中间偃麦草及其在小麦遗传改良中的应用的制作方法
【专利摘要】中间偃麦草是小麦的野生亲缘物种之一，由于它生长势强、适应性广，抗寒冷，耐干旱，耐盐碱，并且是小麦多种病害的良好抗源，因此在小麦的遗传改良中具有十分重要的利用价值。国内外已经创造出了很多小麦-中间偃麦草的优良种质材料，尤其是抗病（虫、逆）性等抗性种质，但在其它农艺性状方面鲜有报道。本发明通过对中间偃麦草的地理分布、中间偃麦草的生物学特性、中间偃麦草的染色体组构成及中间偃麦草在小麦遗传改良中的应用研究，为进一步研究和利用中间偃麦草奠定了基础。
【专利说明】中间偃麦草及其在小麦遗传改良中的应用
【技术领域】
[0001 ] 中间偃麦草及其在小麦遗传改良中的应用，属于作物育种学领域。
【背景技术】
[0002]中间偃麦草是小麦的三级基因源，耐寒、耐旱、多花、抗倒、优质，高抗小麦的黄矮病，对小麦的三锈免疫，是小麦的重要抗源和宝贵资源。中间偃麦草[Elytigiaintermedium( Host) Nevski , Thinopyrumintermed!um (Host) Bark worth 和 Dewey或Agropyronintermedium (Host)Beauv 2n = 6x = 42 ]又名天蓝冰草，是禾本科小麦族(Triticeae)中的多年生野生草本植物。最早，林奈将其划分在小麦属(Triticum)的多年生组里，1770年盖特纳将其从小麦属中分出划入冰草属(Agropyron)，1934年苏联植物分类学家列夫斯基设立偃麦草属(Elytigia)又将其从冰草属划入偃麦草属。1984年Dewey将偃草属和类麦属(Thinopyrum)分立,又把它由偃麦草属归入类麦属。根据植物命名应与植物属性相对应的原则，中间偃麦草被称作中间类麦草更为合适，但是因为习惯的原因本文仍然沿用中间偃麦草这一名称。
【发明内容】
[0003]中间偃麦草的地理分布
中间偃麦草原产于东欧，天然分布于高加索、中亚的东南部草原地带，因其适应性广，现在世界很多国家都有分布。
[0004]中间偃麦草的生物学特性
中间偃麦草是一种强冬性、长 日照、多年生草本植物，在原产区株高一般100~140cm，穗长20~30cm，每穗20~30个小穗，每小穗3~6个小花。在山东泰安一般6月上旬开花，穗长一般30~50cm，株高高者可达150cm以上；异花传粉，结实率低，主要是以无性繁殖为主；种子细小，千粒重4~6g。它根系发达，具有匍匐地下茎，再生能力强。抗寒性强，在-40°C条件下可安全越冬。耐旱，在年降雨量350mm的地区可良好生长。耐盐碱，可在中轻度盐化土壤上生长。由于它生长势强，再生性好，适应性广，茎叶繁茂，而且含有较高的粗蛋白质、粗纤维、粗脂肪等多种化学成分，因此是牧区的一种优良牧草。另外，它对小麦的叶锈、条锈、杆锈、白粉等病害免疫，对黑穗病、叶枯病和根腐病、条纹花叶病等高抗，并且是大麦黄矮病的良好抗源，又能与小麦杂交，因此它已成为小麦遗传改良中具有重要利用价值的宝贵亲本。
[0005]中间偃麦草的染色体组构成研究
中间偃麦草是一个异源六倍体，染色体数目是2n =42。关于其染色体组构成，国内外学者进行了大量的研究，并提出了多种不同的观点(两种根本不同的意见):一是认为在中间偃麦草中含有与小麦同源的染色体组，但是不同人的研究结果不尽一致。Bakap认为中间偃麦草中有两个染色体组分别与普通小麦的A和B染色体组同源，并且与A组的同源程度更大，他把中间偃麦草的染色体组构成表示为AaDaXl。Peto通认为中间偃麦草中只有一个染色体组与小麦的某一染色体组同源，但不能够确定是A还是B组，暂把其染色体组构成表示为AXY。松村清二通过研究推断，在中间偃麦草中含有与小麦相同的B染色体组，以BEF表示其染色体组构成。OHaPeB研究提出，中间偃麦草的染色体组公式为AaBaDa，认为中间偃麦草中的三个染色体组分别与小麦A、B和D组有同源关系。上述这些观点都说明中间偃麦草中的三个染色体组之间没有什么同源关系。朴真三通过对小麦和中间偃麦草的形态和C带带型的比较分析，发现中间偃麦草只有一组染色体的带型与普通小麦的B组染色体相似，另外两个染色体组的带型相似，因而用B2X1X2表示中间偃麦草染色体组构成。高明君等通过同工酶电泳分析认为，中间偃麦草可能含有两组分别与小麦A组和提莫菲维小麦组同源的染色体，所以把其染色体构成表示为EAl EA2NG或EGl EG2 NA。在上述各研究结果中，共同的特点是都认为在中间偃麦草中含有与小麦同源的染色体组，其中一种观点认为中间偃麦草中三个染色体组之间没有什么同源关系；另外一种则认为中间偃麦草中有两个染色体组亲缘关系比较相近，一个较远。
