小麦与天蓝偃麦草远缘杂交中结实性的研究

通过远缘杂交向栽培植物导入优良的外源基因是遗传和育种研究的一个重要内容,但首先遇到的问题是杂交不易成功和杂种后代不育.本文主要介绍小麦与天蓝偃麦草远缘杂交中当代结实率和杂种 F_1结实性两个方面的研究结果,特别是利用 Tal 小麦、八倍体小偃麦和回交授粉后喷洒赤霉酸对结实性的影响.     

八倍体小偃麦与六倍体小偃麦杂交的细胞遗传学研究

利用来源于中间偃麦草（Ｅｌｙｔｒｉｇｉａ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉｕｍ）的八倍体小偃麦远中２和来源于四倍体长穗偃麦草（Ｅｌｙｔｒｉｇｉａ ｅｌｏｎｇａｔｕｍ）的六倍体小偃麦８８１０（ＡＡＢＢＥＥ）杂交，结果表明正反交间结实率、Ｆ１出苗率均存在显著差异；Ｆ１植株多表现高度不育。通过Ｆ１花粉母细胞减数分裂染色体行为分析，发现杂种Ｆ１染色组主要构型为１４Ⅱ＋２１Ⅰ（占观察细胞的４０％左右），也有其他类型的构型     

八倍体小偃麦与普通小麦杂交后代主要性状的遗传特点

本试验以八倍体小偃麦为桥梁亲本与普通小麦进行杂交,研究了不同杂交方式的当代结实率,不同杂种世代的育性和若干性状的遗传特点。结果表明:1.八倍体小偃麦与普通小麦没有明显的杂交不亲和性;2.杂种后代的育性随着自交和回交世代的增进而逐渐提高;3.杂种(F_1)的株高与双亲平均值相近,F_1的抽穗期具有明显的倾早性,F_1的穗长和每穗小穗数高于双亲平均值;4.杂种后代变异类型丰富,可以分离并选育出抗病、矮杆、强杆、大穗多花等优良类型,丰富育种的种质资源。因此,利用八倍体小偃麦与普通小麦杂交,是将偃麦草的遗传物质导入普通小麦,选育具有偃麦草优良特点的种质材料的有效方法。     

小麦与披碱草的杂交亲和性及杂种F1的育性研究

以小偃麦为对照,将小麦属不同种与披碱草(Elymus chinensis)进行了杂交,观察了各组合杂交结实性,结果表明:小麦属不同种和小偃麦同披碱草杂交,杂交亲和性存在显著的差异.小麦属不同种与披碱草杂交当代结实率低,出苗差,难以成功.以中间型小偃麦与披碱草作为桥梁亲本获得三属杂种的结实率较高,平均为18.13%.F1自交穗结实为2.608,B1 F2回交结实率为77.48%.     

小麦异种属基因库建拓的研究

以普通小麦显性核不育材料(Tal 小麦)和 Tal.Kr.phlb 综合体为基础材料,用天蓝偃麦草、八倍体小偃麦和八倍体小黑麦为异种属优良基因的供体进行研究,结果表明,Tal 小麦和 Tal.Kr.Phlb 综合体与天蓝偃麦草杂交,当代结实率分别可达26.4%和31.7%。八倍体小偃麦是普通小麦与天蓝偃麦草杂交良好的桥梁材料。Tal 小麦和 Tal.kr.phlb 综合体与八倍体小黑麦杂交,当代结实率分别可达36.95%和41.76%。显性核不育基因在以上杂交组合的 F_1中可以正常表达。     

小麦、偃麦草和小偃麦同工酶及蛋白质的比较研究

本文采用聚丙烯酰胺凝胶电泳法,比较分析了小麦、天蓝偃麦草和小偃麦的酶酯同工酶、过氧化物酶同工酶和可溶性蛋白质。结果表明,不同属的酶谱是不同的。小麦和天蓝偃麦草的同工酶和可溶性蛋白质具有属的特异性。小偃麦兼有小麦和天蓝偃麦草的酶带,是不同于小麦和天蓝偃麦草的八倍体新类型。5个小偃麦划分成两种不同的类型,中_1和中_2属于第一种类型,中_3、中_4和中_5属于第二种类型。酯畴同工酶和过氧化物酶同工酶可以做为研究种属间关系和分类的一项生化指标。     

