賈子苗 邱玉亮 ，2 林志珊 王 軻 葉興國(guó)

（1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，100081，北京；2山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所，044000，山西運(yùn)城）

小麥?zhǔn)侨澜绲闹饕Z食作物之一，對(duì)人類(lèi)營(yíng)養(yǎng)健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要。20世紀(jì)80年代以來(lái)，為了增加小麥產(chǎn)量和防治病蟲(chóng)危害，生產(chǎn)過(guò)程中大量施用化肥和農(nóng)藥[1]，不但造成了小麥籽粒中農(nóng)藥的殘留，也導(dǎo)致了環(huán)境污染和土壤流失，加深了人們對(duì)糧食安全和環(huán)境安全等問(wèn)題的擔(dān)憂，因此迫切需要培育具有抗病和營(yíng)養(yǎng)高效等優(yōu)良性狀的小麥品種[2]。葉銹病、條銹病、赤霉病和白粉病等是影響小麥產(chǎn)量的主要病害，這些病害的病原菌變異快，受外界環(huán)境的影響不斷進(jìn)化產(chǎn)生新的致病小種。另外，在長(zhǎng)期的小麥選擇育種過(guò)程中，部分突出優(yōu)良基因被選擇的同時(shí)，一些未被挖掘利用的基因遭到淘汰，致使小麥的遺傳背景逐漸單一。然而，小麥育種工作在很大程度上依賴于初級(jí)基因庫(kù)內(nèi)遺傳變異的開(kāi)發(fā)，一旦新變異的供應(yīng)耗盡，會(huì)顯著降低小麥育種的效率[3]。利用小麥近緣次級(jí)基因庫(kù)開(kāi)展遠(yuǎn)緣雜交和染色體工程育種，可打破這一育種瓶頸。異源引入是小麥遺傳改良的重要來(lái)源，近緣種屬中已有多個(gè)優(yōu)良外源基因引入小麥遺傳背景中，培育了抗病、高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的小麥品種，并在生產(chǎn)中廣泛利用。

1 小麥主要近緣種屬及其蘊(yùn)含的優(yōu)良性狀

小麥一級(jí)基因庫(kù)指具有小麥全部基因組（AABBDD）的六倍體普通小麥種及其亞種，包括原始品種、各類(lèi)育成的推廣品種、地方品種和國(guó)外引進(jìn)品種。它們?cè)谟N過(guò)程中更容易被利用，一般通過(guò)有性雜交介導(dǎo)的基因重組方法就可以將各種優(yōu)良基因聚集并加以利用。小麥的二級(jí)基因庫(kù)指具有小麥1～2個(gè)基因組，如具有AABB染色體組的四倍體栽培種和野生種，以及只具有A、B和D染色體組其中之一的二倍體種，如一粒小麥、擬斯卑爾脫山羊草和節(jié)節(jié)麥等。小麥的三級(jí)基因庫(kù)是小麥族內(nèi)除上述一級(jí)基因庫(kù)和二級(jí)基因庫(kù)以外的近緣種屬，他們對(duì)小麥的多種病蟲(chóng)害具有抗性，且抗逆能力強(qiáng)，是解決當(dāng)前小麥育種問(wèn)題的最佳材料，包括山羊草屬、冰草屬、偃麥草屬、黑麥、濱麥、簇毛麥和大麥等。

