小麦遗传改良中的重要基因源

小麦遗传改良中的重要基因源AbstractItisofgreatsignificancetobroadengeneticbaseofwheatandimprovebreedinglevelthroughintergenerichybridization.Agropyroncristatumisanimportantgeneticsourceforwheatgeneticimprovementwithstrongresistancetodrought,cold,saltanddiseases.Inthestudy,crossingwheatwithAgropyroncristatum,creationofalienchromosomelines,chromatinidentificationofAgropyroncristatuminwheatandintroductionofbeneficialcharactersofAgropyroncristatumintowheatweresummarizedtoprovidebaseforbetterexploitationandutilizationofAgropyroncristatum.KeywordsWheat;Agropyroncristatum;Distanthybridization;Chromosomelines小麦(TriticumaestivumL.,2n=6x=42,AABBDD)是世界上最重要的粮食作物之一，主要种植在干旱和半干旱地区，占世界作物种植面积的1/5,是世界上40%人口的主要食粮。然而，长期品种间杂交及对少数骨干亲本的大量应用，容易造成品种抗源日趋单一化和遗传变异范围缩小，很难应对新的致病生理小种的产生与流行［3，4］。同时，气候异常变化，花期低温倒春寒、灌浆后期高温逼熟等带来的减产威胁着小麦的生产安全。因此，生物和非生物胁迫、狭窄的遗传基础等成舄影响小麦遗传改良的主要问题。小麦野生近缘植物遗传多样性丰富，携带抗病、抗逆和丰产等有益基因［5, 6］,通过远缘杂交将其优异基因导入小麦，是解决小麦抗源单一和遗传基础狭窄问题的有效途径。冰草属(Agropyron)物种具有抗病、抗逆、蛋白含量高和多花多实等特点［5-7］，是小麦遗传改良的重要基因源。该属物种基本基因组为P，有二倍体、四倍体和六倍体之分。二倍体种包括扁穗冰草(A.cristatum)、西伯利亚冰草(A.fragile)、沙芦草或蒙古冰草(A.mongolicum)和丛生冰草(A.caespitosum)等［9-11］。四倍体种包括扁穗冰草(A.cristatum)、沙生冰草(A.desertorum)、西伯利亚冰草(A.fragile)、根茎冰草(A.michnoi)和粗茎冰草(A.trachyaulum)等［10-12］。六倍体种有扁穗冰草(A.cristatum)等［10，11］。本文综述了小麦与冰草的远缘杂交概况、小麦-冰草异染色体系的创制、小麦背景中冰草染色质的和冰草有益性状向小麦导入等方面的研究进展，以期为更好地利用冰草优异基因改良小麦提供理论依据。1小麦-冰草远缘杂交概况在20世纪90年代前后，许多学者开展了普通小麦与冰草属植物的属间杂交工作，获得了可育的自交和回交后代［7,13-16］。Limin和Fowler分别将扁穗冰草(2n=14)和沙生冰草(2n=28)与普通小麦(2n=42)杂交，利用秋水仙碱对小麦-冰草杂交种进行处理，成功获得了小麦-冰草双二倍体(2n=8x=56，*****P)。Jauhar等为了将冰草的抗旱、抗寒特性转移到普通小麦中，将冰草与小麦进行了属间杂交，结果发现，F1杂种与小麦亲本相似，形态几乎介于双亲之间，并对其染色体配对情况进行了研究。Soliman等将四倍体小麦(T.turgidum，2n=4x=28，AABB)与节节麦(T.tauschii，2n=2x=14，DD)-冰草双二倍体（DDPP）杂交，获得了具有多年生特性的小麦-冰草双二倍体（*****P）。Chen等获得普通小麦中国春与四倍体冰草的杂种F1植株，认为冰草P染色体组中存在抑制Ph基因作用的基因，并利用中国春对杂种F1进行回交，获得了BC1种子，进而采用胚拯救技术获得5个染色体为39〜41条的小麦-冰草BC1植株，但是所有的植株都是自交不育的，后续再未见相关的研究报道。李立会等首次报道将沙生冰草与中国春杂交，获得了杂种F1，并获得自交以及回交后代，证实小麦与冰草的可杂交性。李立会又通过幼胚培养获得了普通小麦与沙生冰草属间杂种，发现小麦-沙生冰草杂交种的穗部特征与普通小麦相似，表现为长芒，且F1杂交种自育性较好，利用六倍体和四倍体小麦对F1植株进行回交很容易获得种子。此外，Li和Dong发现，小麦与根茎冰草以及小麦与沙生冰草的杂种F1中均出现了较高频率的二价体（10），并且F1自交或