六倍体小簇麦─天蓝偃麦草三属杂种形态学、细胞学及育性研究

以六倍体小簇麦为母本,天蓝偃麦草为父本,经杂交获得小簇麦─天蓝偃麦草三属杂种F1。杂种自交不孕,形态上呈双亲中间型,并保持双亲所具有的优良抗性。杂种体细胞染色体数2n＝6x=42,减数分裂中期Ⅰ染色体平均配对构型为30．75Ⅰ＋5．24Ⅱ＋0．22Ⅲ＋0．03Ⅳ。讨论了克服F1不育的方法。     

2个抗白粉病小偃麦异附加系的GISH鉴定

以来源于中间偃麦草的八倍体小偃麦TAI7047为供体,以高感白粉病的优质小麦品种晋太170为受体,通过回交转育的方法,从其BC1F4后代群体中筛选出2个稳定的抗白粉病株系CHadd7001和CHadd7002,并运用形态学、细胞学、抗病性、基因组原位杂交的研究方法对其进行了分析、鉴定。基因组原位杂交(GISH)结果表明,CHadd7001和CHadd7002中已分别成功导入1对中间偃麦草的染色体;其中,CHadd7001所附加的外源染色体来自偃麦草的Js组染色体,而CHadd 7002附加的染色体来自偃麦草的J组染色体;根据外源染色体来源、GISH带型和杂交信号的分布,二者为不同的小偃麦异附加系。     

中间偃麦草和偃麦草苗期耐盐性评价

比较不同NaCl浓度(0、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%)(盐浓度)下,中间偃麦草和偃麦草苗期的生长情况。结果表明:低盐浓度下,对中间偃麦草和偃麦草的生长没影响,盐浓度大于0.6%时,株高、分蘖数、存活苗数和生物量随浓度的增高呈下降趋势,中间偃麦草所受的影响小于偃麦草;中间偃麦草能抗1.2%的盐浓度,而偃麦草在0.8%的盐浓度下严重受到盐害,植株已枯黄死亡。2种牧草相比,苗期的耐盐性中间偃麦草高于偃麦草。     

抗白粉病小偃麦异附加系的选育及细胞学鉴定

以源于中间偃麦草的八倍体小偃麦TAI7047为供体、感白粉病的普通小麦优质品种晋太170为受体,通过杂交、回交,从其BC1F4杂种后代中选育出小偃麦种质系CHadd7001和CHadd7002。形态学、细胞学观察结果表明,它们的主要形态性状介于双亲之间,根尖细胞染色体数目分别为2n=44。白粉病抗性鉴定结果表明,中间偃麦草,CHadd7001,CHadd7002及其供体亲本TAI7047对白粉病均免疫,而受体亲本晋太170则高感白粉病,说明其抗性可能均来源于中间偃麦草。     

小麦-中间偃麦草二体异代换系山农0095的选育及其鉴定

 利用小麦品种烟农15与中间偃麦草直接杂交，以烟农15为回交亲本对其杂种F1回交2次，再经自交3次，从BC2F4中选出种质系山农0095。利用形态学、细胞学、种子醇溶蛋白酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳（A-PAGE）、RAPD和GISH等方法对其进行鉴定。结果表明，山农0095平均株高78 cm，穗长17.3 cm，穗粒数74个，旗叶长36.3 cm，旗叶宽3.03 cm，茎秆粗壮，多花多实，繁茂性好；其根尖细胞染色体数目为2n＝42，花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMC MⅠ)染色体构型为2ｎ=21Ⅱ；它与烟农15的杂种Ｆ1 在减数分裂中期Ⅰ的大多数花粉母细胞能观察到2个单价体，平均染色体构型为2ｎ=20.08Ⅱ＋1.84Ⅰ。A－PAGE鉴定结果表明，山农0095在β区出现一条中间偃麦草的特异带；从180个RAPD引物中筛选出一个特异引物S186（5?－GAT ACC TCGG－3?），能够在山农0095中扩增出一条约900 bp中间偃麦草的特异带，标记为S186900；以中间偃麦草基因组DNA为标记探针、中国春基因组DNA为封阻的原位杂交结果进一步表明，山农0095的42条染色体中含有2条完整的中间偃麦草染色体，是小麦－中间偃麦草的二体异代换系。     

