【摘 要】
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小黑麦是首个人工合成并大规模种植利用的谷类作物,由于结合了小麦和黑麦的优良特性,具有抗寒、抗旱和抗病等优势,但是由于多个基因组的组合导致遗传不稳定,因此小黑麦同时表现育性差、籽粒不饱满等缺点,而六倍体小黑麦由于缺乏D基因组,加工品质不好。如何改良小黑麦的这些缺点是小黑麦进一步研究和利用的重要课题。本研究通过不同倍性小黑麦杂交并辅以电离辐射诱发次级小黑麦产生染色体变异和基因组重建,以期从中选育性状改
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小黑麦是首个人工合成并大规模种植利用的谷类作物,由于结合了小麦和黑麦的优良特性,具有抗寒、抗旱和抗病等优势,但是由于多个基因组的组合导致遗传不稳定,因此小黑麦同时表现育性差、籽粒不饱满等缺点,而六倍体小黑麦由于缺乏D基因组,加工品质不好。如何改良小黑麦的这些缺点是小黑麦进一步研究和利用的重要课题。本研究通过不同倍性小黑麦杂交并辅以电离辐射诱发次级小黑麦产生染色体变异和基因组重建,以期从中选育性状改良的小黑麦新品系以及系列小黑麦变异体,取得的主要结果如下:通过寡核苷酸探针套#5（Oligonucleotide probe multiplex#5,ONPM#5）FISH 构建了六倍体小黑麦Woh1084和八倍体小黑麦荆辉1号高清晰核型（可以区分全部小黑麦染色体）,发现双亲间具有11对多态性染色体;进一步对44个Woh1084和荆辉1号杂种F8株系的220个单株（每个株系5株）进行鉴定,其染色体数目介于40～44,共发现三种变异类型,包括数目变异、结构变异和复杂变异。在数目变异中,F8单株中仅涉及数目变异的单株10个:单体7个,双单体1个,三体2个;在结构变异中,F8单株中仅涉及结构变异的单株112个:缺失47个,缺失+未知变异19个,未知变异46个;在复杂变异中,F8单株中复杂变异单株31个,同时涉及数目变异和结构变异;统计分析表明,F8单株中共涉及71种多态性染色体:其中R基因组最多（28种）,其次为A基因组（19种）,B基因组（15种）和D基因组（9种）。F8植株染色体大部分为亲本类型自由组合产生,其中1A、5A、2R、3R、4R染色体倾向Woh1084,2A、4A、6D、1R、5R、6R染色体倾向荆辉1号,同时F8中未发现3D、5D染色体,6A、1D、2D、4D和7D染色体数量也很少。表型分析发现,64.3%杂种株高介于双亲之间,17.9%高于高亲荆辉1号,17.9%低于低亲Woh1084;杂种穗长均在双亲之间（100.0%）;85.7%杂种小穗数高于双亲,14.3%低于双亲;71.4%杂种穗粒数高于高亲Woh1084,25.0%介于双亲之间,3.6%低于低亲荆辉1号。不同倍性杂交可以有效诱导次级小黑麦基因组重建和染色体变异,促进小黑麦穗粒数、小穗数和千粒重改良。为促进次级小黑麦产生更多结构变异类型,本文通过剂量250 Gy、剂量率0.9 Gy/min的60Co-γ射线辐射Woh1084和荆辉1号杂种F6株系16CXJ121干种子,并获得M1和M2代植株。57个M1植株根尖细胞鉴定表明,电离辐射可有效诱导次级小黑麦染色体结构变异,其中结合GISH分析准确鉴定出涉及R基因组染色体的变异有72个,依次为小片段易位（33.9%）>大片段易位（27.4%）>双着丝粒染色体（21.0%）>缺失和无着丝粒断片（9.7%）>环状染色体（6.4%）>中间插入易位（1.6%）;进一步对衍生自52个M1植株的159个M2植株进行鉴定,获得涉及R基因组染色体的变异类型23个（变异率为14.5%）,包括结构变异18个（11.3%）,数目变异3个（1.9%）,复杂变异2个（1.3%）。说明电离辐射可以加速次级小黑麦染色体结构变异,为小黑麦改良提供参考。
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