开县罗汉麦与秦岭黑麦远缘杂交的受精和早期胚胎发育研究

[目的]探讨开县罗汉麦与秦岭黑麦远缘杂交结实率低在胚胎学方面的原因。[方法]采用人工有性杂交法,常规石蜡切片,观察远缘杂交的受精作用和早期胚胎发育。[结果]大部分秦岭黑麦花粉能在小麦柱头上萌发,花粉管可顺利长入花柱和胚囊;在观察的192个小麦子房中,90．10％发生了双受精,形成胚和胚乳;1．04％发生了单卵受精,只形成胚而无胚乳;3．13％发生了单极核受精,只形成胚乳而无胚;总受精率为94．27％;成胚率为91．14％。[结论]开县罗汉麦与秦岭黑麦的可杂交性高,但由于胚乳缺乏或发育异常及败育,最终难以获得有生活力的种子。     

中国春ph1b、ph2a、ph2b突变体与黑麦(Secale cereale)的杂交及回交

自从phlb、ph2a、ph2b基因突变体问世以来,国内外就phlb作用研究较多,而比较研究这三个突变体在诱导小麦与近缘种属的染色体配对水平及利用它们直接遗传转移外源有益基因的可能性方面研究很少。仅E.R Sears(1979、1982)先后比较研究了phlb、ph2a、ph2b在诱导小麦与粘果山羊草(Ae. kotschyi)、易变山羊草(Ae.varia-bills)染色体配对方面的作用,其顺序是phlb>ph2a>ph2b,而比较研究这三个突变体诱导小麦与黑麦间染色体配对水平还未曾见诸报道。H.C.     

ph1b,ph2a,ph2b基因在普通小麦与T.timopheevii杂交中的作用及应用前景

首次利用ph1b,ph2a,ph2b 3个突变体及中国春分别与T.timopheevii进行了杂交,对其杂种F#-1花粉母细胞减数分裂中期I染色体配对观察表明,3个基因都能诱导普通小麦与T.timopheevii部分同源或远的同源染色体的配对,其作用顺序是ph1b > ph2a > ph2b。其中ph1b基因可以诱导普通小麦与T.timopheevii G 染色体组间的部分同源染色体配对。在笔者所研究的T.timopheevii 中不存在Ph1（Ph1-like）和Ph2（Ph2-like）基因。由于这3个突变体与T.timopheevii 杂种F#-1用中国春回交都获得了成功,第一次证明了利用ph1b、ph2a从T.timopheevii 中“直接遗传转移”有益基因到普通小麦的可能性。特别利用ph1b基因可以从T.timopheevii 染色体组中“直接遗传转移”有益基因到普通小麦中。     

“J-11”和“中国春”与黑麦杂种胚胎发育的比较研究

对小麦商亲和品系"J-11"和"中国春"与黑麦远缘杂交的受精作用和胚胎发育进行了比较研究。黑麦花粉能在小麦柱头上萌发,花粉管可顺利长入花柱和胚囊。"J-11"已授粉的192个子房中,91．12％既形成胚又形成胚乳,2．08％只形成胚,1．04％只形成胚乳,总受精率为94．24％,成胚率为93．20％。而"中国春"授粉的192个子房中,相应的数据是80．21％、4．17％。2．60％、86．％％和84．38％。表明"J－11"比"中国春"与黑麦的可杂交性明显更高。     

普通小麦中两个ph系杂种对部分同源染色体配对的影响

为了揭示开县罗汉麦(KL)和中国春(CS)ph2a两个ph系的遗传差异,比较了32株KL/CSph2a//rye杂种的花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ部分同源染色体配对。按交叉结数将F1植株分成4种配对类型:①与KL×rye处于同一水平4株;②与CSph2a×rye处于同一水平14株;③介于CSph2a×rye和KL×rye之间7株;④低配对7株。未发现配对比KL×rye高的植株。F1群体分离比表明:小麦KL不止一个控制部分同源染色体配对的基因位点,但都与ph2a基因位点不同。该研究结果对小麦远缘杂交与染色体工程研究具有一定参考价值。     

