中間偃麥草及其在小麥遺傳改良中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】中間偃麥草是小麥的野生親緣物種之一，由于它生長勢強、適應(yīng)性廣，抗寒冷，耐干旱，耐鹽堿，并且是小麥多種病害的良好抗源，因此在小麥的遺傳改良中具有十分重要的利用價值。國內(nèi)外已經(jīng)創(chuàng)造出了很多小麥-中間偃麥草的優(yōu)良種質(zhì)材料，尤其是抗?。ㄏx、逆）性等抗性種質(zhì)，但在其它農(nóng)藝性狀方面鮮有報道。本發(fā)明通過對中間偃麥草的地理分布、中間偃麥草的生物學特性、中間偃麥草的染色體組構(gòu)成及中間偃麥草在小麥遺傳改良中的應(yīng)用研究，為進一步研究和利用中間偃麥草奠定了基礎(chǔ)。
【專利說明】中間偃麥草及其在小麥遺傳改良中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 中間偃麥草及其在小麥遺傳改良中的應(yīng)用，屬于作物育種學領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]中間偃麥草是小麥的三級基因源，耐寒、耐旱、多花、抗倒、優(yōu)質(zhì)，高抗小麥的黃矮病，對小麥的三銹免疫，是小麥的重要抗源和寶貴資源。中間偃麥草[Elytigiaintermedium( Host) Nevski , Thinopyrumintermed!um (Host) Bark worth 和 Dewey或Agropyronintermedium (Host)Beauv 2n = 6x = 42 ]又名天藍冰草，是禾本科小麥族(Triticeae)中的多年生野生草本植物。最早，林奈將其劃分在小麥屬(Triticum)的多年生組里，1770年蓋特納將其從小麥屬中分出劃入冰草屬(Agropyron)，1934年蘇聯(lián)植物分類學家列夫斯基設(shè)立偃麥草屬(Elytigia)又將其從冰草屬劃入偃麥草屬。1984年Dewey將偃草屬和類麥屬(Thinopyrum)分立,又把它由偃麥草屬歸入類麥屬。根據(jù)植物命名應(yīng)與植物屬性相對應(yīng)的原則，中間偃麥草被稱作中間類麥草更為合適，但是因為習慣的原因本文仍然沿用中間偃麥草這一名稱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]中間偃麥草的地理分布
中間偃麥草原產(chǎn)于東歐，天然分布于高加索、中亞的東南部草原地帶，因其適應(yīng)性廣，現(xiàn)在世界很多國家都有分布。
[0004]中間偃麥草的生物學特性
中間偃麥草是一種強冬性、長 日照、多年生草本植物，在原產(chǎn)區(qū)株高一般100~140cm，穗長20~30cm，每穗20~30個小穗，每小穗3~6個小花。在山東泰安一般6月上旬開花，穗長一般30~50cm，株高高者可達150cm以上；異花傳粉，結(jié)實率低，主要是以無性繁殖為主；種子細小，千粒重4~6g。它根系發(fā)達，具有匍匐地下莖，再生能力強?？购詮?，在-40°C條件下可安全越冬。耐旱，在年降雨量350mm的地區(qū)可良好生長。耐鹽堿，可在中輕度鹽化土壤上生長。由于它生長勢強，再生性好，適應(yīng)性廣，莖葉繁茂，而且含有較高的粗蛋白質(zhì)、粗纖維、粗脂肪等多種化學成分，因此是牧區(qū)的一種優(yōu)良牧草。另外，它對小麥的葉銹、條銹、桿銹、白粉等病害免疫，對黑穗病、葉枯病和根腐病、條紋花葉病等高抗，并且是大麥黃矮病的良好抗源，又能與小麥雜交，因此它已成為小麥遺傳改良中具有重要利用價值的寶貴親本。
