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(zhuān)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(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)、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(jià)值。國(guó)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(chóng)、逆）性等抗性種質(zhì)，但在其它農(nóng)藝性狀方面鮮有報(bào)道。本發(fā)明通過(guò)對(duì)中間偃麥草的地理分布、中間偃麥草的生物學(xué)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(jìn)一步研究和利用中間偃麥草奠定了基礎(chǔ)。
【專(zhuān)利說(shuō)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(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]中間偃麥草是小麥的三級(jí)基因源，耐寒、耐旱、多花、抗倒、優(yōu)質(zhì)，高抗小麥的黃矮病，對(duì)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(lán)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(lèi)學(xué)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(lèi)麥屬(Thinopyrum)分立,又把它由偃麥草屬歸入類(lèi)麥屬。根據(jù)植物命名應(yīng)與植物屬性相對(duì)應(yīng)的原則，中間偃麥草被稱(chēng)作中間類(lèi)麥草更為合適，但是因?yàn)榱?xí)慣的原因本文仍然沿用中間偃麥草這一名稱(chēng)。

【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(guó)家都有分布。
[0004]中間偃麥草的生物學(xué)特性 中間偃麥草是一種強(qiáng)冬性、長(zhǎng)日照、多年生草本植物，在原產(chǎn)區(qū)株高一般100~140cm，穗長(zhǎng)20~30cm，每穗20~30個(gè)小穗，每小穗3~6個(gè)小花。在山東泰安一般6月上旬開(kāi)花，穗長(zhǎng)一般30~50cm，株高高者可達(dá)150cm以上；異花傳粉，結(jié)實(shí)率低，主要是以無(wú)性繁殖為主；種子細(xì)小，千粒重4~6g。它根系發(fā)達(dá)，具有匍匐地下莖，再生能力強(qiáng)?？购詮?qiáng)，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(zhǎng)。耐鹽堿，可在中輕度鹽化土壤上生長(zhǎng)。由于它生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，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(xué)成分，因此是牧區(qū)的一種優(yōu)良牧草。另外，它對(duì)小麥的葉銹、條銹、桿銹、白粉等病害免疫，對(duì)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(jià)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(gè)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(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，并提出了多種不同的觀(guān)點(diǎn)(兩種根本不同的意見(jiàn)):一是認(rèn)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(rèn)為中間偃麥草中有兩個(gè)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(rèn)為中間偃麥草中只有一個(gè)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(guò)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(rèn)為中間偃麥草中的三個(gè)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(guān)點(diǎn)都說(shuō)明中間偃麥草中的三個(gè)染色體組之間沒(méi)有什么同源關(guān)系。樸真三通過(guò)對(duì)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(gè)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(guò)同工酶電泳分析認(rèn)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(diǎn)是都認(rèn)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(guān)點(diǎn)認(rèn)為中間偃麥草中三個(gè)染色體組之間沒(méi)有什么同源關(guān)系；另外一種則認(rèn)為中間偃麥草中有兩個(gè)染色體組親緣關(guān)系比較相近，一個(gè)較遠(yuǎn)。
[0006]二是認(rèn)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(duì)雜種Fl減數(shù)分裂的觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，花粉母細(xì)胞中的二價(jià)染色體是中間偃麥草自身的染色體聯(lián)會(huì)形成的，并提出中間偃麥草的染色體組公式為NE1E2或EN1N2，認(rèn)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(lái)表示中間偃麥草的染色體組構(gòu)成。Dvorak用中國(guó)春?jiǎn)伪鄱梭w和小麥異附加系單臂雙端體與中間偃麥草雜交研究認(rèn)為，中間偃麥草具有兩個(gè)與E組遠(yuǎn)緣的染色體組N、Ni,另一組的來(lái)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(lèi)型小麥與中間偃麥草雜種Fl的減數(shù)分裂資料和對(duì)減數(shù)分裂染色體的N帶分析，認(rèn)為中間偃麥草中沒(méi)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(rèn)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(lèi)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(wàn)全等對(duì)中間偃麥草進(jìn)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(zhǎng)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(gè)親緣關(guān)系較遠(yuǎn)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(diǎn)就是普遍認(rèn)為中間偃麥草不存在與小麥同源的染色體組。至于三個(gè)染色體組之間親緣關(guān)系問(wèn)題，大多數(shù)認(rèn)為中間偃麥草中含有兩個(gè)親緣關(guān)系相近的染色體組，這兩個(gè)染色體組可能與長(zhǎng)穗偃麥草有關(guān)，二倍體長(zhǎng)穗偃麥草可能是其最原始親本供體；另一個(gè)染色體組與這兩個(gè)親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，其起源可能來(lái)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(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)、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(jià)值。1953年我國(guó)學(xué)者孫善澄[15]等開(kāi)始利用它進(jìn)行試驗(yàn)，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(gè)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(duì)小偃麥新品種與中間類(lèi)型的選育途徑，程序和方法進(jìn)行了研究。從此中間偃麥草被廣泛地用作與小麥遠(yuǎn)緣雜交的野生親本材料，通過(guò)中間偃麥草與小麥雜交將其優(yōu)良基因轉(zhuǎn)移進(jìn)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(duì)小麥常見(jiàn)的病癥:黃矮病、條銹病、白粉病、條斑病等已取得了很大進(jìn)展。
[0008]孫善澄、辛志勇等開(kāi)展的向小麥導(dǎo)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(gè)小偃麥高抗黃矮病，尤以中4和中5抗性最強(qiáng)；以此為基礎(chǔ)選育出了 Zl~Z6(2n =44)等多個(gè)異附加系、HG295遺4212等異代換系、易位系HW240、YW060等多個(gè)抗黃矮病的小麥新種質(zhì)，抗性均來(lái)源于中間偃麥草。中間偃麥草對(duì)條銹病免疫，國(guó)內(nèi)外利用中間偃麥草與小麥雜交，已經(jīng)選育出多個(gè)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(lái)源于中間偃麥草[15]。中間偃麥草對(duì)白粉病基因表現(xiàn)抗性，其中可能含有抗性基因。我們?cè)陂_(kāi)展小麥與中間偃麥草的育性研究基礎(chǔ)上，選育出了多個(gè)小麥一中間偃麥草的八倍體小偃麥、附加系，并篩選出多個(gè)抗白粉病的異附加系、異代換系、易位系。中間偃麥草對(duì)小麥條斑病表現(xiàn)免疫。運(yùn)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(gè)材料，經(jīng)鑒定這些材料的抗性均來(lái)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(rèn)為中間偃麥草中有兩個(gè)染色體組親緣關(guān)系比較相近，一個(gè)較遠(yuǎn)，這兩個(gè)染色體組可能與長(zhǎng)穗偃麥草有關(guān)，二倍體長(zhǎng)穗偃麥草可能是其最原始親本供體；另一個(gè)染色體組與這兩個(gè)親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，其起源可能來(lái)自于擬鵝冠草基因。``
【文檔編號(hào)】A01H1/02GK103766208SQ201210403610
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)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(qǐng)人:李靜