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。     

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.     

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。     

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。     

phlb基因在普通小麦与Ae. umbellulata（T. umbellulatum）杂交中的作用

通过对（中国春phlb基因突变体×Ae. umbellulata）F#-1和（中国春×Ae. umbellulata）F#-1植株花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体配对情况的观察,首次证明了phlb基因可以诱导普通小麦与Ae.umbellulata间的部分同源染色体配对。同时,说明Ae. umbellulata中没有Ph1或Ph1-like基因。所以有可能利用phlb基因诱导部分同源染色体间的配对、交换,从而把Ae. umbellulata的有益基因导入普通小麦。     

普通小麦与华山新麦草衍生后代的农艺性状和细胞遗传学研究

对中国春ph2b突变体(CSph2b)与华山新麦草属间杂种F1的衍生后代(BC2和BC1F1)进行了细胞学观察和田间农艺性状调查。其主要结果为:①染色体数目从2n=42-52之间变化,其中2n=45出现频率最高,为20.27%,而2n=51最低,仅有0.66%;②大部分植株有较多单价体;③在染色体数目较多的植株中,能够观察到三价体、四价体、落后染色体、三分孢子体、微核以及染色体桥;④部分植株表现高抗条锈病和赤霉病;⑤各个性状的变异系数都大于亲本的变异系数,分蘖的变异系数最大;⑥2n=42和2n=44的植株细胞学相对稳定,为获得华山新麦草染色体的附加系、代换系或易位系等小麦遗传育种材料奠定了基础。     

中国春ph1b和ph2a突变体与秦岭黑麦杂种胚胎发育的比较研究

用石蜡切片法,对中国春ph1b和ph2a突变体(CSph1b和CSph2a)与秦岭黑麦远缘杂交的受精作用和早期胚胎发育进行了研究。结果表明,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CSph1b和CSph2a已授粉子房中,分别有92.51%和89.67%完成双受精而形成胚和胚乳,也有少部分仅有卵核受精或极核受精而只形成胚或胚乳,两者总受精率分别为95.18%和94.20%,成胚率分别为93.04%和91.30%。表明CSph1b和CSph2a与秦岭黑麦的可杂交性都很高。     

利用小麦SSR标记追踪大赖草染色体Lr.2、Lr.7、Lr.14及其片段

定位于小麦7个部分同源群上的337对SSR引物中有113对SSR引物可检测到大赖草与普通小麦基因组间多态性，对小麦一大赖草Lr．2、Lr．7和Lr.14的异附加系和易位系的进一步分析表明，小麦7BL上的SSR引物gwm112在大赖草染色体Lr．2上具有特异扩增位点，可用来追踪Lr．2；5AS上的SSR引物gwm205、5AL的gwml56和5DL上的gwm212在Lr．7和Lr．14中均有特异扩增产物，可用于追踪Lr．7和Lr．14；而7AL上的SSR引物gwm63仅在大赖草染色体Lr．7上具有扩增位点。这不仅揭示了Lr．7可能存在第5和第7部分同源群染色体重排，而且也表明将引物gwm205、gwm156、gwm212与gwm63相结合可分别追踪大赖草Lr.7和Lr．14染色体及其片段。利用这些SSR引物可追踪同一植株中不同的大赖草染色体；与簇毛麦染色体6V上的SCAR标记相结合，能追踪同一植株中的大赖草和簇毛麦染色体片段。     

硬粒小麦-簇毛麦双二倍体与普通小麦杂种F1的花粉母细胞减数分裂行为的研究

用普通小麦与硬粒小麦 -簇毛麦双二倍体杂交 ,对其杂种F1的花粉母细胞中期Ⅰ的染色体配对进行了洋红染色和Giemsa -C带染色观察。结果表明虽然簇毛麦染色体在中期Ⅰ主要以单价体存在 ,但也有少量的小麦 -簇毛染色体配对 (平均每细胞为 1 1%左右 ) ,可以通过遗传重组转移簇毛麦的有利基因。这些小麦 -簇毛麦染色体配对 ,既分布在超过理论配对数的细胞中 ,也存在于少于理论配对数的细胞中 ;相反 ,超过理论配对数的染色体对不一定就是小麦 -簇毛麦染色体之间的配对 ,在少于理论配对数的细胞中 ,也不一定仅是小麦同源染色体的配对 ,同样包含有少量的小麦 -簇毛麦染色体配对。因而 ,用传统的染色法对外源物种与小麦染色体之间的配对数的估计 ,既有夸大一部分信息 ,又有掩盖一些有益信息的弊端。说明我们在用传统方法来推测远缘杂种后代中部分同源染色体配对时要持审慎的态度 ,需要用较为准确的方法来直接鉴定     