[0006]二是认为中间偃麦草中不存在与小麦同源的染色体组。Stebins等利用黑麦与中间偃麦草杂交，根据对杂种Fl减数分裂的观察发现，花粉母细胞中的二价染色体是中间偃麦草自身的染色体联会形成的，并提出中间偃麦草的染色体组公式为NE1E2或EN1N2，认为在中间偃麦草中不含有与小麦同源的染色体组。Cauderon和Dewey也赞同或原则同意用NE1E2或EN1N2来表示中间偃麦草的染色体组构成。Dvorak用中国春单臂端体和小麦异附加系单臂双端体与中间偃麦草杂交研究认为，中间偃麦草具有两个与E组远缘的染色体组N、Ni,另一组的来源不知，并以NNiX表示其染色体组构成。Dewey研究提出，中间偃麦草的染色体组公式为E1E2X。张大明等的研究赞同NE1E2为中间偃麦草的染色体组公式。杨世湖等根据不同类型小麦与中间偃麦草杂种Fl的减数分裂资料和对减数分裂染色体的N带分析，认为中间偃麦草中没有与小麦B组同源的染色体组，并建议以NNiX代表其染色体组构成。Liu等的研究认为，中间偃麦草的染色体组构成为J J J J SS0韩方普的研究建议将中间偃麦草的染色体组构成定为XE1E2,这与Dewey的研究结果类似。Chen等根据荧光原位杂交的结果，用JJJ J SS表示中间偃麦草染色体组的构成。吉万全等对中间偃麦草进行基因组原位杂交分析，`发现中间偃麦草含有两组亲缘关系相近的染色体组分别与二倍体的长穗偃麦草(Th.elongatum , 2n = 2x = 14 ,EE)、比萨偃麦草(Th.bessarabicum 4 , 2n=2x = 14 , EbEb)的染色体组基本相似,另一个亲缘关系较远的染色体组与拟鹅冠草〔Pseud oroegneria strigosa ( Ps.strig osa) , 2n =4x = 28 , StStStSt〕的基因组基本相似，并用EEEE StSt表示中间偃麦草的染色体组成。上述各研究结果中，共同的特点就是普遍认为中间偃麦草不存在与小麦同源的染色体组。至于三个染色体组之间亲缘关系问题，大多数认为中间偃麦草中含有两个亲缘关系相近的染色体组，这两个染色体组可能与长穗偃麦草有关，二倍体长穗偃麦草可能是其最原始亲本供体；另一个染色体组与这两个亲缘关系较远，其起源可能来自于拟鹅冠草基因。
[0007]中间偃麦草在小麦遗传改良中的应用
中间偃麦草是小麦的野生亲缘物种之一，由于它生长势强、适应性广，抗寒冷，耐干旱，耐盐碱，并且是小麦多种病害的良好抗源，因此在小麦的遗传改良中具有十分重要的利用价值。1953年我国学者孙善澄[15]等开始利用它进行试验，并于1956年与小麦杂交成功。孙善澄在中间偃麦草与小麦的杂种后代中选育出中I一中5五个八倍体小偃麦和若干异附加系、异代换系、新品种和新品系，并对小偃麦新品种与中间类型的选育途径，程序和方法进行了研究。从此中间偃麦草被广泛地用作与小麦远缘杂交的野生亲本材料，通过中间偃麦草与小麦杂交将其优良基因转移进小麦已成为小麦遗传改良的有效途径之一。改良主要从抗病性着手，针对小麦常见的病症:黄矮病、条锈病、白粉病、条斑病等已取得了很大进展。
[0008]孙善澄、辛志勇等开展的向小麦导入黄矮病抗性基因的研究，选育出中I~中5等八倍体小偃麦，其中多个小偃麦高抗黄矮病，尤以中4和中5抗性最强；以此为基础选育出了 Zl~Z6(2n =44)等多个异附加系、HG295遗4212等异代换系、易位系HW240、YW060等多个抗黄矮病的小麦新种质，抗性均来源于中间偃麦草。中间偃麦草对条锈病免疫，国内外利用中间偃麦草与小麦杂交，已经选育出多个高抗条锈病的小麦一中间偃麦草的异附加系、异代换系和易位系，抗性的鉴定结果表明，这些种质(系)的条锈病抗性均来源于中间偃麦草[15]。中间偃麦草对白粉病基因表现抗性，其中可能含有抗性基因。我们在开展小麦与中间偃麦草的育性研究基础上，选育出了多个小麦一中间偃麦草的八倍体小偃麦、附加系，并筛选出多个抗白粉病的异附加系、异代换系、易位系。中间偃麦草对小麦条斑病表现免疫。运用小麦与中间偃麦草杂交，已经选育出抗小麦条斑病的中5、TAF46、CI15092等多个材料，经鉴定这些材料的抗性均来源于中间偃麦草，其中CI15092上的抗性基因被定位于中间偃麦草的4A1 - 2染色体上。
【权利要求】
1.中间偃麦草中含有与小麦同源的染色体组，研究认为中间偃麦草中有两个染色体组亲缘关系比较相近，一个较远，这两个染色体组可能与长穗偃麦草有关，二倍体长穗偃麦草可能是其最原始亲本供体；另一个染色体组与这两个亲缘关系较远，其起源可能来自于拟鹅冠草 基因。
【文档编号】A01H1/02GK103766207SQ201210403444
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月22日 优先权日:2012年10月22日
【发明者】不公告发明人 申请人:李静