转育小麦ph系的研究

普通小麦ph突变系为由小麦5B 染色体长臂上的PH基因(抑制部份同源染色体配对的基因)缺失而获得,故有明显促进部份同源染色体配对形成多价体的功能,是当前小麦仅有的有性杂交的载体。然而,现有供试的ph系(包括ph_(1b),ph_(1b)和ph_2)均由中国春小麦(China Spring)诱变而得,为适应我国小麦育种开发所需,转育成我国当地品种以及不同生态类型的ph系,已为当务之急。本文着重阐述并已证明以京虹1号春小麦转育ph_(1b)基因一次成功的研究。     

异属花粉诱导小麦孤雌生殖的假受精研究

采用延迟授粉和胚胎学显微观察的方法,研究了黑麦和六倍体小黑麦花粉诱导小麦孤雌生殖的假受精特性。结果表明：①用六倍体小黑麦花粉授粉,精子进入胚囊的频率高于黑麦花粉;②受粉后２ｈ,一个精核已进入卵细胞质中,极少数精核能够刺激卵细胞单性分裂形成胚;③极核正常受精后形成胚乳。     

平邑甜茶的无融合生殖及单性胚的发育

平邑甜茶的胚囊是由胚囊母细胞直接有丝分裂产生,而胚囊内无助细胞,因此为6核5细胞。胚由未经受精的卵细胞发育而成,因此在无融合生殖中届孤雌生殖。单性胚具有苹果属合子胚相同的发育途径,可分为8个时期:1.球胚前原胚期;2.小球胚期;3.球胚期;4.大球胚期;5.心形胚期;6.鱼雷胚期;7.幼胚期;8.成熟胚。原胚的发育属茄型。胚乳的发育属核型,当胚乳发育处于大球胚形成前,胚乳为游离核,当幼胚形成时,胚乳已形成细胞。当幼胚体积膨大为成熟胚时,则胚乳已解体。     

异属花粉诱地小麦孤雌生殖的假受精研究

采用延迟授粉和胚胎学显微观察的方法,研究了黑麦和六倍体小黑麦花粉诱导小麦孤雌生殖的假受精特性。结果表明：（１）用六倍体小黑麦花粉授粉,精子进入胚囊的频率高于黑麦花粉;（２）受粉后２ｈ,一个精核已进入卵细胞质中,极少数精核能够刺激卵细胞单性分裂形成胚;（３）极核正常受精后形成胚乳。     

黑麦染色体对小麦籽粒胚乳发育结构的影响

利用小麦-黑麦的7个附加系为材料,研究了黑麦染色体对籽粒淀粉粒的形成和胚乳细胞数目多少的影响。结果表明,不同的黑麦染色体对淀粉粒的形成有不同的影响,其中4R、6R、7R上可能携载有籽粒皱缩的基因,导致籽粒的不饱满特性。同时不同的黑麦染色体对胚乳细胞分裂持续期和胚乳细胞数的影响也有差异,其中1R和3R可缩短,2R、5R和7R可适当延长胚乳细胞分裂持续期,6R和1R能增加,2R和7R能降低最大胚乳细胞数;各黑麦染色体以不同的方式影响胚乳细胞发育,阻碍淀粉的积累;利用黑麦染色体种质改良小麦,增加其库容能力,关键在授粉后21d内胚乳的形成和发育。     

将秦岭黑麦遗传物质导入普通小麦的研究

用 39个小麦与秦岭黑麦杂交 ,从杂交成功的 16个组合后代中发现“中国春×秦岭黑麦”与“新中长×秦岭黑麦”的F1能够自然结实产生有生活力的杂种。其中植株 (中国春×黑麦 )F2 - 2和 (新中长×黑麦 )F2 - 2进一步自交、回交结实性较好。并从后者获得了遗传上稳定的染色体数为 42的纯合小麦新材料 99L2。秦岭黑麦的抗条锈特性已被转移到 99L2遗传背景中并得到表达。     