芝麻栽培种与野生种（Sesamum schinzianum Asch、Sesamum radiatum Schum & Thonn）种间杂交后代的生物学特性

【目的】探明芝麻栽培种与野生种种间杂交的亲和性,分析杂交后代遗传特征。【方法】以26个基因型（Sesamum indicum L.）与刚果野芝麻（Sesamum schinzianum Asch）和野芝1号（Sesamum radiatum Schum & Thonn）野生种为杂交亲本,借助胚培养技术获得种间杂交后代。采用SSR标记和生物学方法鉴定并分析杂交种F1的遗传特性。【结果】通过胚培养技术获得2 430个种间杂交F1株系,对部分材料的检测表明杂种阳性率为95.83%。刚果野芝麻×栽培种的正反交杂交率分别为34.62%（A）和11.54%（C）,野芝1号×栽培种的正反交杂交率分别为100%（B）和19.23%（D）。F1花粉粒存在部分不育和高度不育两种类型,F1自交结实率分别为2.32—2.57粒/蒴果（S. schinzianum×S. indicum）和0.30—2.45粒/蒴果（S. radiatum ×S. indicum）。【结论】S. radiatum与栽培种的杂交亲和率高于S. schinzianum。以野生种为母本与栽培种杂交,杂交种F1在株高、根系结构等性状方面超亲表现明显;株系高抗枯萎病;部分F1株系有低自交结实性。     

寒地多年生麦草新种质的形态学分析与细胞学检测

为丰富北方寒地牧草品种,选育适合北方寒冷地区种植的优势牧草,以八倍体小偃麦(Trititrigia)与中间偃麦草(Thinopyrum intermedium)杂交后代选育的10份寒地多年生麦草新种质为材料,借助我国东北哈尔滨地区的气候特点,对其进行形态学分析和细胞学鉴定。结果表明:10份材料田间自然生长年限超过3a,均具有抗寒性和多年生特性,可在哈尔滨地区-30℃环境下安全过冬;根系发达,除2个株系8LF2 1-1-4和11LF3 1-1-4外,其他株系具有地下茎。植株生长繁茂,有5个株系总分孽数超过40,2个株系穗长超过24cm。株系11LF3 1-1-4和11LF4 1-18-1结实率平均值在80%以上,远高于亲本中间偃麦草;10份材料种子发芽率在60%~90%;株系5Q10L1-18-1茎秆干重可达1.7kg·m~(-2)。10个株系根尖体细胞染色体为42条,遗传稳定,植株均表现抗旱、抗寒,抗病等特性。本研究可为北方寒地的牧草选育提供理论和材料基础。     

早熟型小麦种质系山农0057的细胞学鉴定

中间偃麦草含有丰富的优良基因,在小麦的遗传改良中具有重要利用价值。对从中间偃麦草与小麦品种烟农15杂种后代(BC3F6)中选育的小麦种质系山农0057进行主要农艺性状调查和细胞学鉴定,结果表明:山农0057平均株高61cm,平均穗长6.7cm,挑旗期、抽穗期分别比亲本烟农15早4d,是一个具有早熟特点的种质系;其根尖细胞染色体数目为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMCMⅠ)染色体构型为2n=21Ⅱ;与普通小麦的杂种F1PMCMⅠ染色体构型为2n=20Ⅱ+2Ⅰ。山农0057可能是一个具有早熟特点的小麦-中间偃麦草的二体异代换系。     

