实心茎人工合成小麦的创制与鉴定

小麦茎秆是小麦的支持部分，提高小麦茎秆的强度是提高小麦抗倒伏的理想方法。实心茎小麦具有较高的茎秆强度，具有较强的抗倒伏能力。与实心茎普通小麦（Triticum aestivumL., 2n=6x=42, AABBDD）相比，硬粒小麦具有更强的茎秆实心度，遗传更稳定。但目前利用实心茎硬粒小麦创制人工合成小麦的研究以及硬粒小麦茎秆实心性在人工合成小麦中的表达研究缺乏。

项目组利用一份实心茎硬粒小麦（Triticum turgidumssp.durum, 2n=4x=28, AABB）与四份节节麦（Aegilops tauschii, 2n=2x=14, DD）进行远缘杂交，杂种F₁通过染色体自然加倍创制了四份人工合成小麦（图1-图3）。人工合成小麦Syn-SAU-117和Syn-SAU-119在温室和大田两个生长条件下，茎秆基部第二节间的实心性表达稳定，但实心程度不同（图2-图3）。茎基部第二节间石蜡切片分析结果表明，四份人工合成小麦的茎秆具有较大的外径（图4），发达的机械组织和大量维管束，解剖特征与其母本硬粒小麦相似，表明硬粒小麦的实心性状在人工合成小麦中得到了表达。抗倒伏能力测定结果表明，人工合成小麦Syn-SAU-116抗倒伏性最强，Syn-SAU-119次之。利用寡核苷酸探针Oligo-pSc119.2-1和Oligo-pTa535-1对四份人工合成小麦的染色体组成进行了FISH（荧光原位杂交）鉴定（图5）。四份人工合成小麦在成株期对当前流行条锈菌混合生理小种（CYR31、CYR32、CYR33、CYR34）均表现为高抗。这些人工合成小麦为普通小麦育种改良提供了新的资源。

图1人工合成小麦Syn-SAU-119及其亲本植株、穗子及籽粒形态

图2人工合成小麦温室茎秆实心度

图3人工合成小麦田间茎秆实心度

图4人工合成小麦及其亲本田间茎秆基部第二节间解剖结构

图5人工合成小麦Syn-SAU-119及其亲本荧光原位杂交鉴定

研究结果2022年3月23日发表于Scientific Reports (https://www.nature.com/articles/s41598-022-08866-x)。四川农业大学硕士研究生梁东玉为论文第一作者，张连全教授为论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和四川省重点研发等项目的资助。