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各位老师，大家好！我是22号组（麦田守望者）的武军(西北农林科技大学农学院)。根据组长陈晓杰老师的安排，今天由我值日。我们组还有冯春成老师、徐建永老师、张宝亮老师、李晓丽老师和高海涛老师。加入本群三个月以来，见识了诸位大家的真知灼见,使我受益匪浅。借此时机,谈谈我们从事小麦-华山新麦草远缘杂交种质创制中的一些工作。不当之处，还望各位老师批评指正。
1、本课题组经过多年工作，利用小麦与华山新麦草远缘杂交杂获得了以小麦为背景并附加了华山新麦草N组7条染色体的中间材料H8911，并用H8911作供体亲本，与小麦品种7182回交，通过细胞学、分子细胞遗传学及分子标记检测，获得了一套小麦-华山新麦草异附加系（1Ns–7Ns，2n = 44 = 22Ⅱ）和2Ns(2D)二体异代换系。
小麦-华山新麦草1Ns异附加系的分离鉴定
利用细胞学、基因组原位杂交（GISH）和EST-SSR分析，筛选出2个1Ns小麦-华山新麦草异源附加系12-3（图1a、1b和图2A）和H5-5-4-2-2-2（图1c、1d和图2B）。通过抗病鉴定，附加系12-3高抗小麦叶锈病（图2C），附加系H5-5-4-2-2-2高抗小麦白粉病（图2D）。 图1 1Ns附加系12-3和H5-5-4-2-2-2有丝分裂和减数分裂基因组原位杂交（GISH）分析。 图2 1Ns附加系12-3和H5-5-4-2-2-2的EST-STS分析与抗病表现。
小麦-华山新麦草2Ns异附加系的分离鉴定
GISH分析（图3A）和EST-SSR分析（图3B），确定3-6-4-1为小麦-华山新麦草2Ns异附加系。通过抗病鉴定和农艺性状调查，2Ns异附加系3-6-4-1高抗条锈病（图3C）并具有大穗多实特性（图3D）。 图3 2Ns附加系3-6-4-1基因组原位杂交(GISH)、EST分析、抗条锈病和植株与穗部表现。
小麦-华山新麦草3Ns异附加系的分离鉴定
GISH分析（图4A）和EST-SSR分析（图4B），确定小麦-华山新麦草异附加系22-2为3N异附加系，该附加系高抗条锈（图4C）。
图4 3Ns附加系22-2基因组原位杂交(GISH)、EST分析和抗条锈病表现。
小麦-华山新麦草4Ns异附加系的分离鉴定
GISH分析（图5A）和EST-SSR分析（图5B），确定小麦-华山新麦草异附加系24-6-3为4N异附加系。经过连续3年的大田成株期条锈病菌混合小种（CYR31、CYR32和Su11-14）鉴定表明，24-6-3高抗条锈，条锈侵染类型为0，对照铭贤169和7182高感条锈，条锈侵染类型为4，而华山新麦草为免疫（图5C）。研究结果已发表在Planta，2014，239:97–105。 图5 4N附加系24-6-3基因组原位杂交(GISH)、EST分析和抗条锈病表现。
小麦-华山新麦草5Ns异附加系的分离鉴定
以华山新麦草基因组DNA为探针，中国春基因组DNA为封阻，对3-8-10-2进行GISH，确定其为小麦-华山新麦草二体附加系（图6A）。通过EST-SSR 和 EST-STS分析（图6B），结果表明3-8-10-2为小麦-华山新麦草5Ns附加系。5Ns附加系3-8-10-2具有抗条锈（图6C）和大穗特性（图6D）。
图6 5N附加系3-8-10-2基因组原位杂交(GISH)、EST分析、抗条锈病和植株与穗部表现。
小麦-华山新麦草6Ns异附加系的分离鉴定
基因组原位杂交（GISH）、EST-SSR和A-PAGE分析，筛选出2个6Ns小麦-华山新麦草异源附加系59-11（图7A、7C和7G）和H5-5-4-2-2-2（图7B和图7D）。附加系59-11具有明显的附小穗、多花多籽粒性状（图7E）。附加系H5-5-4-2-2-2具有早熟特性（图7F）。 图7 6N附加系59-11和H5-5-4-2-2-2基因组原位杂交(GISH)、EST分析、植株与穗部表现、早熟性和A-PAGE电泳。
小麦-华山新麦草7Ns异附加系的分离鉴定