导入Rht10基因的八倍体小偃麦的农艺性状遗传分析

将矮秆基因Rht10导入八倍体小偃麦中获得了染色体数为2n=56的矮秆稳定材料攀89074-1-1-1，其中Rht10基因表现了极强的降秆能力，同时攀89074-1-1-1的幼苗对赤霉酸反应不敏感，表明Rht10基因能在八倍体小偃麦遗传背景中正常表达，用该矮秆小偃品系与含有小麦-簇毛麦6VA/6AL易位系92R137杂交，对F2群体的植株株高及其它农艺性状的遗体分析表明，Rht10基因在杂交后代中呈显性遗传，从该群体中能够获得一批半矮秆、分蘖力强、抗锈病和白粉病的株系，可望从中培育结合中间偃麦草和簇毛麦优良基因的中间材料。     

将野生稻耐旱特性转移到栽培稻初探

培育出具有耐旱特性的水稻品种从而经济地利用水分是一个重要的课题.本试验旨在通过远缘杂交将野生稻Oryza meridionalis 和Oryza australiensis的耐旱特性转移到栽培稻Oryza Sativa.本试验用Oryza meridionalis花粉对Oryza sativa共2 419朵小花进行杂交授粉,并对杂交获得的18粒F1代未成熟种子进行胚胎拯救,最终仅有一粒F1种子发芽并发育成植株,并获得一粒F2代种子,其杂交率为0.46%,萌芽率为50%,F1代杂种的结实率为0.024%;用Oryza australiensis花粉对Oryza sativa共1 848朵小花进行杂交授粉,并对杂交获得的48粒F1代未成熟种子进行了胚胎拯救,有11粒F1种子发芽并发育成植株,全部不育,其杂交率为0.60%,萌芽率为31.1%.本试验还对F1代杂种的形态学和农艺学特性进行了观察,并就提高杂交率的方法及伪杂种问题进行了讨论.     

六倍体(A~nA~nC~nC~nC~oC~o)与白菜型油菜杂交可交配性及后代菌核病抗性

【目的】利用亲本种遗传资源是改良甘蓝型油菜的重要手段。以甘蓝型油菜与菌核病抗性甘蓝杂交合成的六倍体为桥梁,与大量的白菜型油菜杂交,合成杂种,探索改良甘蓝型油菜菌核病抗性的策略。【方法】采用菌核病抗病甘蓝(C01)与甘蓝型油菜(中双9号)杂交合成六倍体,通过分析六倍体的育性、菌病抗性和减数分裂行为来分析其作为桥梁材料转移菌核病抗性的可能性;将六倍体与110份白菜型油菜杂交,通过考察杂种发育和可交配性来分析六倍体与白菜型油菜杂交的可行性;通过鉴定杂种的苗期表型特征、自交结实率及离体茎秆的菌核病抗性来分析杂种在改良甘蓝型油菜遗传背景上的利用潜力。【结果】该六倍体的花粉育性为90.6%—92.7%,自交结实率为3—7粒/角果;菌核病抗性显著高于对照品种(中双9号);处于减数分裂后期I的花粉母细胞中,68.80%(86/125)的染色体分离比为28﹕28。110份春性、冬性和半冬性的白菜型油菜与六倍体杂交,授粉15 d后的胚珠发育正常,并且都能收获成熟种子,平均可交配性为(4.25±3.91)粒/角果。尽管不同基因型之间的可交配性存在显著差异,但是不同生态型的白菜型油菜与六倍体杂交的可交配性无显著差异(半冬性:(4.35±3.77)粒/角果,春性:(4.34±4.51)粒/角果,冬性:(4.01±3.43)粒/角果;P=0.44)。六倍体作为母本或者父本与白菜型油菜杂交都能结籽,而且没有显著性差异(六倍体为母本:平均结实率为4.27粒/角果;六倍体为父本:平均结实率为3.95粒/角果;P=0.69)。六倍体与白菜型油菜杂交创建的杂种,苗期形态似甘蓝型油菜,但是表型变异丰富;杂种都能自交结籽,平均自交结实率为(7.72±4.45)粒/角果;来自不同生态型的白菜型油菜与六倍体合成的杂种自交结实率无显著性差异(冬性白菜型油菜合成的杂种平均自交结实率:(8.07±3.43)粒/角果,半冬性:(7.88±4.64)粒/角果,春性:(6.41±3.00)粒/角果,P=0.95)。经过两年的离体茎秆菌核病抗性鉴定,6份杂种的菌核病发病程度两年均显著低于中双9号(P0.05)。【结论】以六倍体为桥梁能有效地将甘蓝型油菜亲本种的优良性状导入到甘蓝型油菜中。     

