小麦早熟DH群体的构建及其性状表现

董春林，畅志坚，张晓军，阎晓涛

（山西省农业科学院作物遗传研究所，山西太原030031）

DH系为单倍体植株经自然或人工加倍处理而产生的加倍单倍体（doubled haploid）群体。应用花药培养技术可快速获得基因位点纯合的DH系，这种DH系不仅可获得常规育种难以或无法得到的新类型，加快育种进程，更广泛用于基因图谱构建、分子标记等遗传学研究[1]，而且较通常的F2和回交（BC）等群体具有多方面的优越性。目前，水稻、大麦、玉米、烟草等作物都构建了DH群体，并得到了广泛应用。但是由于DH群体较难获得，目前在国内利用DH群体研究小麦数量性状的遗传规律的相关报道还较少[2]。

本试验以早熟品种辽春10号和晚熟品系CH275为亲本进行杂交，对其F1花药进行离体培养并获得DH系，并对这个早熟DH群体的性状表现进行调查与分析，旨在为以后进行数量性状的遗传分析和QTL定位及小麦单倍体育种选择奠定材料基础。

1 材料和方法

1.1 材料

供试材料为早熟品种辽春10号和晚熟品系CH275。其中，辽春10号是由辽宁省农业科学院选育的强筋小麦新品种；CH275为优质高产晚熟品系，来源于山西省农业科学院作物遗传研究所。

1.2 方法

1.2.1 DH群体的构建 取处于单核中、晚期的F1（辽春10号×CH275）植株幼穗，在无菌操作室内，用70%酒精对穗子进行表面消毒10 s。在超净工作台上取二核早期花药，接种于培养基表面，置于无菌培养室内进行脱分化避光暗培养，培养温度为28～30℃[3]。

所用培养基为C17和癸培养基（表1），附加2mg/L 2，4-D和0.5mg/LKT。约20 d后陆续长出愈伤组织。

表1 培养基配方 mg/L

花药脱分化培养30 d后，待愈伤组织长到直径约1.0～1.5mm时，将其转入分化培养基中，7～15 d后可诱导分化出绿苗。分化培养基采用1/2MS（大量元素减半），附加1.0mg/LKT，0.5 mg/LNAA，30 g/L蔗糖，1.0mg/L稀土。培养温度为23～25℃，光照时数为10 h/d。

分化出的花粉绿苗长到2～3 cm高时，将其转入壮苗培养基中。壮苗培养基采用1/2MS，附加1.0mg/LKT，3.0mg/L多效唑，80 g/L蔗糖。

培养1周后，将试管苗取出，放在室外炼苗1周，然后移栽到温室，自然加倍。

1.2.2 亲本及DH群体各个性状表现的观察方法 亲本提前播种20 d，使之与DH群体生长期相同。DH群体有效单株为278株，生育期内记录每系单株的拔节、抽穗、开花及最后成熟时间。收获后考种调查株高、分蘖、穗长、小穗数、穗粒数、穗粒质量等重要农艺性状。

2 结果与分析

2.1 DH群体各性状的变异及与双亲的差异

表2列出了亲本与DH群体各性状的表现及差异，与熟期相关的性状包括拔节、抽穗、开花、成熟4个时期，为使时间量化，以第1个到达该时期的植株为0，其余每晚1 d则加1。收获后考查的农艺性状包括株高、穗长、有效穗数、每株颖花数、每株结实数、结实率、千粒质量7个与产量紧密相关的主要农艺性状。

表2 小麦早熟DH群体各性状的变异及其与双亲间的差异

从表2可以看出，DH群体中各个性状与双亲之间均出现明显差异，且呈现出数量性状的特点，表现为连续变异。除结实率表现为负向超亲外，其余各个性状均表现为双向超亲优势。

2.2 DH群体熟期分析

组合（辽春10号×CH275）群体规模278个。双亲在拔节、抽穗、开花、成熟4个时期均表现为明显差异，辽春10号在山西中部地区适合春季播种，种于温室后表现为早熟，熟期早于普通品种5～7 d；CH275为半冬性品系，种于温室后比普通品种晚熟3～5 d。从表2还可以看出，辽春10号的拔节期、抽穗期、开花期与成熟期均比CH275早10 d左右，相对差异明显。其DH群体与双亲之间出现明显变化，除抽穗期外，最小值均出现早于辽春10号的现象；而4个时期的最大值均出现晚于CH275的现象，平均值则介于双亲之间，且整个DH群体成熟期呈现连续分布。后代群体在拔节、抽穗、开花、成熟4个时期及与产量相关的株高、穗长、有效穗数、每株颖花数、每株结实数、结实率、千粒质量等性状均存在明显差异，因其群体规模稍小，现已重复做杂交组合，今后再进行花粉培养，扩大群体规模后再对其进行数量性状的遗传分析和QTL定位。

3 讨论

研究和利用小麦的早熟性，对于充分利用光热资源、提高复种指数以及提高粮食的周年产量具有重要意义[4]。DH群体系内基因位点纯合，没有显性效应及非加性上位效应，消除了常规方法的早代杂合基因位点间的掩盖作用，同时减少了环境误差[5]，提高了遗传检测的准确性。花药培养法是构建DH群体常用的方法之一[6]，但在实践中仍存在许多问题，如基因型、预处理、花粉发育时期、培养条件等均会影响愈伤组织的诱导率和分化率，且染色体加倍技术尚不过关，因而导致利用花药培养法构建DH群体困难[7]。通过调整培养基配方、加大组合杂交和接种规模、推迟和分期播种、不同年份重复杂交、接种等方法，可以有效地解决DH群体数量不足、构建成功率低的缺点[8]。本试验采用的方法所获得的DH群体规模较大，性状分离幅度广，且双亲性状差异较大，DH群体各株系的性状表现出遗传多样性，说明通过基因重组可获得新的变异类型，为有效利用其进行小麦数量性状的遗传分析、早熟基因的定位及分子图谱构建等研究提供必要材料。

［1］ 徐云碧，朱立煌.分子数量遗传学[M].北京：中国农业出版社，1994.

［2］ 李俊周，刘艳阳，何宁，等.小麦DH群体数量性状的遗传分析[J].麦类作物学报，2005，25（3）：16-19.

［3］ 康明辉，海燕.利用花药培养构建小麦DH群体[J].河南农业科学，2007（12）：55-56.

［4］ 时晓伟，王淑芬，王继忠，等.小麦早熟高产品种子粒灌浆特性分析[J].华北农学报，2005，20（6）：4-7.

［5］ 张能义，薛庆中.水稻DH群体数量性状遗传分析[J].作物学报，1997，23（1）：123-126.

［6］ 凌亮，王瑞，尚春树，等.作物杂种优势分子遗传基础研究进展[J].山西农业科学，2007，35（6）：111-116.

［7］ 蔡华，马传喜，司红起，等.利用小麦与玉米远缘杂交诱导小麦双单倍体的研究进展[J].麦类作物学报，2006，26（4）：154-157.

［8］ 郭明慧，裴自友，温辉芹，等.秋水仙碱诱导四倍体大麦的研究[J].山西农业科学，2007，35（12）：7-9.