鵝觀草離體培養(yǎng)法合成fcui、pba、roegneriaciliarfcui的遠緣雜交

鵝觀草離體培養(yǎng)法合成fcui、pba、roegneriaciliarfcui的遠緣雜交

通過分析小麥族1號線遺傳和i級混合，以及以菲諾爾族為單位的i級混合行為，對研究該家族的生物系統(tǒng)學(xué)發(fā)揮了重要作用（dewi，1984；kimber，1983；sarris，1973；kihara，1930）。在對該族物種進行大量的基因組分析后建立了一個新的分類系統(tǒng)(Dewey,1984;Love,1984,1982)。Mederis等(1980)及Deweyc(1984)將鵝觀草屬RoegneriaC.Koch合并到披堿草屬ElymusL.中,致使Elymus成為一個含150余種的大屬;從大量的基因組分析結(jié)果得知,該屬的種由來源不同的5個基因組,即S、Y、H、P和W以不同的組合方式而構(gòu)成了不同倍性的各個物種。Jaask(1992)使用6種同工酶分析了60個Elymus的種,所得結(jié)果認為Elymus應(yīng)劃分為不同的屬,才能貼切地反映種、屬間系統(tǒng)關(guān)系。鵝觀草屬是小麥族中種類最多的一個大屬,全世界約有120種,我國現(xiàn)知有70余種(郭本兆,1987)。盧寶榮對鵝觀草屬曾做過大量的研究,但也只是其中一部分,主要是采用細胞遺傳學(xué)的方法。該屬的四倍體種含有基本基因組SY,而六倍體種大多數(shù)為SHY基因組,也有SSY基因組組合的。Yang等(1994)對中國小麥族的生態(tài)地理分布的研究表明在溫帶闊葉林區(qū)、溫帶草原區(qū)、青藏高原寒冷植被區(qū)所分布的Roegneria屬的物種是有差異的,除基因組在不同地理植被區(qū)域發(fā)生了分化外,也可能與其供體種的不同有關(guān)。纖毛鵝觀草R.ciliaris(Trin.)Nevski是小麥族野生植物在我國分布最為廣泛的種之一,蘇聯(lián)遠東地區(qū)及日本、朝鮮也有分布。阿拉善鵝觀草R.alashanicaKeng分布于寧夏、內(nèi)蒙古、甘肅省,多生于海拔1800m的山坡草地。大叢鵝觀草R.magnicaespesD.F.Cui是中國特有的小麥族禾草,分布于新疆庫車,本種與阿拉善鵝觀草相似,唯桿基部草質(zhì)不堅硬,形成較大的草叢,穗狀花序具貼生小穗7～12枚,小穗軸密被微毛與之不同。Lu(1994)對鵝觀草屬無芒類群中昌都鵝觀草R.elytrigioidesYenetJ.L.Yang的基因組分析,發(fā)現(xiàn)它是含S1S2基因組的種,這對研究我國該屬無芒類群其它種很有意義。本文對鵝觀草屬無芒類群中的阿拉善鵝觀草、大叢鵝觀草兩個種與纖毛鵝觀草間的雜種細胞學(xué)及形態(tài)學(xué)進行了報道,旨在探討這兩種無芒鵝觀草的基因組組成及系統(tǒng)學(xué)關(guān)系,為正確的分類處理提供細胞遺傳學(xué)證據(jù)。1材料和方法1.1實驗材料供試材料采自各地并引種栽培于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所。表1中列出用于雜交試驗的各物種的染色體數(shù)目、基因組組成及產(chǎn)地。1.2雜苗的處理和雜交用已知基因組構(gòu)成的R.ciliaris作為“分析種”與供試的未知基因組的物種進行雜交。授粉后14～16d,取部分雜種幼胚進行組織培養(yǎng),胚培幼苗于低溫處越夏。統(tǒng)計雜交結(jié)實率,收獲雜種種子干燥保存。播種期將雜種種子在培養(yǎng)皿內(nèi)于25℃的恒溫下發(fā)芽,發(fā)芽后移栽于盆中。1.3c-值檢測雜種及親本孕穗期取減數(shù)分裂盛期的幼穗用卡諾氏液Ⅱ固定,24h后轉(zhuǎn)入75%酒精貯藏存在4℃條件下備用,用醋酸洋紅染色壓片,觀察并統(tǒng)計雜種F1及親本花粉母細胞減數(shù)分裂中期Ⅰ染色體配對行為。c-值(c-value)是指平均染色體臂配對頻率,變化于0～1之間。c-值的計算參照Kimber等(1981)的方法。親本及雜種F1的花粉用I2-KI溶液染色,以檢查其可育性。檢查并統(tǒng)計各親本及雜種的結(jié)實率。雜種和憑證標本存于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所標本室。2結(jié)果與分析2.1在胚培養(yǎng)和葉片重建中的應(yīng)用將纖毛鵝觀草的小花去雄后,授以大鵝觀草的花粉,獲得了雜種胚。由于雜種種子的胚發(fā)育不健全,而且胚乳在發(fā)育過程中往往容易退化,雜種幼胚進行了胚培養(yǎng)。特別是R.ciliaris×R.magnicaespes的雜種胚小,胚乳發(fā)育極不正常,11個雜種胚全部用于胚培養(yǎng),不經(jīng)胚培養(yǎng)很難成功。