小麥早熟DH群體的構(gòu)建及其性狀表現(xiàn)

董春林，暢志堅，張曉軍，閻曉濤

（山西省農(nóng)業(yè)科學院作物遺傳研究所，山西太原030031）

DH系為單倍體植株經(jīng)自然或人工加倍處理而產(chǎn)生的加倍單倍體（doubled haploid）群體。應用花藥培養(yǎng)技術可快速獲得基因位點純合的DH系，這種DH系不僅可獲得常規(guī)育種難以或無法得到的新類型，加快育種進程，更廣泛用于基因圖譜構(gòu)建、分子標記等遺傳學研究[1]，而且較通常的F2和回交（BC）等群體具有多方面的優(yōu)越性。目前，水稻、大麥、玉米、煙草等作物都構(gòu)建了DH群體，并得到了廣泛應用。但是由于DH群體較難獲得，目前在國內(nèi)利用DH群體研究小麥數(shù)量性狀的遺傳規(guī)律的相關報道還較少[2]。

本試驗以早熟品種遼春10號和晚熟品系CH275為親本進行雜交，對其F1花藥進行離體培養(yǎng)并獲得DH系，并對這個早熟DH群體的性狀表現(xiàn)進行調(diào)查與分析，旨在為以后進行數(shù)量性狀的遺傳分析和QTL定位及小麥單倍體育種選擇奠定材料基礎。

1 材料和方法

1.1 材料

供試材料為早熟品種遼春10號和晚熟品系CH275。其中，遼春10號是由遼寧省農(nóng)業(yè)科學院選育的強筋小麥新品種；CH275為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)晚熟品系，來源于山西省農(nóng)業(yè)科學院作物遺傳研究所。

1.2 方法

1.2.1 DH群體的構(gòu)建 取處于單核中、晚期的F1（遼春10號×CH275）植株幼穗，在無菌操作室內(nèi)，用70%酒精對穗子進行表面消毒10 s。在超凈工作臺上取二核早期花藥，接種于培養(yǎng)基表面，置于無菌培養(yǎng)室內(nèi)進行脫分化避光暗培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度為28～30℃[3]。

所用培養(yǎng)基為C17和癸培養(yǎng)基（表1），附加2mg/L 2，4-D和0.5mg/LKT。約20 d后陸續(xù)長出愈傷組織。

表1 培養(yǎng)基配方 mg/L

花藥脫分化培養(yǎng)30 d后，待愈傷組織長到直徑約1.0～1.5mm時，將其轉(zhuǎn)入分化培養(yǎng)基中，7～15 d后可誘導分化出綠苗。分化培養(yǎng)基采用1/2MS（大量元素減半），附加1.0mg/LKT，0.5 mg/LNAA，30 g/L蔗糖，1.0mg/L稀土。培養(yǎng)溫度為23～25℃，光照時數(shù)為10 h/d。

分化出的花粉綠苗長到2～3 cm高時，將其轉(zhuǎn)入壯苗培養(yǎng)基中。壯苗培養(yǎng)基采用1/2MS，附加1.0mg/LKT，3.0mg/L多效唑，80 g/L蔗糖。

培養(yǎng)1周后，將試管苗取出，放在室外煉苗1周，然后移栽到溫室，自然加倍。

1.2.2 親本及DH群體各個性狀表現(xiàn)的觀察方法 親本提前播種20 d，使之與DH群體生長期相同。DH群體有效單株為278株，生育期內(nèi)記錄每系單株的拔節(jié)、抽穗、開花及最后成熟時間。收獲后考種調(diào)查株高、分蘗、穗長、小穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒質(zhì)量等重要農(nóng)藝性狀。

2 結(jié)果與分析

2.1 DH群體各性狀的變異及與雙親的差異

表2列出了親本與DH群體各性狀的表現(xiàn)及差異，與熟期相關的性狀包括拔節(jié)、抽穗、開花、成熟4個時期，為使時間量化，以第1個到達該時期的植株為0，其余每晚1 d則加1。收獲后考查的農(nóng)藝性狀包括株高、穗長、有效穗數(shù)、每株穎花數(shù)、每株結(jié)實數(shù)、結(jié)實率、千粒質(zhì)量7個與產(chǎn)量緊密相關的主要農(nóng)藝性狀。