1.1 山羊草屬內(nèi)的部分重要植物

山羊草屬（AegilopsL.）是與小麥親緣關(guān)系最近的野生植物，有超過(guò)20個(gè)種，既有二倍體種，也有四倍體和六倍體種。染色體組包括S、U、D、C和M等多種類(lèi)型[4]，染色體基數(shù)與麥類(lèi)作物及其野生種一致。其中，高大山羊草（AegilopslongissimaL.，2n=2x=14，SlSl）是小麥族山羊草屬的二倍體物種，含有許多優(yōu)良基因，對(duì)于改良小麥的遺傳性狀具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。如高大山羊草3Sl染色體上存在抗白粉病基因Pm13，已在小麥抗病育種中得到了應(yīng)用，并已克隆了該基因[4]；在小麥的遺傳背景下，1Sl染色體對(duì)于干旱脅迫具有很強(qiáng)的抗性[5]，從1Sl染色體上已經(jīng)克隆了2個(gè)優(yōu)質(zhì)的高分子量麥谷蛋白亞基（high molecular weight glutenin subunit，HMW-GS）（1Sx2.3和1Sy16）和1個(gè)低分子量麥谷蛋白亞基（low molecular weight glutenin subunit，LMW-GS）（1SlLMW-s）[6]編碼基因。擬斯卑爾脫山羊草（AegilopsspeltoidesTausch，2n=2x=14，SS）是四倍體與六倍體小麥B染色體組供體，其抗白粉病基因Pm12、Pm32和Pm53已經(jīng)導(dǎo)入小麥6B、1B和5B[7-9]染色體上。卵穗山羊草（Aegilops geniculataL.，2n=4x=28，UUMM）株高10～30cm，穗長(zhǎng)1.2～1.8cm，有非常密集的穗狀花序，每穗小穗少于4個(gè)，在南歐和愛(ài)琴海廣泛分布，在中東地區(qū)也有分布。卵穗山羊草對(duì)銹病以及白粉病高抗或免疫，其含有抗葉銹病基因Lr57、抗條銹病基因Yr40[10]和抗白粉病基因Pm29[11]。此外，卵穗山羊草還具有抗長(zhǎng)管蚜基因和殺配子基因，是改良小麥生物脅迫抗性的重要基因資源。偏凸山羊草（AegilopsventricosaTausch，2n=4x=28，DDMvMv）是小麥根腐病、眼斑病、條銹病、葉銹病和白粉病的抗源，可與小麥雜交，回交后代可育[12]。

1.2 冰草屬內(nèi)的部分重要植物

冰草 [Agropyroncristatum（L.）Gaertn.]為冰草屬比較典型的一個(gè)種，其基因組倍性水平多樣，包括二倍體（2n=2x=14，PP）、四倍體（2n=4x=28，PPPP）和六倍體（2n=6x=42，PPPPPP）[13]。其中，二倍體分布比較零散，四倍體分布最為廣泛，六倍體只在其發(fā)源地有分布。冰草屬植物均是多年生異花授粉。冰草的生物學(xué)性狀表現(xiàn)為：根系密生、發(fā)達(dá)，莖稈直立且基部呈膝狀彎曲，株高60cm左右，莖分2～3節(jié)，穗下莖占株高比例較大；穗狀花序頂生，每穗花序有30～50個(gè)小穗，每個(gè)小穗的小花數(shù)最多可達(dá)11朵，外稃有剛毛；旗葉窄小，持綠時(shí)間長(zhǎng)；花期為每年的6-7月。冰草屬植物是優(yōu)質(zhì)的天然牧草，多在北半球高緯度地區(qū)的草原和沙漠邊陲分布，具有抗旱、抗寒和抗鹽堿等特性[14]，同時(shí)對(duì)小麥白粉病、葉銹病、條銹病和稈銹病等多種病害具有較強(qiáng)抗性。另外，冰草植物具有優(yōu)異的穗部性狀，如多花多粒。因此，通過(guò)遠(yuǎn)緣雜交的方法，把冰草中優(yōu)異基因?qū)胄←溇哂惺謴V泛的應(yīng)用前景。

1.3 偃麥草屬內(nèi)的部分重要植物

中間偃麥草[Thinopyrumintermedium（Host）Beauv.，2n=6x=42，E1E1E2E2StSt]又名天藍(lán)冰草，屬于小麥亞族中強(qiáng)冬性、長(zhǎng)日照且多年生的六倍體野生草本植物，是小麥遺傳改良中應(yīng)用較多且最為成功的野生近緣種之一。其根莖發(fā)達(dá)，稈直立，粗壯，株高70～130cm，再生能力突出[15]；抗寒性強(qiáng)，在我國(guó)東北大部分地區(qū)都可以安全越冬；抗旱性強(qiáng)，在降水量較少的山區(qū)也能夠正常生長(zhǎng)；抗鹽堿性能較好，可在輕、中度鹽堿化的土壤中生長(zhǎng)。中間偃麥草具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和多年生性，其莖和葉中含有豐富的粗蛋白、粗纖維和粗脂肪等多種化學(xué)成分，是牧區(qū)的一種優(yōu)良牧草。另外，它對(duì)小麥的葉銹病、條銹病、稈銹病和白粉病等免疫，對(duì)腥黑穗病、葉枯病、根腐病和條紋花葉病等高抗，是大麥黃矮病的良好抗源。中間偃麥草含有2個(gè)親緣關(guān)系相近且與小麥具有一定同源性的染色體組，能與小麥雜交。因此，該物種已成為小麥遺傳改良中具有重要利用價(jià)值的寶貴遺傳資源。