用新隐性ph基因向小麦转移Aegilops variabilis Eig遗传物质

小麦地方品种“开县罗汉麦”（ 简称ＫＬ） 具有新隐性ｐｈ 基因,且远缘杂交亲和性和胚培出苗率高。本研究用它与Ａｅ．ｖａｒｉａｂｉｌｉｓ 杂交获杂种Ｆ１ ,并自交获得Ｆ２ 、Ｆ３ ,并用推广品种回交获得Ｆ１ＢＣ１ 、Ｆ２ＢＣ１ 。在Ｆ２ 群体中,有２ 株植株的分蘖分别高达８８ 个、６７ 个,极显著高于一般小麦品种。多分蘖可节省用种量,可能在小麦育种、特别是杂交小麦育种中有用途。同时,Ａｅ．ｖａｒｉａｂｉｌｉｓ 的白粉、条锈病抗性能在Ｆ１ 、Ｆ２ 的遗传背景中完全表达,这表明利用Ａｅ．ｖａｒｉａｂｉｌｉｓ 的抗病性是可行的;此外,发现一些彼此不相连锁的来自Ａｅ．ｖａｒｉａｂｉｌｉｓ 的易于识别的形态标记性状,这有助于将Ａｅ．ｖａｒｉａｂｉｌｉｓ 基因向小麦转移     

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     

PAIRING AND TRANSMISSION OF CHROMOSOMES OF THE HYBRIDS BETWEEN AMPHIDIPLOID OF TRITICUM DURUM DESF.-DASYPYRUM VILLOSUM(L.)CANDARGY AND TRITICUM AESTIVUM(L.)

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或类似干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染色体组的同源配对。末期Ⅱ中，除了正常的四分体外，还存在二分体、三分体、五分体及六分体。对杂种Ｆ２和ＢＣ１Ｆ１的染色体计数研究表明，其染色体数目的变化范围为２ｎ＝２９至２ｎ＝６５，有的植株的染色体数目超过了预期的染色体数目，说明染色体通过杂种Ｆ１的传递偏离了随机模式。部分二、三、五或六分体所形成的配子参与了受精结实。因而在硬粒小麦－簇毛麦双二倍体与普通小麦的杂种后代中，不仅可望获得混合有Ｄ、Ｖ染色体结构的２ｎ＝４２的植株，而且还可能获得其它高倍性（８ｘ）和低倍性（４ｘ）的植株，从而为物种的进化指出了一种可能的途径。     

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。     

利用PCR技术初步鉴定小麦-加州野大麦异染色体系

为快速鉴定普通小麦与普通小麦—加州野大麦双二倍体杂交、回交后代植株的染色体组成，研究小麦背景中添加的外源染色体与小麦染色体之间的部分同源关系，选用已被定位在小麦7个部分同源群21条染色体上的38个SSR引物对杂种回交后代植株进行PCR扩增。结果表明，其中27个小麦SSR引物在普通小麦与小麦—加州野大麦双二倍体间有多态性扩增，涉及4个部分同源群的11对引物，可在不同杂种回交植株中扩增出与双二倍体相同的多态带纹；根据PCR扩增和细胞遗传学分析的结果，在18个回交后代中初步鉴定出7个可能的异附加系，其中2个二体异附加系、1个端二体异附加系、2个单体异附加系和2个双单体异附加系。所选育的异附加系分别涉及第1、2、4和7部分同源群。     

黑麦Imperial与KingⅡ中白粉病抗性基因的染色体定位

[目的]将黑麦Imperial及KingⅡ所带的白粉病抗性基因定位在染色体上,为其在小麦育种中的应用奠定基础。[方法]以2套小麦-黑麦附加系(中国春×Imperial和Holdfast×KingⅡ)为研究材料,研究黑麦Imperial及KingⅡ中白粉病抗性基因的染色体位置。[结果]中国春×Imperial的附加系6R和Holdfast×KingⅡ的附加系3R和6R对白粉病具有免疫力。这说明黑麦Imperial的白粉病抗性基因位于6R染色体上,而黑麦KingⅡ中白粉病抗性基因位于3R和6R染色体上。黑麦KingⅡ的3R染色体上的白粉病抗性基因可能是新基因,为小麦育种提供了新的白粉病抗原。这说明3R和6R染色体上的白粉病抗性基因可在小麦中表达。[结论]该研究为将黑麦白粉病抗性基因导入小麦提供了依据。