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摘要:通过远缘杂交创制育种新材料并应用于小麦新品种培育,对拓宽小麦的遗传基础和提高育种水平具有重要意义。冰草属是世界上最重要的粮食作物之一,主要种植在干旱和半干旱地区,占世界作物种植面积的1/5,是世界上40%人口的主要食粮[1]。然而,长期品种间杂交及对少数骨干亲本的大量应用,容易造成品种抗源日趋单一化和遗传变异范围缩小[2],很难应对新的致病生理小种的产生与流行[3, 4]。同时,气候异常变化,花期低温倒春寒、灌浆后期高温逼熟等带来的减产威胁着小麦的生产安全。因此,生物和非生物胁迫、狭窄的遗传基础等成為影响小麦遗传改良的主要问题。小麦野生近缘植物遗传多样性丰富,携带抗病、抗逆和丰产等有益基因[5, 6],通过远缘杂交将其优异基因导入小麦,是解决小麦抗源单一和遗传基础狭窄问题的有效途径。
冰草属和沙生冰草(2n=28)与普通小麦(2n=42)杂交,利用秋水仙碱对小麦-冰草杂交种进行处理,成功获得了小麦-冰草双二倍体(2n=8x=56,AABBDDPP)。Jauhar等[17]为了将冰草的抗旱、抗寒特性转移到普通小麦中,将冰草与小麦进行了属间杂交,结果发现,F1杂种与小麦亲本相似,形态几乎介于双亲之间,并对其染色体配对情况进行了研究。Soliman等[18]将四倍体小麦(T. turgidum,2n=4x=28,AABB)与节节麦(T. tauschii,2n=2x =14,DD)-冰草双二倍体(DDPP)杂交,获得了具有多年生特性的小麦-冰草双二倍体(AABBDDPP)。
Chen等[13]获得普通小麦中国春与四倍体冰草的杂种F1植株,认为冰草P染色体组中存在抑制Ph基因作用的基因,并利用中国春对杂种F1进行回交,获得了BC1种子,进而采用胚拯救技术获得5个染色体为39~41条的小麦-冰草BC1植株,但是所有的植株都是自交不育的[19],后续再未见相关的研究报道。
李立会等[20]首次报道将沙生冰草与中国春杂交,获得了杂种F1,并获得自交以及回交后代,证实小麦与冰草的可杂交性。李立会[21]又通过幼胚培养获得了普通小麦与沙生冰草属间杂种,发现小麦-沙生冰草杂交种的穗部特征与普通小麦相似,表现为长芒,且F1杂交种自育性较好,利用六倍体和四倍体小麦对F1植株进行回交很容易获得种子。此外,Li和Dong[15]发现,小麦与根茎冰草以及小麦与沙生冰草的杂种F1中均出现了较高频率的二价体(>10),并且F1自交或利用小麦进行回交均得到了可育的种子[22]。然而,在小麦与四倍体冰草的F1中,二价体出现的频率(≈5个)远低于期望值(7个),F1植株没有得到种子,但从幼穗培养的再生植株均得到了自交和回交种子[7]。沙芦草与小麦的杂交,未见有成功的报道[23]。
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