長(zhǎng)穗偃麥草（Thinopyrumelongatum）包括3種類(lèi)型：二倍體長(zhǎng)穗偃麥草（2n=2x=14，EE）、四倍體長(zhǎng)穗偃麥草（2n=4x=28，EEEE）和十倍體長(zhǎng)穗偃麥草（2n=10x=70，EEEEEEStStStSt）[12]。其中，含有E基因組的二倍體長(zhǎng)穗偃麥草是多倍體偃麥草E基因組的原始供體種[16]，相比于St基因組，長(zhǎng)穗偃麥草的E基因組與小麥D基因組的親緣關(guān)系最近[17]。長(zhǎng)穗偃麥草屬具有生長(zhǎng)繁茂、抗旱、耐寒、耐鹽堿、多花和大穗等許多優(yōu)良性狀（圖1a），對(duì)小麥葉銹病、稈銹病、腥黑穗病和條紋花葉病免疫，對(duì)條銹病免疫到高抗[12]。已有研究表明，長(zhǎng)穗偃麥草7E染色體攜帶抗葉銹病基因Lr19、稈銹病基因Sr25、赤霉病基因Qfhs.pur-7EL以及面粉黃色素基因等[18]。長(zhǎng)穗偃麥草與普通小麥有較近的親緣關(guān)系，與小麥雜交的衍生后代易于結(jié)實(shí)，因此在小麥遠(yuǎn)緣雜交育種中被廣泛應(yīng)用。

1.4 其他近緣種屬植物

黑麥（SecalecerealeL.，2n=2x=14，RR）是小麥族內(nèi)與普通小麥關(guān)系較近的近緣種（圖1b），是小麥抗病、抗逆和高產(chǎn)育種的重要基因來(lái)源，尤其攜帶抗小麥白粉病、條銹病、稈銹病、葉銹病和紋枯病的理想基因[12]。例如，抗白粉病基因Pm8、抗條銹病基因Yr9、抗稈銹病基因Sr31和抗葉銹病基因Lr26都是從黑麥染色體1RS中衍生而來(lái)。另外，Pm17和Sr1RSAmico基因來(lái)自黑麥品種Insave的1RS染色體[19]。目前，1RS染色體上攜帶的這些抗性基因在小麥育種中得到了廣泛應(yīng)用。

華山新麥草（PsathrostachyshuashanicaKeng，2n=2x=14，NsNs）是我國(guó)特有的珍稀小麥野生親緣物種，屬于多年生異花授粉的草本植物，早熟，多花多粒，攜帶抗小麥條銹病、白粉病和全蝕病等多種病害的優(yōu)良基因，對(duì)干旱、高溫和寒冷等非生物逆境具有較好抗性，是開(kāi)展小麥抗病、抗逆、耐瘠薄、早熟和高產(chǎn)育種的重要種質(zhì)資源[20]。

濱麥 [Leymusmollis（Trin）Hara，2n=4x=28，NsNsXmXm]是小麥族大麥亞族賴草屬的一個(gè)多年生異花授粉植物[21]，具有根系發(fā)達(dá)、莖稈粗壯、大穗多花、抗旱耐鹽堿、抗多種細(xì)菌和真菌病害等優(yōu)良特性。在濱麥基因組中，Ns基因組來(lái)自新麥草屬，而Xm基因組的來(lái)源目前尚未確定。

簇毛麥（DasypyrumvillosumL.，2n=2x=14，VV）為一年生異花授粉植物（圖1c），主要分布于地中海的東北部（從法國(guó)南部到里海）、亞洲西南部、俄羅斯和高加索地區(qū)，可以在惡劣和潮濕環(huán)境中生長(zhǎng)[22]。簇毛麥對(duì)許多生物脅迫（如抗白粉、條銹、稈銹、小麥條狀花葉病毒病和癭螨等多種小麥主要病蟲(chóng)害）和非生物脅迫（如耐寒、耐鹽和抗旱等）具有較強(qiáng)抗性，同時(shí)具有分蘗力強(qiáng)、生長(zhǎng)繁茂、多小花和籽粒蛋白質(zhì)含量高等農(nóng)藝和生物學(xué)性狀[23]。因此，簇毛麥?zhǔn)艿叫←溣N家的廣泛關(guān)注，被看作是小麥遺傳改良的潛在優(yōu)良基因資源，具有很大的利用價(jià)值。到目前為止，已經(jīng)收集了超過(guò)300份不同來(lái)源的簇毛麥種質(zhì)資源[24]，其中5個(gè)來(lái)源的簇毛麥（分別命名為簇毛麥#1、簇毛麥#2、簇毛麥#3、簇毛麥#4和簇毛麥#5）中的部分優(yōu)良基因已引入小麥遺傳背景[25]。