基因组原位杂交（GISH）和EST-SSR分析，确定2-1-6-3为小麦-华山新麦草7Ns异源附加系（图8A、8B）。该附加系具有抗叶锈（图8C）、大穗多实（图8D）和抗Na 的优良特性（图8E、8F）。 图8 7N附加系2-1-6-3基因组原位杂交(GISH)、EST分析、抗叶锈病、植株与穗部性状和抗Na 表现。
小麦-华山新麦草2Ns(2D)二体异代换系的分离鉴定
原位杂交（GISH和FISH）分析和STS分析（图9A、9B），确定16-6为小麦-华山新麦草2Ns(2D)代换系，该代换系具有大穗多花特性（图9C）。另外，还鉴定出一个2Ns(2D)代换系H139，具有抗全蚀病特性（图9D）。
图9 2Ns(2D)代换系16-6基因组原位杂交(GISH)、EST分析、植株与穗部表现及H139全蚀病抗性鉴定。
存在的问题与解决办法
首先我们发现，华山新麦草优良性状导入小麦中时，附加系的细胞学稳定性不好，在附加系繁殖过程中华山新麦草的Ns染色体容易丢失，因而每次繁殖都需要进行细胞学和GISH鉴定，要想保持附加系工作量很大。其次附加系和代换系因导入的外源物质是整条染色体，同优异基因连锁的不良基因也会随之导入，产生累赘效应，不太好利用。
为了解决这些问题，以便能够更好的利用华山新麦草优异性状基因，我们选用EMS（甲基磺酸乙酯）化学诱变的方法，通过诱变小麦-华山新麦草异附加系来创制异源易位系（因为易位系由于导入和缺失的片段较小，在导入优异基因的同时能尽量减少冗余基因的导入，是向受体小麦导入供体种属优良基因最有价值的重组类型）。目前这一部分工作正在进行中，前期通过EMS诱变小麦-华山新麦草4Ns附加系对此方法做了验证，取得了较好的结果。
对小麦-华山新麦草4Ns二体异附加系24-3-1进行EMS诱导，在其M2代利用根尖和花粉母细胞基因组原位杂交(GISH)进行易位染色体的鉴定和筛选。结果显示：在930个M2代植株中，共鉴定了61个含有易位染色体的植株。其中含有1条易位染色体的单株有7个，含有1条易位染色体 1条华山新麦草染色体的单株有5个，含有2条易位染色体的单株有20个，含有3条易位染色体的单株有3个，含有4条易位染色体的单株有26个（图10）。含有2条易位染色体和含有4条易位染色体单株的根尖细胞染色体数目分别为2n=42和2n=44，结合根尖和花粉母细胞原位杂交证明含有2条易位染色体的单株和含有4条易位染色体的单株分别为小麦-华山新麦草易位系和小麦-华山新麦草易位-易位附加系。分析了不同EMS浓度处理对小麦-华山新麦草染色体易位的诱导效应，结果表明：利用EMS诱导小麦-华山新麦草染色体易位的频率为6.56%；其中0.8%、1.0%、1.2%EMS诱导小麦-华山新麦草染色体易位的频率分别为2.67%、9.33%和11.67%。1.0%EMS处理所获得的M2代易位植株以含2条易位染色体为主，且含易位染色体植株的类型较多，再加之1.2%EMS处理对小麦的个体损伤较大，因此以1.0% EMS作为诱导小麦-华山新麦草染色体易位的最适浓度。 图10 小麦-华山新麦草衍生后代的易位系GISH检测。
另外，以EMS（甲基磺酸乙酯）处理小麦-华山新麦草4Ns异附加系获得易位系E24-3-1-6-2-1，经细胞学观察结果显示该衍生系染色体数目为44，原位杂交结果分析表明该衍生系的2条小麦染色体分别与华山新麦草的2条染色发生片段互换，形成了一个具有4条以为的易位附加系，FISH结果显示发生易位的小麦染色体为小麦的3D染色体（图11A），EST-STS分子标记结果显示该衍生系中的华山新麦草染色体同小麦第四同源群有部分同源关系（图11B），确定该易位系为3DS·4NsL和3DL·4NsS的易位-附加系。
图11 小麦-华山新麦草易位系E24-3-1-6-2-1的FISH检测、EST-SSR分析和抗白粉病鉴定。
2022.3.19 作者简介：武军，1995年毕业西北农林科技大学后在西北植物研究所工作，1999年随着合校并入西北农林科技大学农学院。主要从事小麦远缘杂交遗传育种工作，主持和参加过一些小麦育种与种质创制方面的项目，参与选育小麦品种10个（其中国审2个），发表论文100余篇（SCI30余篇）。
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