小麦与黑麦杂种减数分裂非同源配对的研究

Giemsa 显带表明,小麦 ph_b(ph 基因突变系)×春黑麦杂种 F_1减数分裂所形成的二价体,包括三种类型的配对结构;(1)小麦染色体组内部分同源染色体配对约占72%;(2)黑麦染色体组内异源配对约占2%;(3)小麦染色体与黑麦染色体属间非同源配对,约占26%.三种配对类型的形成不是随机的,联会频率的大小以及联会紧密程度取决于染色体结构和遗传功能相似程度。根据显带证明,确有属间异型二价体存在,这便表明非同源染色体的异染色质,在ph 基因的作用下,是能发生联会的。     

普通小麦（T. aestivum）Kr1基因和Ph1基因不是同一个位点的一个证据

通过研究中国春ph1b突变体、中国春缺体5B-四体5D、中国春-Cheyenne5B二体代换系、中国春与兰州黑麦的杂交结实率,证明了在小麦中Kr1（kr1）基因和Ph1基因属于不同的位点。由第五部分同源群染色体5B控制的可交配性和部分同源配对不是同一个位点的多效性。中国春ph1b突变体染色体5B缺失部分断裂点在Kr1基因位点和Ph1基因位点之间。     

75K γ-黑麦碱基因的分子鉴定与转移

【目的】研究75K γ-黑麦碱基因的系统进化关系,并将秦岭黑麦75Kγ-黑麦碱基因导入普通小麦遗传背景中。【方法】利用75K γ-secalin亚基的特异引物secF/secR对5种黑麦进行扩增、克隆、测序及序列分析。以普通小麦(中国春)为母本,黑麦为父本,获得杂种。自杂种后代中,采SDS-PAGE技术分析杂交后代的75K γ-secalins蛋白亚基。用根尖制片进行体细胞染色体数目观察和原位杂交分析。【结果】序列分析结果表明,我国秦岭黑麦(AS156)与美国Wrens黑麦(CIse35)、土耳其4041黑麦(PI168199)、南非的Polko黑麦(PI412949)、智利278黑麦(PI436188)的栽培品系均具有75Kγ-黑麦碱典型的一级结构,但是在重复区中序列差异较大(包括缺失/插入和SNP)。聚类分析表明,我国的秦岭黑麦与同在北纬的土耳其和美国黑麦亲缘关系近,而与位于南纬的南非、智利的两种黑麦关系较远。以中国春为遗传背景,将位于秦岭黑麦2R染色体上的75Kγ-黑麦碱基因导入六倍体小麦,获得结实正常,农艺性状稳定的品系,编号WYQ122。通过SDS-PAGE技术和基因测序分析,已确认WYQ122中携带75Kγ-黑麦碱基因,同时原位杂交也验证黑麦染色体的存在。细胞学鉴定表明,WYQ122植株间染色体数目有41条和42条两种类型。【结论】黑麦的75Kγ-黑麦碱基因存在差异。以染色体代换系的方式将该基因转入普通小麦中。     