大麥（HordeumvulgareL.，2n=2x=14，HH）具有早熟、多花多粒、抗鹽堿、抗穗發(fā)芽和賴氨酸含量高等優(yōu)良性狀（圖1d），適宜晚播，受干熱風(fēng)影響小，對(duì)小麥黃矮病、白粉病和銹病等表現(xiàn)較高抗性[26]。利用小麥與大麥遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)可以將這些有益基因?qū)胄←?，拓寬小麥遺傳變異，進(jìn)而培育出適應(yīng)生產(chǎn)需要的優(yōu)良小麥新品種[27]。20世紀(jì)70年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)小麥與大麥雜交進(jìn)行了廣泛研究，獲得了一些小大麥雜種及其后代[28]。但是，隨著小麥生產(chǎn)水平的提高，需要不斷創(chuàng)制新的異附加系、異代換系和易位系，以滿足不同地區(qū)小麥育種對(duì)種質(zhì)資源的需要。

圖1 普通小麥的幾個(gè)近緣種屬成株期Fig.1 Growth performance of several relative species of common wheat at adult stage

2 將優(yōu)良外源基因引滲到小麥基因組中的主要技術(shù)及其特點(diǎn)

加強(qiáng)小麥次級(jí)基因庫(kù)的挖掘，可以更好地將其中的優(yōu)良基因應(yīng)用于小麥育種工作中，擴(kuò)大小麥可用遺傳變異的來(lái)源。小麥?zhǔn)嵌啾扼w物種，具有很好的遺傳緩沖性，容易接納來(lái)自近緣種屬的染色體。但是整條外源染色體的導(dǎo)入在轉(zhuǎn)入近緣種屬目標(biāo)基因的同時(shí)，也轉(zhuǎn)入了近源種屬的不良基因，并缺失了小麥的部分基因，由于2個(gè)物種染色體間不能完全互補(bǔ)造成產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差和生長(zhǎng)發(fā)育異常等問(wèn)題[2]，所以，在小麥與近緣種屬雜交培育附加系和代換系的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步利用組織培養(yǎng)、Ph1b基因突變體、輻射誘變處理和殺配子等技術(shù)獲得臂間易位系或小片段易位系是利用近緣種屬優(yōu)良基因的最佳方式。

在離體培養(yǎng)的植物細(xì)胞中，染色體對(duì)培養(yǎng)基中的化學(xué)成分比較敏感，容易發(fā)生斷裂和結(jié)構(gòu)變異。染色體變異的頻率與培養(yǎng)時(shí)間有較大關(guān)系，需要對(duì)小麥愈傷組織進(jìn)行多次繼代培養(yǎng)誘導(dǎo)易位系。但培養(yǎng)時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)影響小麥愈傷組織的胚性，降低植株再生效率，一般繼代培養(yǎng)以2～3次為宜。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，組織培養(yǎng)誘導(dǎo)小麥無(wú)性系變異的頻率僅為0.5%左右，需要大量獲得再生植株[23]。利用組織培養(yǎng)產(chǎn)生染色體結(jié)構(gòu)變異的特點(diǎn)，創(chuàng)制含有目標(biāo)基因的染色體易位系材料，是將外源染色體上優(yōu)良基因用于小麥育種的有效方法。然而，組織培養(yǎng)誘導(dǎo)的易位一般都是臂間易位，很難誘導(dǎo)染色體小片段易位。

