旱麦草属是禾本科小麦族中的一个一年生属,广泛分布于西起摩洛哥东至中国西部的干旱地区。旱麦草属在我国主要分布于新疆和内蒙古。旱麦草属包括光穗旱麦草、毛穗旱麦草、东方旱麦草和旱麦草4个种。东方旱麦草为模式种。旱麦草属植物具有耐盐、早熟、抗小麦白粉病和大麦黄矮病等优良特性,是进行小麦品种改良的潜在种质资源。为了加深对旱麦草属植物的认识,利用其为小麦品种改良服务,董玉琛等人对旱麦草属植物进行了一系列的研究,取得了诸多成果。1993—1996年,张继益、董玉琛、贾继增、蒋观敏,对采自我国新疆的6份旱麦草属材料进行了形态学、细胞学研究和抗病性鉴定,探明了旱麦草属植物的生物学及优异种质特性。1997年,张继益、董玉琛、贾继增又发表了利用随机扩增多态性DNA技术对旱麦草属材料的分类和遗传多样性进行研究的成果“小麦族旱麦草属植物的RAPD研究初报”。1999年,张继益、董玉琛、贾继增、蒋观敏利用随机扩增多态性DNA技术对我国新疆和中东地区的11份旱麦草属种质资源材料及2个普通小麦亲本和1个普通小麦与东方旱麦草的远缘杂种后代进行了分析。他们研究发现,旱麦草属植物在新疆地区具有较丰富的遗传多样性,并将一个根据形态性状定名为“光穗旱麦草”的样品修正为“东方旱麦草”,还揭示了旱麦草属与普通小麦之间有明显的遗传分化,并发现四倍体光穗旱麦草的2个基因组分别来自二倍体光穗旱麦草和毛穗旱麦草。他们在结合前人研究成果后,建议将光穗旱麦草的2种细胞类别分列为2个独立的物种,将3个二倍体物种—光穗旱麦草、毛穗旱麦草和旱麦草的基因组符号分别定位F,Fd,Ft,并提出了三者的起源演化关系。
为了将旱麦草属的优异基因转入小麦,1992年夏,董玉琛指导研究生刘健文以普通小麦品种Fukuho和“中国春”为母本,东方旱麦草为父本开展杂交,在世界上首次成功获得了小麦属与旱麦草属的属间远缘杂种F1,其平均结实率为0.08%。他们进一步利用植物细胞工程技术,对杂种幼胚愈伤组织的诱导、胚性无性系的建立、植株再生、壮苗培养等,最终获得了生长正常的杂种F1植株。小麦属与旱麦草属的属间远缘杂种F1植株的获得,为将旱麦草中的优异基因向小麦的转移奠定了基础。
董玉琛等人首次将普通小麦与东方旱麦草杂交成功后,获得的属间杂种含有早熟、高分蘖力、高抗小麦白粉病和黄矮病等优良特性,是进行小麦种质资源创新和遗传研究的珍贵材料。但是,通过研究发现,普通小麦与东方旱麦草的属间杂种F1,自交完全不育,回交的结实率很低,诱变双二倍体没能成功,面临着丢失的风险。为了使普通小麦与东方旱麦草的属间杂种F1的回交利用能持续开展,迫切需要建立一个长期保存的技术体系。从1994年开始,董玉琛指导研究生张继益等人,对普通小麦与东方旱麦草的属间杂种F1的无性系在培养基的组成、外植体大小对诱导率的影响和接种方法等方面进行了系统的研究,最终建立了对普通小麦与东方旱麦草的属间杂种F1进行长期保存的技术体系。他们还对普通小麦与东方旱麦草的属间杂种F1的无性系后代的遗传变异进行了分析,以评价长期保存愈伤组织的遗传稳定性,探讨稳定保存于利用无性系变异之间矛盾的有效途径。张继益和董玉琛等人所建立的这套长期保存技术体系中,外植体的染色体数目鉴定是关键之一,虽然这项细胞学的工作难度较大,但是,与利用长期继代培养愈伤组织而保存杂种的方法相比,仍然具有技术难度较小和遗传上较为稳定可靠等优点。