[0005]中間偃麥草的染色體組構(gòu)成研究
中間偃麥草是一個異源六倍體，染色體數(shù)目是2n =42。關(guān)于其染色體組構(gòu)成，國內(nèi)外學者進行了大量的研究，并提出了多種不同的觀點(兩種根本不同的意見):一是認為在中間偃麥草中含有與小麥同源的染色體組，但是不同人的研究結(jié)果不盡一致。Bakap認為中間偃麥草中有兩個染色體組分別與普通小麥的A和B染色體組同源，并且與A組的同源程度更大，他把中間偃麥草的染色體組構(gòu)成表示為AaDaXl。Peto通認為中間偃麥草中只有一個染色體組與小麥的某一染色體組同源，但不能夠確定是A還是B組，暫把其染色體組構(gòu)成表示為AXY。松村清二通過研究推斷，在中間偃麥草中含有與小麥相同的B染色體組，以BEF表示其染色體組構(gòu)成。OHaPeB研究提出，中間偃麥草的染色體組公式為AaBaDa，認為中間偃麥草中的三個染色體組分別與小麥A、B和D組有同源關(guān)系。上述這些觀點都說明中間偃麥草中的三個染色體組之間沒有什么同源關(guān)系。樸真三通過對小麥和中間偃麥草的形態(tài)和C帶帶型的比較分析，發(fā)現(xiàn)中間偃麥草只有一組染色體的帶型與普通小麥的B組染色體相似，另外兩個染色體組的帶型相似，因而用B2X1X2表示中間偃麥草染色體組構(gòu)成。高明君等通過同工酶電泳分析認為，中間偃麥草可能含有兩組分別與小麥A組和提莫菲維小麥組同源的染色體，所以把其染色體構(gòu)成表示為EAl EA2NG或EGl EG2 NA。在上述各研究結(jié)果中，共同的特點是都認為在中間偃麥草中含有與小麥同源的染色體組，其中一種觀點認為中間偃麥草中三個染色體組之間沒有什么同源關(guān)系；另外一種則認為中間偃麥草中有兩個染色體組親緣關(guān)系比較相近，一個較遠。
[0006]二是認為中間偃麥草中不存在與小麥同源的染色體組。Stebins等利用黑麥與中間偃麥草雜交，根據(jù)對雜種Fl減數(shù)分裂的觀察發(fā)現(xiàn)，花粉母細胞中的二價染色體是中間偃麥草自身的染色體聯(lián)會形成的，并提出中間偃麥草的染色體組公式為NE1E2或EN1N2，認為在中間偃麥草中不含有與小麥同源的染色體組。Cauderon和Dewey也贊同或原則同意用NE1E2或EN1N2來表示中間偃麥草的染色體組構(gòu)成。Dvorak用中國春單臂端體和小麥異附加系單臂雙端體與中間偃麥草雜交研究認為，中間偃麥草具有兩個與E組遠緣的染色體組N、Ni,另一組的來源不知，并以NNiX表示其染色體組構(gòu)成。Dewey研究提出，中間偃麥草的染色體組公式為E1E2X。張大明等的研究贊同NE1E2為中間偃麥草的染色體組公式。楊世湖等根據(jù)不同類型小麥與中間偃麥草雜種Fl的減數(shù)分裂資料和對減數(shù)分裂染色體的N帶分析，認為中間偃麥草中沒有與小麥B組同源的染色體組，并建議以NNiX代表其染色體組構(gòu)成。Liu等的研究認為，中間偃麥草的染色體組構(gòu)成為J J J J SS0韓方普的研究建議將中間偃麥草的染色體組構(gòu)成定為XE1E2,這與Dewey的研究結(jié)果類似。Chen等根據(jù)熒光原位雜交的結(jié)果，用JJJ J SS表示中間偃麥草染色體組的構(gòu)成。