普通小麦—中间偃麦草杂交后代的选育及细胞生物学鉴定

论文摘要

中间偃麦草（Thinopyrum intermedium,2n=42）是禾本科小麦族偃麦草属的优良物种,它具有根系发达、再生能力强、抗寒、耐旱、耐贫瘠、大穗多花等优良性状,且易与小麦杂交,是偃麦草属中最先与小麦成功杂交并为其提供许多有益基因的物种之一。本研究以上世纪90年代末四川省农科院作物所选育的普通小麦品种川麦107作为母本与中间偃麦草杂交,用川麦107进行两次回交,再连续自交到BC2F1o世代,从选择的株系中挑取具有特定性状的10个株系进行研究。结合形态学标记、细胞学标记和基因组原位杂交等多种技术对这10个株系的遗传基础进行鉴定,结果如下：1.通过对10个株系进行根尖染色体计数发现,株系728、744、757、766、767、823的根尖染色体数目为2n=44,材料738、759、763的根尖染色体数目为2n=42,824的染色体数目保持在2n=42-44；对10个株系进行花粉母细胞染色体行为观察发现,728、738、757、763、766和767的各单株的单价体平均数都小于0.4,相对紊乱系数小于0.02,且没有多价体,表现出一定的细胞学稳定性；744、759、823和824的平均单价体数目均大于0.4,且有少量多价体存在,特别是824,其后代染色体数目还保持在2n=42-44的范围,说明这四个株系都不够稳定。2.对10个株系的农艺性状进行调查发现,728、744、757、766、767、823、824等的外观形态都类似于中间偃麦草,由于这些材料都表现为茎秆较细,叶片窄长,故推测这些材料中可能导入了中间偃麦草第二部分同源群染色体。而738、759、763的外观形态类似于川麦107；757对条锈病和白粉病都表现为免疫；759和763的所有单株抗白粉病,部分单株抗条锈病,728和767所有单株均表现为抗条锈病而感白粉病；744、766和823感染条锈病和白粉病；738植株偏矮,小穗数较多,但高感条锈病和白粉病；824株系内各单株在株高、分蘖数等方面都存在较大的差异,说明中间偃麦草的一些有益基因如抗锈等已导入到部分小麦品系中。3.以中间偃麦草DNA作探针,中国春DNA作封阻对各个株系进行基因组原位杂交检测,结果显示728、744、757、766、767、823都有4条完整染色体带有杂交信号,说明这些材料是附加了2条中间偃麦草染色体的同时另有2条染色体发生了代换而形成的代换-附加系；759和763都有2条完整染色体带有杂交信号,是中间偃麦草与普通小麦的二体异代换系；738是导入了中间偃麦草小片段的易位系,证明了这些品系农艺性状的变化确实与中间偃麦草染色体的导入有关。4.利用SDS-PAGE对各株系进行进一步分析,以中国春、川麦107和中间偃麦草作对照,发现728、738、757、766、767等5个株系的亚基组成完全一致,表现为1,?,5+10,其中“?”介于7号和8号亚基之间；而759和763的高分子谷蛋白亚基还未纯合。由于这些材料中并未发现中间偃麦草的特征带谱,说明导入的中间偃麦草染色体可能不在第一部分同源群。综上所述,株系728、744、757、766、767和823都是普通小麦-中间偃麦草代换-附加系,都具备很强的分蘖能力,除744和823尚需进一步自交选育以外,其余株系都已基本稳定,其中728和767抗条锈病,757对条锈病和白粉病免疫；株系824的染色体数目尚在变化,有待进一步自交纯化；759和763是携带抗白粉病基因和抗条锈病基因的普通小麦-中间偃麦草二体异代换系,虽然外观形态上已经基本稳定,但控制条锈病抗性和高分子谷蛋白亚基的基因还存在分离,需要进一步自交和选育；738是普通小麦-中间偃麦草小片段易位系,该小片段可能携带与株高和小穗数相关的基因。目前只能推测代换-附加系材料中可能有中间偃麦草第二部分同源群染色体,而不能确定具体是哪些染色体导入了普通小麦,要确定具体是哪些染色体,还需要结合Giemsa-C带和分子标记等方法进行下一步的研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一部分 文献综述
• 1 偃麦草种质的利用研究
• 1.1 偃麦草属的地理分布
• 1.2 偃麦草属的植物学分类
• 1.3 偃麦草属的植物学和生物学特征
• 2 中间偃麦草遗传物质向小麦中的转移和利用
• 2.1 中间偃麦草与普通小麦的杂交及其双二倍体的形成
• 2.2 小麦-偃麦草异附加系的选育及其在遗传育种中的利用
• 2.3 小麦-中间偃麦草异代换系的选育及其在遗传育种中的应用
• 2.4 小麦-中间偃麦草易位系的选育
• 3 小麦遗传背景中外源遗传物质的鉴定
• 3.1 形态学标记
• 3.2 细胞学标记
• 3.2.1 染色体核型分析
• 3.2.2 染色体减数分裂配对分析
• 3.2.3 染色体显带技术
• 3.2.4 原位杂交
• 3.3 生物化学标记
• 3.4 分子标记
• 4 研究目的与意义
• 第二部分 材料与方法
• 1 实验材料
• 2 实验技术路线
• 3 试验方法
• 3.1 根尖有丝分裂染色体数目检测
• 3.1.1 发根及预处理
• 3.1.2 根尖染色体计数
• 3.2 花粉母细胞减数分裂染色体行为观察
• 3.3 农艺性状考察
• 3.4 基因组原位杂交
• 3.4.1 染色体标本制备
• 3.4.2 中国春DNA和中间偃麦草DNA的提取
• 3.4.3 探针的标记（切口平移法）
• 3.4.4 探针的检测
• 3.4.5 探针与染色体的杂交
• 3.4.6 杂交信号检测
• 3.5 高分子量谷蛋白SDS-PAGE检测
• 3.5.1 高分子量谷蛋白亚基提取
• 3.5.2 SDS-PAGE分析
• 第三部分 结果与分析
• 1 根尖有丝分裂中期染色体数目检测
• 2 花粉母细胞减数分裂染色体配对分析
• 3 田间农艺性状考察
• 4 基因组原位杂交（GISH）
• 5 高分子谷蛋白SDS-PAGE分析
• 第四部分 讨论
• 1 中间偃麦草在小麦遗传育种中的利用价值
• 2 小麦-中间偃麦草代换-附加系、代换系和易位系的选育
• 2.1 小麦-中间偃麦草异代换-附加系
• 2.2 小麦-中间偃麦草异代换系
• 2.3 小麦-中间偃麦草异易位系
• 3 普通小麦-中间偃麦草抗病性鉴定
• 4 GISH及影响GISH实验结果的各项因素
• 第五部分 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录