春小麦新种质的分子细胞遗传学鉴定

远缘杂交能把亲缘关系较远的种、属中有用基因引入栽培种,改良现有品种。利用形态学和分子细胞遗传学研究方法,对远缘杂交创制的5份普通小麦新种质进行分析鉴定。结果表明:5份材料为春小麦,株系4-11和4-30-32突出表现为大穗、多分蘖,2015-2016年分蘖数为别为18~20和16~17个,熟期正常。二者的千粒重平均为38和36g,籽粒蛋白质含量超过18%。株系6-30-31表现为矮秆(55cm),密穗有芒,平均穗长7cm,千粒重平均32.6g。株系5-6和5-19,穗型似小偃麦,无芒,千粒重平均为33.7和36.4g,籽粒蛋白质含量超过19%。5份材料根尖体细胞染色体数为42,减数分裂行为正常。分子标记和原位杂交检测表明,株系4-11和5-19带有中间偃麦草遗传成分,为小麦-中间偃麦草易位系,株系5-6为六倍体小偃麦,矮秆株系6-30-31带有E染色体组遗传成分。     

通过胚胎拯救将野生稻耐旱特性转移到栽培稻进行远缘杂交初探

众所周知,农业用水的缺乏严重影响着世界干旱地区农业的发展,尤其影响着水稻的生产。育出具有耐旱特性的水稻品种从而经济地利用水分是一个重要的课题。前人的研究表明野生稻Oryza属中有许多种具有耐旱性,如果水稻栽培种也具有耐旱性,那将会更能适应环境节约用水,大大地提高水稻的收获面积及适应性。Oryzameridionalis和Oryzaaustraliensis具有耐旱特性,试验旨在通过远缘杂交将野生稻Oryzameridionalis和Oryzaaustraliensis的耐旱特性转移到栽培稻OryzaSativa。用Oryzameridionalis花粉对Oryzasativa共2419朵小花进行杂交授粉,并对杂交获得的18粒F1代未成熟种子进行了胚胎拯救,最终仅有一粒F1种子发芽并发育成植株,并获得一粒F2代种子,其杂交率为0.46%,萌芽率为50%,F1代杂种的结实率为0.024%;用Oryzaaustraliensis花粉对Oryzasativa共1848朵小花进行杂交授粉,并对杂交获得的48粒F1代未成熟种子进行了胚胎拯救,有11粒F1种子发芽并发育成植株,全部不育,其杂交率为0.60%,萌芽率为31.1%。同时,还对F1代杂种的形态学和农艺学特性进行了观察,最后还讨论了提高杂交率的方法及伪杂种的问题。     

大米草与水稻远缘杂交试验初报

2005—2006年,引种栽培大米草1720株,栽培水稻品种(组合)20种,进行了大米草与水稻远缘杂交试验。结果表明:2005年,大米草(♂)与水稻培矮64S/04141(组合,♀)杂交结籽149粒。2006年,F1代自交结种224穗,获自交种子11842粒,千粒重18.39 g;大米草(♂)×F1(♀)杂交17穗,获种子24粒,杂交结实率2.84%;大米草(♂)×水稻(♀)杂交6个品种(组合)23穗,获种子63粒,杂交结实率4.2%。水稻与大米草远缘杂交后代变异的RAPD分析表明:杂交后代与水稻亲本相比,条带有明显差别,说明远缘杂交导致了水稻发生基因重组。