表2 小麥早熟DH群體各性狀的變異及其與雙親間的差異

從表2可以看出，DH群體中各個性狀與雙親之間均出現(xiàn)明顯差異，且呈現(xiàn)出數(shù)量性狀的特點，表現(xiàn)為連續(xù)變異。除結(jié)實率表現(xiàn)為負向超親外，其余各個性狀均表現(xiàn)為雙向超親優(yōu)勢。

2.2 DH群體熟期分析

組合（遼春10號×CH275）群體規(guī)模278個。雙親在拔節(jié)、抽穗、開花、成熟4個時期均表現(xiàn)為明顯差異，遼春10號在山西中部地區(qū)適合春季播種，種于溫室后表現(xiàn)為早熟，熟期早于普通品種5～7 d；CH275為半冬性品系，種于溫室后比普通品種晚熟3～5 d。從表2還可以看出，遼春10號的拔節(jié)期、抽穗期、開花期與成熟期均比CH275早10 d左右，相對差異明顯。其DH群體與雙親之間出現(xiàn)明顯變化，除抽穗期外，最小值均出現(xiàn)早于遼春10號的現(xiàn)象；而4個時期的最大值均出現(xiàn)晚于CH275的現(xiàn)象，平均值則介于雙親之間，且整個DH群體成熟期呈現(xiàn)連續(xù)分布。后代群體在拔節(jié)、抽穗、開花、成熟4個時期及與產(chǎn)量相關的株高、穗長、有效穗數(shù)、每株穎花數(shù)、每株結(jié)實數(shù)、結(jié)實率、千粒質(zhì)量等性狀均存在明顯差異，因其群體規(guī)模稍小，現(xiàn)已重復做雜交組合，今后再進行花粉培養(yǎng)，擴大群體規(guī)模后再對其進行數(shù)量性狀的遺傳分析和QTL定位。

3 討論

研究和利用小麥的早熟性，對于充分利用光熱資源、提高復種指數(shù)以及提高糧食的周年產(chǎn)量具有重要意義[4]。DH群體系內(nèi)基因位點純合，沒有顯性效應及非加性上位效應，消除了常規(guī)方法的早代雜合基因位點間的掩蓋作用，同時減少了環(huán)境誤差[5]，提高了遺傳檢測的準確性。花藥培養(yǎng)法是構(gòu)建DH群體常用的方法之一[6]，但在實踐中仍存在許多問題，如基因型、預處理、花粉發(fā)育時期、培養(yǎng)條件等均會影響愈傷組織的誘導率和分化率，且染色體加倍技術尚不過關，因而導致利用花藥培養(yǎng)法構(gòu)建DH群體困難[7]。通過調(diào)整培養(yǎng)基配方、加大組合雜交和接種規(guī)模、推遲和分期播種、不同年份重復雜交、接種等方法，可以有效地解決DH群體數(shù)量不足、構(gòu)建成功率低的缺點[8]。本試驗采用的方法所獲得的DH群體規(guī)模較大，性狀分離幅度廣，且雙親性狀差異較大，DH群體各株系的性狀表現(xiàn)出遺傳多樣性，說明通過基因重組可獲得新的變異類型，為有效利用其進行小麥數(shù)量性狀的遺傳分析、早熟基因的定位及分子圖譜構(gòu)建等研究提供必要材料。

［1］ 徐云碧，朱立煌.分子數(shù)量遺傳學[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1994.

［2］ 李俊周，劉艷陽，何寧，等.小麥DH群體數(shù)量性狀的遺傳分析[J].麥類作物學報，2005，25（3）：16-19.

［3］ 康明輝，海燕.利用花藥培養(yǎng)構(gòu)建小麥DH群體[J].河南農(nóng)業(yè)科學，2007（12）：55-56.

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