论文部分内容阅读
普通小麦是世界上最早栽培且种植面积最广的粮食作物之一,目前已成为贸易额最多、营养价值最高、总产量第二、分布最广的粮食作物,约养活了世界人口的35%。但随着全球耕地面积逐步减少、人口增加、资源短缺、食品安全等一系列问题的出现,小麦生产和育种面临巨大压力。由于长期定向集中使用优质、高产、抗病亲本,使得栽培小麦遗传多样性丢失严重,遗传基础十分狭窄,很大程度上限制了普通小麦品质和产量的进一步提高。小麦野生近缘物种中携带着大量小麦不具备的优良基因,是小麦高产、优质、抗生物和非生物胁迫遗传改良的重要基因资源。华山新麦草和黑麦属于小麦的三级基因源,不仅对小麦条锈病、白粉病、赤霉病等具有较强抗性,同时拥有抗寒、抗旱、抗虫和抗逆等优良特点。因此,它们可以作为小麦遗传改良中可利用的优良外源基因资源。本研究以普通小麦-华山新麦草双二倍体(PHW-SA,2n=56,AABBDDNsNs)和六倍体小黑麦(中饲828,2n=42,AABBRR)作为华山新麦草与黑麦遗传物质供体进行杂交,成功获得了拥有丰富变异的衍生后代F4、F5,通过分子细胞遗传学方法,对三属杂种后代进行了初步鉴定,成功筛选了13个高抗小麦条锈病的新型小黑麦株系。主要研究结果如下：1、普通小麦-华山新麦草-黑麦三属杂种F4代40个株系的花粉母细胞平均染色体配对构型为：2n=1.71Ⅰ+20.26 Ⅱ+0.04 Ⅲ+0.001Ⅳ,染色体数目为39-46条,其中染色体数为42的株系超过了50%。单价体广泛存在,二价体为18.64-21.65个多价体(三价体和四价体)出现频率高达40%。染色体数目为42条的株系,染色体配对良好,单价体出现频率较低,二价体数目多,这些株系在细胞学上表现出了一定的稳定性,这为筛选优良的小黑麦种质资源提供了可能。PHW-SA×中饲828 F5代40个株系根尖染色体数目为40-45条,平均染色体数为2n=42.35,24个株系的染色体数为42条。2、以Dig-Nick标记的华山新麦草基因组DNA作为探针,以普通小麦J-11基因组DNA作为封阻进行基因组原位杂交(GISH),F4花粉母细胞染色体和F5根尖染色体均未出现明显的黄绿色信号,说明三属杂种F4和F5华山新麦草染色质丢失严重。以秦岭黑麦总DNA为探针和J-11为封阻,根尖细胞GISH结果表明所有株系黑麦染色体自动加倍至11-14条,其中2n=42的24个株系黑麦染色体条数为12-14条。花粉母细胞GISH结果表明部分材料减数分裂中期黑麦染色体行为异常,单价体依然存在,但无多价体的出现。3、三属杂种F5代中,通过GISH技术筛选了13个高抗小麦条锈病的新型小黑麦株系。花粉母细胞染色体配对情况显示大部分株系单价体出现频率较低,612-4和626-1株系中出现了少量频率的三价体,625-4出现了四价体。GISH结果表明14条黑麦染色体在减数分裂中期I配对良好,仅存在少量单价体,二价体以环状二价体居多,无多价体出现。在减数分裂后期黑麦染色体能均匀地分离到两个子细胞。4、三属杂种F5代SDS-PAGE结果显示大部分籽粒与父本中饲828的高分子量谷蛋白亚基组成相同。几乎所有株系的2亚基消失,有较多株系出现了位于中国春的2亚基和7亚基之间的PHW-SA的特殊条带。