CN102090318A - 小麦多属杂种研究 - Google Patents
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Abstract
小麦多属杂种研究，属于作物遗传育种领域。本研究利用生化、分子细胞遗传学和分子生物学等多种技术相结合的方法，对多属杂交后代进行研究，明确其染色体组成，为其在小麦遗传育种研究中的应用提供理论依据。此外，种质系030-1经多年大田和温室鉴定表明对白粉病免疫，对其白粉病抗性基因性质和来源进行分析，并建立白粉病抗性基因的分子标记，将会为其在小麦遗传改良中的应用打下基础。
Description
技术领域
小麦多属杂种研究，属于作物遗传育种领域。
背景技术
由于人类长期定向选择和集约化品种的选育推广，导致育成的小麦品种遗传基础越来越窄，遗传多样性也逐渐降低，这不仅限制了小麦产量和品质潜力的提高，也使得普通小麦在各种病害和不良环境胁迫下变得十分脆弱。人们迫切需要向小麦中转移有益的遗传变异和控制优良特性的基因来丰富小麦的遗传基础，提高小麦的育种水平。小麦族内的近缘物种大约有300种，类型繁多、变异多样，具有许多优良的特性，如对多种病害的良好抗性，广泛的适应性和独特的品质等。这些近缘物种是小麦遗传改良中非常宝贵的基因资源，通过远缘杂交和染色体工程等途径，将它们的优良基因通过不同途径转移进普通小麦，已经成为拓宽小麦遗传基础，丰富小麦育种基因库的安全、有效的重要途径。
为了综合利用不同属的优良性状和基因，从而丰富小麦的种质资源，拓宽现有栽培小麦的遗传基础，人们在利用小麦近缘植物进行小麦遗传改良的过程中，逐渐由过去利用单一的近缘种属，向综合利用多种近缘种属方向发展。通过多属杂交，不仅可以创造综合多属优良特性的新种质，而且也可在同一遗传背景中评价不同属染色(组)间的亲缘关系。
1926年，Tschermak报道了通过天然杂交产生的小麦-山羊草-黑麦三属杂种。此后大约半世纪，未见有关多属杂种的研究报道。1968年，Knobloch进行了小麦族几组三属杂交研究，较早地得到了一些人工创制的三属杂种，1970年H.B.齐津利用他创制的多年生小麦和多年生黑麦草杂交创制了小麦-偃麦草-黑麦三属杂种，并对其进行了染色体加倍，还对杂种F1及其后代进行了形态学和细胞遗传学等方面的研究。八十年代以来，随着杂交技术的改进和组织培养、幼胚拯救等技术的成功应用，不仅使得远缘杂交的范围不断扩大，也大大促进了多属杂种的研究。目前国内外已经创制了几十种三属杂种和两种四属杂种，并在多属杂交的后代筛选出具有不同属优良特性的种质系。
发明内容
1、多属杂种的创制途径
(1)利用小麦和近缘物种的属间杂种或人工合成的(部分)双二倍体与第三属杂交合成三属杂种，这种方法一般杂交结实率较低，三属杂种的育性较差，难以获得后代。
(2)利用含外源染色体的异染色体系(附加系、代换系、易位系)相互杂交合成三属杂种，这种方法可以较快地将不同染色体的优良性状和基因导入小麦背景，但是后代的遗传变异类型较少。
(3)利用不同的双二倍体杂交合成多属杂种，其中最有价值的是具有小麦全套染色体并携带外源染色体组的不同双二倍体间的杂交，它的杂交亲和性及杂种的育性较好，比较容易获得杂种后代；而且后代变异类型丰富，可以从中筛选到综合多属优良特点的多种种质材料。
2、多属杂种的利用价值
进行多属杂种研究的一个目的是评价染色体组间的同源关系，探讨不同染色体组染色体间配对交换的可能性，为有效地利用外缘种属进行小麦的遗传改良提供理论依据。评价染色体组间同源关系的传统方法是研究不同倍性水平下染色体的配对情况，但由于Ph基因等控制配对遗传体系的存在，两个染色体组之间不发生配对并不能说明没有同源关系，利用多属杂种可以在同一细胞的遗传背景下，更加准确地评价染色体组间的同源关系。Orellana(1989)用C-带技术分析了小麦-山羊草-黑麦三属杂种，结果表明山羊草的C组染色体与小麦的A组染色体配对而不与小麦的B组染色体配对，说明A组与C组的关系较近。李锁平(1992)对小麦-山羊草-簇毛麦三属杂种的研究表明，杂种F1(2n＝ABDV＝28)平均每个花粉母细胞的交叉频率为1.38，高于中国春单倍体的配对频率推测V组和A、B、D组染色体存在部分同源关系。
人们创制多属杂种的另一个目的是希望通过多属杂种染色体之间的重组或结构重排产生集合多个属优良基因的个体，经筛选鉴定选育出以小麦性状为主、综合多个属优良特性的种质材料以丰富小麦育种的种质资源或直接育成新的品种。
