四倍体小麦-顶芒山羊草和四倍体小麦-尾状山羊草双二倍体的创制及鉴定

顶芒山羊草（Aegilops comosa）和尾状山羊草（Aegilops markgrafii）是含M和C染色体组的二倍体物种。利用四倍体小麦-山羊草物种双二倍体作为"桥梁”, 可以克服远缘杂交障碍将其优异性状导入普通小麦 (Loureiro et al. 2009; Loginova and Silkova 2014)。

四倍体小麦与上述山羊草远缘杂交形成的三倍体F₁通过未减数配子自然加倍，产生四倍体小麦-顶芒山羊草和四倍体小麦-尾状山羊草双二倍体。目前，小麦族物种中主要观察到两种未减数配子形成过程, 即第一次减数分裂恢复（FDR）和单次减数分裂（SDM）(Loginova and Silkova 2017)。

1. 对两种双二倍体未减数配子形成机制进行了观察，四倍体小麦-顶芒山羊草F₁为FDR和SDM同时存在或仅FDR，2个四倍体小麦-尾状山羊草F₁仅观察到FDR（图1）。

图1.四倍体小麦-顶芒山羊草和四倍体小麦-尾状山羊草未减数配子形成过程

2．两种四倍体小麦-山羊草双二倍体在某些性状上优于亲本。如，分蘖数高于四倍体小麦（图2）。二倍体顶芒山羊草高抗条锈病特性在四倍体小麦-顶芒山羊草双二倍体中得到表达（图3）。

图2.四倍体小麦-顶芒山羊草和四倍体小麦-尾状山羊草双二倍体及其亲本植株及穗部形态

图3.四倍体小麦-顶芒山羊草双二倍体具有来自顶芒山羊草的条锈病抗性

3．利用Oligo-pSc119.2 / pTa535和Oligo-pTa71 / (CTT)₁₂或 (ACT)₇探针组合从中鉴定出具有全部四倍体小麦和山羊草全套42条染色体的两种双二倍体（图4）。

图4.四倍体小麦-顶芒山羊草和四倍体小麦-尾状山羊草双二倍体FISH鉴定

2020年5月3日Genome杂志在线发表了的这一研究结果（https://dx.doi.org/10.1139/gen-2019-0215）。四川农业大学的硕士研究生左媛媛和向琴为论文共同第一作者，颜泽洪教授和代寿芬副教授为论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、国家科技部和四川省科技厅等项目资助。

参考文献：

Loureiro I, Escorial C, Garcíabaudin JM, Chueca MC. 2009. Spontaneous wheat–Aegilops biuncialis,Ae. geniculataandAe. triuncialisamphiploid production, a potential way of gene transference. Span J Agric Res. 7:614–620.

Loginova DB, Silkova OG. 2014. Mitotic behavior of centromeres in meiosis as the fertility restoration mechanism in wheat–rye amphihaploids. Russ. Genet. 50:818–827.

Loginova DB, Silkova OG. 2017. Mechanisms of unreduced gamete formation in flowering plants. Russ Genet. 53:741–756.

Zuo YY, Xiang Q, Dai SF, Song ZP, Bao TY, Hao M, Zhang LQ, Liu G, Li J, Liu DC, Wei YM, Zheng YL, Yan ZH. 2020. Development and characterization ofTriticum turgidum–Aegilops comosaandT. turgidum – Ae. markgrafiiamphidiploids. Genome 63:263–273