小麥Ph1基因控制同源染色體在減數(shù)分裂中期的嚴(yán)格配對(duì)，抑制部分同源染色體和非同源染色體間的配對(duì)、交換和重組，保證小麥染色體的遺傳穩(wěn)定性和完整性，減少非整倍體的發(fā)生。欲將外源染色體片段引入小麥染色體組中，就需要打破小麥這種自身防御功能，使外源染色體可以與小麥中的部分同源染色體發(fā)生重組[29]。小麥ph1b突變體中的Ph1基因缺失，近緣種屬的染色體能夠與小麥中的部分同源染色體在減數(shù)分裂中期配對(duì)，進(jìn)而發(fā)生交換和重組[30-31]，將外源染色體上的優(yōu)良基因轉(zhuǎn)移到小麥染色體上，但是，小麥ph1b突變體與攜帶外源染色體的代換系或附加系雜交后，Ph1位點(diǎn)的ph1b基因呈雜合狀態(tài)，降低了ph1b基因的作用和部分同源染色體配對(duì)的效率，需要在雜交后代中選擇ph1b純合且含有單條外源染色體的個(gè)體，然后在其自交后代中篩選小片段易位系。

物理輻射如γ射線和X射線能夠造成小麥染色體及其部分同源的外源染色體斷裂，染色體修復(fù)后造成小麥染色體與外源染色體片段的重組，進(jìn)而誘導(dǎo)小片段易位的發(fā)生。利用該方法誘導(dǎo)染色體隨機(jī)斷裂和重組效率較高[32]，已廣泛應(yīng)用于小麥染色體工程改良和相關(guān)分子生物學(xué)研究，如將冰草中的目標(biāo)基因轉(zhuǎn)入小麥中培育了多個(gè)小片段易位系[33]，創(chuàng)制了小麥-短穗金絲草代換系中染色體多樣化重排材料[34]，構(gòu)建了小麥-簇毛麥結(jié)構(gòu)畸變文庫(kù)[35]。輻射方法簡(jiǎn)單快速，但誘導(dǎo)易位系隨機(jī)性高，容易引起非補(bǔ)償性易位，丟失重要農(nóng)藝性狀，從而不利于育種應(yīng)用。

殺配子染色體誘導(dǎo)小麥與外源片段易位的機(jī)理是該染色體可以促使異源附加系材料或代換系材料中的外源染色體產(chǎn)生斷裂，進(jìn)而在隨機(jī)拼接的過(guò)程中發(fā)生易位或者缺失等染色體變異類(lèi)型。目前，在柱穗山羊草[Aegilopscylindrica（Host），2n=4x=28，CCDD]、高大山羊草、沙融山羊草 （Aegilops sharonensisEig.，2n=2x=14，SS）、擬斯卑爾脫山羊草、離果山羊草（AegilopstriuncialisL.，2n=4x=28，UUCC）和卵穗山羊草等中發(fā)現(xiàn)了14種殺配子染色體，分屬于不同的部分同源群，大部分分布在第二、三和四部分同源群上。另外，這些殺配子染色體分別屬于不同的基因組，在C、S、S1和Mg基因組上分布較多[36]。通過(guò)殺配子染色體創(chuàng)制染色體結(jié)構(gòu)變異不僅誘導(dǎo)效率高，而且能穩(wěn)定遺傳，該技術(shù)也是產(chǎn)生小麥與近緣植物染色體易位系的常用方法[37]。

3 利用外源種屬優(yōu)良基因?qū)π←湹倪z傳改良

3.1 抗病性狀改良易位系培育

近年來(lái)，白粉病、銹病和赤霉病等病害危害嚴(yán)重，不但降低了小麥產(chǎn)量，也影響了小麥籽粒品質(zhì)。小麥白粉病菌屬子囊菌亞門(mén)布氏白粉菌屬真菌，專(zhuān)性寄生在小麥活體組織上。白粉病在小麥的整個(gè)生長(zhǎng)期都會(huì)產(chǎn)生危害，其寄生后產(chǎn)生的吸器在滲入葉片的表皮細(xì)胞中吸取營(yíng)養(yǎng)，影響小麥的光合作用和新陳代謝，嚴(yán)重時(shí)影響小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和籽粒飽滿度等產(chǎn)量性狀。小麥赤霉病是一種危害全球小麥生產(chǎn)的真菌病害，與葉部病害不同，其直接發(fā)生在小麥花序上，這種感染直接降低了籽粒產(chǎn)量，還導(dǎo)致鐮刀真菌產(chǎn)生的真菌毒素在籽粒中積累，對(duì)人類(lèi)和牲畜的健康造成威脅，雖然通過(guò)育種手段已經(jīng)一定程度地提高了小麥對(duì)赤霉病的抗性，但由于缺乏穩(wěn)定高抗的理想抗源，育種成效沒(méi)有充分顯現(xiàn)[38]。小麥銹菌為氣傳真菌，嚴(yán)重危害小麥生長(zhǎng)，在流行年份可造成小麥大幅度減產(chǎn)。盡管化學(xué)藥劑能夠控制白粉病、銹病和赤霉病等的發(fā)生程度，但過(guò)量使用農(nóng)藥會(huì)造成環(huán)境污染和有害物質(zhì)殘留，并導(dǎo)致病原菌產(chǎn)生抗性。因此，培育對(duì)上述病害高抗的小麥品種是經(jīng)濟(jì)環(huán)保的策略。