如Covas等在六倍体小黑麦与八倍体小偃麦的后代中筛选出了高抗各种病害、抗旱耐寒的优良品种，并对其遗传组成进行了鉴定。Tang等(1997)在小麦-黑麦-偃麦草-燕麦四属杂种的后代中筛选出了高抗三锈、白粉、根腐等小麦病害的优异种质材料。孙善澄等(1999)利用小麦-偃麦草异代换系“蓝1”与小滨麦“紫1”杂交，从后代选出了优质“黑粒小麦76”新品种。陈发棣等(2001)通过抗赤霉病的普通小麦大赖草异附加系与抗白粉病的普通小麦/簇毛麦易位系相互杂交，培育兼抗小麦白粉病和赤霉病的双抗新种质。所选育的普通小麦-大赖草-簇毛麦异附加系、易位系对白粉病表现免疫，对赤霉病有较高抗性。
本发明在前期研究中利用不同双二倍体杂交创造了多个三属杂种和部分四属、五属杂种，并利用细胞学、生化、分子等手段对多属杂种及其亲本进行了鉴定和评价。同时对小黑麦与小滨麦自交后代的细胞遗传学特点和染色体的分离规律进行了较为系统的分析，结果发现在小黑麦与小滨麦的杂交后代中保留了大多数的黑麦染色体，而滨麦草染色体在自交过程中逐渐丢失，证明黑麦属和滨麦草属染色体在三属杂种后代的传递特点不同，存在明显差异。这一结果对于利用小黑麦与小滨麦杂交创造新种质具有一定的指导意义。
此外，我们在一些三属杂种自交的较早世代(F3、F4代)就筛选出部分细胞学稳定的株系，其中部分材料对白粉病、条锈病等病害具有良好的抗性。但是尚缺乏对这些材料进行系统的鉴定、分析和评价。因此本研究利用生化、分子细胞遗传学和分子生物学等多种技术相结合的方法，对多属杂交后代进行研究，明确其染色体组成，为其在小麦遗传育种研究中的应用提供理论依据。此外，种质系030-1经多年大田和温室鉴定表明对白粉病免疫，对其白粉病抗性基因性质和来源进行分析，并建立白粉病抗性基因的分子标记，将会为其在小麦遗传改良中的应用打下基础。
Claims (2)
1.本发明利用不同双二倍体杂交创造了多个三属杂种和部分四属、五属杂种，并利用细胞学、生化、分子等手段对多属杂种及其亲本进行了鉴定和评价，同时对小黑麦与小滨麦自交后代的细胞遗传学特点和染色体的分离规律进行了较为系统的分析，结果发现在小黑麦与小滨麦的杂交后代中保留了大多数的黑麦染色体，而滨麦草染色体在自交过程中逐渐丢失，证明黑麦属和滨麦草属染色体在三属杂种后代的传递特点不同，存在明显差异，这一结果对于利用小黑麦与小滨麦杂交创造新种质具有一定的指导意义。
2.我们在一些三属杂种自交的较早世代(F3、F4代)就筛选出部分细胞学稳定的株系，其中部分材料对白粉病、条锈病等病害具有良好的抗性，因此本研究利用生化、分子细胞遗传学和分子生物学等多种技术相结合的方法，对多属杂交后代进行研究，明确其染色体组成，为其在小麦遗传育种研究中的应用提供理论依据。
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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| CN102090318A true CN102090318A (zh) | 2011-06-15 |
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Country Status (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103592169A (zh) * | 2013-07-29 | 2014-02-19 | 西北农林科技大学 | 包含滨麦1Ns、5Ns和6Ns染色体的小麦-滨麦多重异代换系的创制及原位杂交,SSR和PAGE鉴定 |
| CN116004885A (zh) * | 2022-08-30 | 2023-04-25 | 南京农业大学 | 小麦-纤毛鹅观草抗白粉病T1ScS·1BL易位系的选育方法及分子标记和用途 |
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2009
- 2009-12-11 CN CN2009102535749A patent/CN102090318A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103592169A (zh) * | 2013-07-29 | 2014-02-19 | 西北农林科技大学 | 包含滨麦1Ns、5Ns和6Ns染色体的小麦-滨麦多重异代换系的创制及原位杂交,SSR和PAGE鉴定 |
| CN103592169B (zh) * | 2013-07-29 | 2017-06-16 | 西北农林科技大学 | 一种鉴定小麦‑滨麦多重异代换系的方法 |
| CN116004885A (zh) * | 2022-08-30 | 2023-04-25 | 南京农业大学 | 小麦-纤毛鹅观草抗白粉病T1ScS·1BL易位系的选育方法及分子标记和用途 |
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