旱麦草属是禾本科小麦族中的一个一年生属,广泛分布于西起摩洛哥东至中国西部的干旱地区。旱麦草属在我国主要分布于新疆和内蒙古。旱麦草属包括光穗旱麦草、毛穗旱麦草、东方旱麦草和旱麦草4个种。东方旱麦草为模式种。旱麦草属植物具有耐盐、早熟、抗小麦白粉病和大麦黄矮病等优良特性,是进行小麦品种改良的潜在种质资源。为了加深对旱麦草属植物的认识,利用其为小麦品种改良服务,董玉琛等人对旱麦草属植物进行了一系列的研究,取得了诸多成果。1993—1996年,张继益、董玉琛、贾继增、蒋观敏,对采自我国新疆的6份旱麦草属材料进行了形态学、细胞学研究和抗病性鉴定,探明了旱麦草属植物的生物学及优异种质特性。1997年,张继益、董玉琛、贾继增又发表了利用随机扩增多态性DNA技术对旱麦草属材料的分类和遗传多样性进行研究的成果“小麦族旱麦草属植物的RAPD研究初报”。1999年,张继益、董玉琛、贾继增、蒋观敏利用随机扩增多态性DNA技术对我国新疆和中东地区的11份旱麦草属种质资源材料及2个普通小麦亲本和1个普通小麦与东方旱麦草的远缘杂种后代进行了分析。他们研究发现,旱麦草属植物在新疆地区具有较丰富的遗传多样性,并将一个根据形态性状定名为“光穗旱麦草”的样品修正为“东方旱麦草”,还揭示了旱麦草属与普通小麦之间有明显的遗传分化,并发现四倍体光穗旱麦草的2个基因组分别来自二倍体光穗旱麦草和毛穗旱麦草。他们在结合前人研究成果后,建议将光穗旱麦草的2种细胞类别分列为2个独立的物种,将3个二倍体物种—光穗旱麦草、毛穗旱麦草和旱麦草的基因组符号分别定位F,Fd,Ft,并提出了三者的起源演化关系。
为了将旱麦草属的优异基因转入小麦,1992年夏,董玉琛指导研究生刘健文以普通小麦品种Fukuho和“中国春”为母本,东方旱麦草为父本开展杂交,在世界上首次成功获得了小麦属与旱麦草属的属间远缘杂种F1,其平均结实率为0.08%。他们进一步利用植物细胞工程技术,对杂种幼胚愈伤组织的诱导、胚性无性系的建立、植株再生、壮苗培养等,最终获得了生长正常的杂种F1植株。小麦属与旱麦草属的属间远缘杂种F1植株的获得,为将旱麦草中的优异基因向小麦的转移奠定了基础。
董玉琛等人首次将普通小麦与东方旱麦草杂交成功后,获得的属间杂种含有早熟、高分蘖力、高抗小麦白粉病和黄矮病等优良特性,是进行小麦种质资源创新和遗传研究的珍贵材料。但是,通过研究发现,普通小麦与东方旱麦草的属间杂种F1,自交完全不育,回交的结实率很低,诱变双二倍体没能成功,面临着丢失的风险。为了使普通小麦与东方旱麦草的属间杂种F1的回交利用能持续开展,迫切需要建立一个长期保存的技术体系。从1994年开始,董玉琛指导研究生张继益等人,对普通小麦与东方旱麦草的属间杂种F1的无性系在培养基的组成、外植体大小对诱导率的影响和接种方法等方面进行了系统的研究,最终建立了对普通小麦与东方旱麦草的属间杂种F1进行长期保存的技术体系。他们还对普通小麦与东方旱麦草的属间杂种F1的无性系后代的遗传变异进行了分析,以评价长期保存愈伤组织的遗传稳定性,探讨稳定保存于利用无性系变异之间矛盾的有效途径。张继益和董玉琛等人所建立的这套长期保存技术体系中,外植体的染色体数目鉴定是关键之一,虽然这项细胞学的工作难度较大,但是,与利用长期继代培养愈伤组织而保存杂种的方法相比,仍然具有技术难度较小和遗传上较为稳定可靠等优点。