目前，許多近緣種屬中的抗病基因已經(jīng)轉(zhuǎn)移到小麥基因組中（表1）。通過(guò)小麥和黑麥雜交創(chuàng)制了T1BL·1RS易位系，將1RS上的抗白粉病基因Pm8引入小麥中[39]，抗白粉病基因Pm17也來(lái)源于黑麥1RS染色體，后來(lái)證明兩者為等位基因[40]。國(guó)內(nèi)外利用T1BL·1RS易位系培育了眾多小麥品種，在小麥生產(chǎn)中發(fā)揮了突出作用。通過(guò)四倍體硬粒小麥與簇毛麥雜交和染色體加倍獲得硬簇雙二倍體，然后利用硬簇雙二倍體與小麥雜交及多次回交，結(jié)合白粉病抗性鑒定、細(xì)胞遺傳學(xué)鑒定、分子標(biāo)記鑒定和花藥培養(yǎng)等技術(shù)，分別將源自簇毛麥#2和簇毛麥#4中6VS上的抗白粉基因Pm21及PmV引入了小麥，創(chuàng)制了T6AL·6VS易位系、T6DL·6VS易位系和部分小片段易位系[41]，這些易位系對(duì)目前所有的白粉病菌生理小種表現(xiàn)為免疫或高抗；進(jìn)一步利用上述易位系培育了揚(yáng)麥18、揚(yáng)麥22、石麥14、蘭天27、金禾9123和內(nèi)麥836等小麥新品種，在生產(chǎn)上大面積推廣種植。另外，在不同來(lái)源的簇毛麥中還定位到了抗白粉病基因Pm55、Pm62和Pm67。其中，Pm55位于簇毛麥5VS染色體上，表現(xiàn)為苗期感病，成株期葉片抗病，莖部和穗部感病；Pm62位于簇毛麥2VL染色體上，表現(xiàn)為苗期感病，成株期抗?。籔m67位于簇毛麥1VS染色體上，表現(xiàn)為苗期抗病，成株期葉鞘和穗部抗病，葉片輕度感病，屬于組織差異類(lèi)型的抗病基因。在創(chuàng)制硬簇雙二倍體5V、2V和1V附加系及代換系的基礎(chǔ)上，利用自發(fā)易位方式培育了農(nóng)藝性狀優(yōu)良的抗白粉病易位系T5AL·5VS、T2BS·2VL和T1DL·1VS[24，42-43]。利用小麥與高大山羊草#7雜交并用小麥多代回交，后代中白粉病抗性鑒定結(jié)合4B和4Sl特異分子標(biāo)記篩選，獲得的攜帶Pm66基因的T4SlS·4BL易位系TA3465對(duì)Y02、Y03和Y15等16個(gè)白粉病菌小種具有抗性[44]。

表1 近緣種屬抗病基因引入小麥情況Table 1 Summary for the introgression of disease resistance genes into wheat from its alien species