吉萬全等對中間偃麥草進行基因組原位雜交分析，`發(fā)現(xiàn)中間偃麥草含有兩組親緣關(guān)系相近的染色體組分別與二倍體的長穗偃麥草(Th.elongatum , 2n = 2x = 14 ,EE)、比薩偃麥草(Th.bessarabicum 4 , 2n=2x = 14 , EbEb)的染色體組基本相似,另一個親緣關(guān)系較遠的染色體組與擬鵝冠草〔Pseud oroegneria strigosa ( Ps.strig osa) , 2n =4x = 28 , StStStSt〕的基因組基本相似，并用EEEE StSt表示中間偃麥草的染色體組成。上述各研究結(jié)果中，共同的特點就是普遍認為中間偃麥草不存在與小麥同源的染色體組。至于三個染色體組之間親緣關(guān)系問題，大多數(shù)認為中間偃麥草中含有兩個親緣關(guān)系相近的染色體組，這兩個染色體組可能與長穗偃麥草有關(guān)，二倍體長穗偃麥草可能是其最原始親本供體；另一個染色體組與這兩個親緣關(guān)系較遠，其起源可能來自于擬鵝冠草基因。
[0007]中間偃麥草在小麥遺傳改良中的應(yīng)用
中間偃麥草是小麥的野生親緣物種之一，由于它生長勢強、適應(yīng)性廣，抗寒冷，耐干旱，耐鹽堿，并且是小麥多種病害的良好抗源，因此在小麥的遺傳改良中具有十分重要的利用價值。1953年我國學者孫善澄[15]等開始利用它進行試驗，并于1956年與小麥雜交成功。孫善澄在中間偃麥草與小麥的雜種后代中選育出中I一中5五個八倍體小偃麥和若干異附加系、異代換系、新品種和新品系，并對小偃麥新品種與中間類型的選育途徑，程序和方法進行了研究。從此中間偃麥草被廣泛地用作與小麥遠緣雜交的野生親本材料，通過中間偃麥草與小麥雜交將其優(yōu)良基因轉(zhuǎn)移進小麥已成為小麥遺傳改良的有效途徑之一。改良主要從抗病性著手，針對小麥常見的病癥:黃矮病、條銹病、白粉病、條斑病等已取得了很大進展。
[0008]孫善澄、辛志勇等開展的向小麥導入黃矮病抗性基因的研究，選育出中I~中5等八倍體小偃麥，其中多個小偃麥高抗黃矮病，尤以中4和中5抗性最強；以此為基礎(chǔ)選育出了 Zl~Z6(2n =44)等多個異附加系、HG295遺4212等異代換系、易位系HW240、YW060等多個抗黃矮病的小麥新種質(zhì)，抗性均來源于中間偃麥草。中間偃麥草對條銹病免疫，國內(nèi)外利用中間偃麥草與小麥雜交，已經(jīng)選育出多個高抗條銹病的小麥一中間偃麥草的異附加系、異代換系和易位系，抗性的鑒定結(jié)果表明，這些種質(zhì)(系)的條銹病抗性均來源于中間偃麥草[15]。中間偃麥草對白粉病基因表現(xiàn)抗性，其中可能含有抗性基因。我們在開展小麥與中間偃麥草的育性研究基礎(chǔ)上，選育出了多個小麥一中間偃麥草的八倍體小偃麥、附加系，并篩選出多個抗白粉病的異附加系、異代換系、易位系。中間偃麥草對小麥條斑病表現(xiàn)免疫。運用小麥與中間偃麥草雜交，已經(jīng)選育出抗小麥條斑病的中5、TAF46、CI15092等多個材料，經(jīng)鑒定這些材料的抗性均來源于中間偃麥草，其中CI15092上的抗性基因被定位于中間偃麥草的4A1 - 2染色體上。
【權(quán)利要求】
1.中間偃麥草中含有與小麥同源的染色體組，研究認為中間偃麥草中有兩個染色體組親緣關(guān)系比較相近，一個較遠，這兩個染色體組可能與長穗偃麥草有關(guān)，二倍體長穗偃麥草可能是其最原始親本供體；另一個染色體組與這兩個親緣關(guān)系較遠，其起源可能來自于擬鵝冠草 基因。
【文檔編號】A01H1/02GK103766207SQ201210403444
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月22日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:李靜