經(jīng)胚拯救,二雜種均成功獲得了雜種幼苗(表2)。雜種F1為多年生,在四川都江堰南亞熱帶氣候條件下,很難越夏,夏季必須移置到冷室內(nèi)才能避免越夏死亡。雜種F1幼苗經(jīng)過近一個月加光后(春節(jié)前后),最終兩個雜種各有3株抽穗開花。2.2外及穎上推特性通過對纖毛鵝觀草、大叢鵝觀草、阿拉善鵝觀草及其雜種穗部9個性狀的統(tǒng)計分析表明,穗狀花序大多數(shù)性狀介于雙親的形態(tài)之間,但外稃及穎上芒較為明顯地傾向母本纖毛鵝觀草;雜種外稃和穎上出現(xiàn)長短不同程度的芒(表3),這顯然是由母本纖毛鵝觀草傳遞給了雜種后代。此外,我們還發(fā)現(xiàn)雜種R.ciliaris×R.alashanicaF1代植株分蘗數(shù)、再生性明顯高于雙親,而R.ciliaris×R.magnicaespesF1代植株因出現(xiàn)雜種黃化現(xiàn)象,分蘗數(shù)不如雙親多。2.3性離子交換對i染色體k-ts微核的影響親本在花粉母細胞減數(shù)分裂時期染色體數(shù)均為2n=4x=28,減數(shù)分裂觀察結(jié)果列于表4。95%以上的細胞在中期I染色體配對正常,形成二價體,其中多數(shù)為環(huán)形二價體(表4)。減數(shù)分裂后期I、后期II正常分離,四分體中出現(xiàn)微核頻率極低;c-值介于0.94～0.98之間。纖毛鵝觀草、阿拉善鵝觀草、大叢鵝觀草的花粉可育性依次分別為89%、82%、80%。2.4細胞成立和染色體橋所有雜種植株的染色體數(shù)均為2n=28。雜種F1花粉母細胞減數(shù)分裂中期Ⅰ,平均每個細胞具有10.62個單價體,8.17個二價體,變化范圍為5～11,其中棒形為4.71(2～9),環(huán)形為3.46(1～7),多價體為平均每個細胞具有0.32個三價體,0.02個四價體。平均每個細胞的交叉數(shù)為12.35,c-值為0.44(圖版Ⅰ:1,2;表4)。減數(shù)分裂異?，F(xiàn)象在后期Ⅰ和四分體時期均有出現(xiàn)。后期Ⅰ平均每個細胞的落后染色體數(shù)為1.05(0～10),平均每個四分體的微核數(shù)為2.64(0～9)。后期Ⅰ還觀察到染色體橋出現(xiàn)(圖版Ⅰ:3)?；ǚ劭捎?lt;3%,天然結(jié)實率<2%。2.5細胞計算機構(gòu)形貌雜種植株的染色體數(shù)均為2n=28。雜種F1花粉母細胞減數(shù)分裂中期Ⅰ,平均每個細胞具有18.00個單價體,4.76個二價體,變化范圍為0～8,其中以棒形為主,平均每個細胞為3.99(1～7),環(huán)形為0.77(0～3),多價體為平均每個細胞具有0.16個三價體(圖版Ⅰ:4,5,6;表4)。平均每個細胞的交叉數(shù)為5.85,c-值為0.21。后期Ⅰ觀察到落后染色體,大多數(shù)四分體中發(fā)現(xiàn)有微核?；ǚ劭捎?lt;2%,天然結(jié)實率<1%。3r.ciliga及r.maagicaespes的基因組分析對兩個雜交組合的雜交結(jié)實性分析表明,結(jié)實率因組合不同而異。如在R.ciliaris與R.magnicaespes的雜交組合中雜交相對困難些,胚發(fā)育不健全、弱小,胚乳大多為水狀,在這種情況下,有必要采用胚拯救;而R.ciliaris×R.alashanica胚培和天然結(jié)實均獲得雜種幼苗。盡管各種、屬間雜交有著一定程度的雜交親和性,但雜種F1花粉育性極低,這表明各種之間有很強的生殖隔離。Sakamoko等(1966)及Dewey(1984)將R.ciliaris的基因組標記為SSYY,我們用R.ciliaris作為“分析種”分別與R.alashanica及R.magnicaespes進行了雜交,對雜種F1代減數(shù)分裂染色體配對行為分析表明,雙親間至少有一個基因組具有較高的同源性,其很可能即為S基因組。Lu(1994)對鵝觀草屬無芒類群中的R.elytrigioides的基因組分析表明,其含S1S1S2S2基因組,并將其重新歸在Pseudoroegneria屬,該屬的種基因組組成為SS(四倍體為SSSS);Zhang等(1998)將該類群中的大鵝觀草R.grandisKeng基因組標記為SSYY。R.alashanica,R.magnicaespes與R.elytrigioides的形態(tài)學(xué)特征極為相似,目前對R.alashanica和R.magnicaespes的細胞學(xué)僅進行了初步研究,難于完全定出其基因組組成。R.alashanica,R.magnicaespes及無芒類群中其它種的基因組是否為SS或S1S2,尚有待進一步研究。如果它們同R.elytrigioides的基因