利用攜帶抗銹病基因的三芒山羊草與小麥雜交，抗病植株用小麥連續(xù)回交，育成了染色體附加系，發(fā)現(xiàn)附加的三芒山羊草染色體上攜帶抗銹病基因Lr62，其抗病表型明顯與小麥基因組的顯性互補(bǔ)基因有關(guān)，即在Lr62基因單獨(dú)存在時(shí)不抗病，只有在這2個(gè)互補(bǔ)基因共同存在的情況下表現(xiàn)為抗病，對(duì)小麥銹菌的多個(gè)生理小種具有抗性。利用ph1b突變體進(jìn)一步育成了染色體易位系03M119-71A，其中的外源染色體取代了6AS整臂和6AL近端部分。易位系03M119-71A除了攜帶Lr62外，還攜帶苗期抗條銹病基因Yr42[45]。利用小麥與華山新麥草雜交及多代回交，培育了一些染色體異附加系，進(jìn)行了詳細(xì)的細(xì)胞遺傳學(xué)研究[46]。隨后，培育了小麥-華山新麥草的中間材料H8911，該材料具有49條染色體；用H8911作供體，獲得了13個(gè)小麥-華山新麥草抗全蝕病新種質(zhì)，其中，1個(gè)附加系表現(xiàn)近高度抗病性，6個(gè)附加系、3個(gè)代換系和3個(gè)易位系材料表現(xiàn)出中度抗病性[47]。另外一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，小麥-華山新麥草3Ns染色體單體附加系PW11及其衍生的二體附加系PW11-2、3Ns（1B）代換系PW11-5、3NsS·3BL末端小片段易位系PW11-8抗小麥條銹病菌小種CYR32[48]。利用小麥-華山新麥草雜交后染色體加倍的八倍體材料PHWSA（AABBDDNsNs）與小麥雜交，然后回交1次、自交5次，在BC1F5群體中獲得了1個(gè)華山新麥草未知染色體小片段易位到小麥5DS染色體近著絲粒區(qū)域的易位系K-13-835-3，該易位系高抗小麥條銹病[49]。

Fhb6是從多年生披堿草中發(fā)現(xiàn)的抗赤霉病基因，利用小麥與多年生披堿草雜交和回交，獲得了DA1Ets#1二體附加系，然后，利用ph1b突變體與附加系雜交，培育了T1AS·1Ets#1S易位系，其在田間條件下對(duì)赤霉病表現(xiàn)出一定抗性[50]。長(zhǎng)穗偃麥草是小麥抗赤霉病育種最理想的抗源。利用小麥-長(zhǎng)穗偃麥草7D/7E異代換系構(gòu)建的作圖群體，對(duì)長(zhǎng)穗偃麥草中的抗赤霉病基因進(jìn)行了精細(xì)定位。通過(guò)篩選BAC文庫(kù)，構(gòu)建抗病親本物理圖譜，將該基因鎖定在245kb的物理區(qū)間內(nèi)，并獲得唯一表達(dá)的候選基因，功能注釋為谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶（Gluthanione S-transferase）；進(jìn)一步通過(guò)BMSV誘導(dǎo)的基因沉默、創(chuàng)制TILLING突變體和轉(zhuǎn)基因過(guò)表達(dá)技術(shù)等驗(yàn)證了該基因的功能，確認(rèn)其為Fhb7。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)hb7是從內(nèi)生真菌水平轉(zhuǎn)移到長(zhǎng)穗偃麥草7el2L染色體上的抗赤霉病基因，目前培育了多個(gè)小麥-長(zhǎng)穗偃麥草T7DS·7el2L易位系，對(duì)赤霉病表現(xiàn)出較好的抗性。由于易位系中長(zhǎng)穗偃麥草7el2L染色體與較差的產(chǎn)量性狀相關(guān)聯(lián)，不利于易位系在育種中應(yīng)用，進(jìn)一步利用ph1b突變體與T7DS·7el2L易位系雜交，已經(jīng)獲得攜帶Fhb7抗赤霉病基因及農(nóng)藝性狀優(yōu)良的小片段易位系，開(kāi)發(fā)了跟蹤檢測(cè)小片段易位系的分子標(biāo)記[51]。

3.2 產(chǎn)量性狀改良易位系培育

小麥產(chǎn)量性狀由多種因素決定，包括旗葉大小、株高、穗長(zhǎng)、穗數(shù)，穗粒數(shù)和千粒重等，從近緣種屬中引入相關(guān)基因也可以改變小麥上述部分產(chǎn)量性狀，如將冰草6P、高大山羊草6S1#3、單芒山羊草4N、簇毛麥6V#3、大麥4H和7H等外源染色體轉(zhuǎn)入小麥后增加了旗葉寬度；將濱草2Ns、西爾斯山羊草1SS#1、二芒羊草2Mbi#1、擬斯卑爾脫山羊草2Sg#3和粗穗披堿草1Ht等外源染色體引入小麥后降低了株高；將簇毛麥2V#3、粗穗披堿草5Ht、大麥4H、黑麥4R和長(zhǎng)穗偃麥草3E等外源染色體引入小麥后增加了穗長(zhǎng)；將纖毛披草堿屬7SC和7YC等外源染色體引入小麥后增加了千粒重[83]。對(duì)華山新麥草未知染色體小片段與小麥5DS染色體近著絲粒區(qū)域的易位系K-13-835-3進(jìn)行的農(nóng)藝性狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)，K-13-835-3的穗粒數(shù)與親本川麥16相比顯著增加[49]。

