇毛麦6 a 6 v 和6 d 6 v 易位。然而，染色体配对分析只能用于断裂点袖! 萧缒 粉处的整臂易位，对于顶端易位及中问插入易位，往往难以作出j f 确的判断 7 6 7 7 l 。 1 2 2 3c 一分带 染饰体经特定的处理和染色程序后，在特定的位置显现出深浅和大小不同的带 纹，称为带。大量研究表明。不同物种的染色体，甚至是同一染色体组不同染色体之 问，染包体的带型【：f 5 不尽相同，反映出染色体在结构上的差异。在植物：应用最多的 是c 。分带和n 分带，随着分带技术的不断改进，其成功率和可靠性大为提高。利用 c 分带方法可以识别所有2 1 对小麦染色体 7 8 铷】，大多数物种的染色体都可以产生特 征带攫。因此，通过双亲问染色体特征带型的比较可以鉴定和追踪特定的外源染色体 ( 片段) 。c 分带技术已广泛用于小麦异附加系、代换系和易位系的鉴定，成为染色 体以别的种常规的细胞学方法。 c 一分带技术快速、简便、可靠，但要求所鉴定染色体片段必须具备相应的特征带。 此埘c 一分带带纹较少，特征带不明显或片段太小的外源染色体( 片段) 的鉴定， c 分带技术的应用受到限制。 1 2 3 牛化标记( b i o c h e m i c a lm a r k e r s ) ! i i 化标记是指以基因的蛋白质表达产物为主的一类标记系统，其是基因表达的直 接产物受环境影n l a p , ，其检测也相对简便、快速，利用生化标记的比较分析可以检 测小麦中的外源染色质。包括同工酶标记和非同工酶形式的蛋白质标记。目前已知的 小受的l ：酶标记大约有3 5 种以上，包括酯酶、过氧化物酶、伍一淀粉酶、激酶等， 蚩白质标记主要有醇溶蛋白、谷蛋白、盐溶蛋白和水溶蛋白。这些生化标记位点位r 特定的小麦染色体( 臂) 上【8 2 - 8 5 。这罩主要介绍一下醇溶蛋白、谷蛋白、同工酶。 醇溶蛋白约占小麦面粉的4 - 5 ，是胚乳中的主要贮藏蛋白，约占4 0 醇溶蛋 白存结丰 ；f 卜为单= 亚基，具有高度的异质性和复杂性【8 6 】。根据分子量的大小和迁移率 的不同，麦醇溶蛋白电泳图谱分为值，b ，y ，四个区，其分子量为3 l k 一7 8 k 。麦 川川农业人学坝i 学位论史 孵溶蛋自。i 所仃的( 1 ) 一醇溶蛋白，大部分y 一醇溶蛋白和少数p 醇溶蛋白的榨制基w f 讧 j ：第部5 7 1 + 日源染色体短臂远端部，编码位点为g l i l ，这一位点还包括低分j ，量谷 蛋臼亚基( l m w g s ) 编码基因。所有n 醇溶蛋白，多数p 一醇溶蛋白和部分y 一醇溶 畿t lt l l 何j ? 第? 讪源染色体短臂t 远端部的g l i 一2 位点编码。 岛分r 量友谷蛋白的业基( h m w g s ) 的组成与小麦面粉的理化性质如弹一h 及 沉淀值等鬻l = j _ i 相天，每分r 量麦谷蛋白哑基是由位于小麦第1 部分嗣源群染色体k 臂 的3 个基因位点所控制，分别称为g l u a l ，g l u b l 和g l u d 1 。每个h m w g s 皋洲 位点上都含有2 个相距很近，紧密连锁的基因，分别控制分子量较高的x 型豫基和 分子餐较低的y - 型亚基【8 7 , 8 8 1 。不同高分子谷蛋白亚基组成及其相对含量是决定小麦衙 包烘烤品质 8 9 , 9 0 l 或糕点烘烤品质的主要因素，其中g l u d i 编码的高分子谷蛋白亚葳 对面包烘烤品质影响最大 q o , qm 】。 同1 酶是指具有相同催化功能而结构及理化性质不同的一类酶，其结构的著异 来源于基因类型的差异，因此并不一定是同一基因的产物。每一个酶的不同电泳酶谱 表现型呵能足山 二不同的基因位点引起的，也可能是同一基因位点j ：的不同的等何幕 阂引起的。同t 酶潜是基因表达的分子水平表型，研究同工酶谱就有可能联系基刚、 基因表达和代谢、细胞和整体表型的关系。其中，酯酶和淀粉酶在小麦育种巾已有较 为广泛的应用，据报道，酯酶一5 的编码基因位于小麦的第三同源群染色体的长臂， 而c 【淀粉酶的编码基因位于小麦第六同源群的长臂，是对小麦进行遗传学检测的良 好的爿i 化标记1 8 2 , 8 3 1 。 i ，0 】酶分析具有传统的形态学，解剖学，胚胎学等所不具备的优点，它能排除环 境条件的于扰，定