化学杀雄剂SQ-1和阿拉伯葡聚糖蛋白对小麦品种间杂交及远缘杂交成胚率的影响

【目的】探究化学杀雄剂SQ-1对小麦品种间、小麦与近缘植物间、小麦与远缘植物间杂交成胚率的影响,以及阿拉伯葡聚糖蛋白对小麦与玉米杂交成胚率和得苗率的影响。研究结果对于合理选用小麦杂交方式,提高小麦杂交结实率和利用玉米诱导小麦单倍体植株的效率具有重要意义。【方法】通过在小麦拔节期喷施化学杀雄剂SQ-1,开花期分别授以小麦花粉和远缘植物(黑麦、玉米)花粉,并在小麦授玉米花粉后的处理液中加入不同浓度的阿拉伯葡聚糖蛋白(arabinogalactan proteins,AGP),对小麦与玉米杂交后产生的幼胚进行离体拯救培养,统计授粉小花数、接种幼胚数、膨大颖果数、结实粒数、萌发单倍体幼胚数和单倍体植株数,计算结实率、颖果膨大率、成胚率、萌发率和成苗率并对所得数据进行差异显著性分析,结合细胞学观察结果,研究SQ-1对小麦品种间杂交及远缘杂交结实性的影响,以及AGP对小麦单倍体胚诱导率的影响。【结果】在不同小麦品种间杂交中SQ-1处理结实率19.8%—83.3%,人工去雄的结实率为69.4%—93.0%,SQ-1对不同品种的影响不同,Fielder对SQ-1的反应比较敏感;在中国春与兰州黑麦杂交中,SQ-1处理的结实率为65.5%,人工去雄处理的结实率为78.8%,两种处理方式产生的F1杂种的染色体数均为28条;在不同小麦品种与玉米品种郑单58杂交中,SQ-1处理小麦单倍体胚的成胚率为1.11%—1.41%,人工去雄小麦单倍体胚的成胚率为2.38%—14.29%;在小麦与玉米杂交后的处理液中添加0.5—2.0 g·L-1 AGP一定程度地提高了小麦单倍体胚获得率和成苗率。另外,在玉米花粉诱导的单倍体胚离体培养过程中,发现13.07%的胚发育出了2—6株苗;显微镜观察发现,玉米花粉诱导后18 d左右小麦单倍体胚上出现了多个突起,这些突起在离体培养条件下进一步发育为形态健全的小植株,其染色体数目均为21条。【结论】化学杀雄剂SQ-1减低了小麦品种间杂交及小麦与黑麦、玉米间杂交的成胚率,AGP提高了小麦与玉米间杂交单倍体成胚率和成苗率。     

花生/黑麦一年两作条件下黑麦适宜播期的研究

为了明确河北省花生/黑麦一年两作条件下黑麦的适宜播期,采用大田试验与室内分析相结合的方法,研究了黑麦不同播期对花生/黑麦一年两作中黑麦产草量、蛋白产量、地上部分养分蓄积量以及后茬花生荚果产量的影响,并分析了黑麦地上部分氮磷钾养分蓄积量和花生荚果产量与黑麦干草产量的相关性。2 a试验结果表明:随着播期推迟,黑麦产草量、蛋白产量和经济效益均呈显著的下降趋势,而蛋白含量和后茬花生荚果产量均呈明显的增加趋势;黑麦地上部分氮、磷、钾养分蓄积量与其干草产量均呈极显著的正相关,花生荚果产量与黑麦干草产量呈极显著的负相关。因此,在河北省春花生收获后,应尽早播种黑麦。为了减少黑麦生长对土壤养分的过度消耗,保证后茬花生的高产高效,在黑麦生长过程中应进行合理施肥。     

在硬粒小麦-簇毛麦双二倍体与普通小麦杂种F1中的染色体配对及传递

对初级六倍性硬粒小麦－簇毛麦双二倍体与来源于四川的三个地方品种（系）和一个栽培普通小麦品种（包括ｐｈ１ｂ中国春小麦）所形成的杂种Ｆ１在减数分裂中期Ｉ的配对行为进行了研究。结果表明,小麦亲本不同,杂种Ｆ１之间的染色体配对存在明显的差异。四川的地方品种群体中可能存在ｐＨ或类似于ｐｈ的基因,促进染色体的配对,另外,在杂种Ｆ１（ＡＡＢＢＤＶ）中,单倍性染色体组Ｄ和Ｖ的存在部分地扰乱了Ａ和Ｂ染色体组的同源配