黑麥?zhǔn)歉牧夹←湲a(chǎn)量性狀、抗病性和抗逆性最為成功的近緣種，尤其是利用小麥與黑麥雜交培育的T1BL·1RS易位系為小麥增產(chǎn)做出了突出貢獻(xiàn)[84]。在中國(guó)1980-2004年育成的小麥品種中，38%的品種含有T1BL·1RS易位染色體；在1960-2007年北方冬麥區(qū)育成小麥品種中，含有T1BL·1RS易位染色體的品種更是占到了42.6%。相比其他小麥品種，攜帶T1BL·1RS易位染色體的小麥品種表現(xiàn)出良好的穩(wěn)產(chǎn)性和適應(yīng)性，千粒重、單株穗數(shù)、穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量增加，株高降低，生育期縮短[85-86]。

利用小麥與長(zhǎng)穗偃麥草遠(yuǎn)緣雜交，在回交和自交后代中2個(gè)物種的染色體發(fā)生自然易位，育成了小偃6號(hào)等易位系品種。在小偃6號(hào)中，1A、2D、3B、4D和6A染色體上存在相互易位，還有2個(gè)尚未定位的臂間倒位，使得外源染色體片段所在的染色體臂無(wú)法確定，但發(fā)現(xiàn)1AL、2AS、5AS、6AS和7BS這5個(gè)染色體臂中至少有2個(gè)涉及外源染色體片段，復(fù)雜的遺傳學(xué)背景賦予了小偃6號(hào)廣泛的適應(yīng)性[87]，另外，由于其具有矮稈、早熟、優(yōu)質(zhì)、分蘗能力強(qiáng)、葉片小而上舉、功能期長(zhǎng)、成穗率高（每畝穗數(shù)40萬(wàn)以上）、籽粒灌漿速度快、籽粒飽滿和千粒重高等優(yōu)點(diǎn)，20世紀(jì)80年代初開(kāi)始推廣，表現(xiàn)豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，種植面積逐年擴(kuò)大，1985年已經(jīng)在我國(guó)9個(gè)省種植，面積達(dá)1000萬(wàn)畝以上，至今仍然在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。利用小偃6號(hào)作為親本已經(jīng)培育了多個(gè)衍生品種，其作為骨干親本，已經(jīng)培育了陜229、陜213、西農(nóng)881和西農(nóng)979等50多個(gè)小麥品種，其中，西農(nóng)979已成為我國(guó)黃淮麥區(qū)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、早熟、耐寒及兼抗赤霉病的主推小麥新品種。利用特異分子標(biāo)記的鑒定結(jié)果表明，小偃6號(hào)和西農(nóng)979攜帶十倍體長(zhǎng)穗偃麥草7E染色體上的遺傳物質(zhì)[18]。

冰草與小麥親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，不利于將其中的優(yōu)良性狀引入到小麥中。研究者在親本選配的基礎(chǔ)上，將小麥與四倍體冰草雜交，然后采用化學(xué)試劑處理和雜種幼胚拯救等技術(shù)，獲得了雜種植株，進(jìn)一步通過(guò)回交和自交，創(chuàng)制了一系列小麥-冰草二體附加系、代換系和易位系[88]。為了更好地將冰草中的產(chǎn)量基因用于小麥育種，利用γ射線輻射涉及冰草6P染色體的小麥-冰草易位系，培育了Ti1AS-6PL-1AS·1AL小片段易位系，開(kāi)發(fā)了多個(gè)跟蹤檢測(cè)6P染色體不同區(qū)段的分子標(biāo)記，進(jìn)一步培育了普冰143、普冰9946和普冰701等小麥新品種，并在陜西等地區(qū)推廣種植。在田間種植條件下，小片段易位系表現(xiàn)千粒重高和穗粒數(shù)多，表明冰草6P染色體插入片段上存在千粒重和穗粒數(shù)的正調(diào)控因子，有助于改良小麥穗部性狀和產(chǎn)量[89-90]。

3.3 品質(zhì)性狀改良易位系培育

研究[91-92]發(fā)現(xiàn)，在高大山羊草1SlL染色體上存在2個(gè)高分子量麥谷蛋白亞基編碼基因1Sx2.3和1Sy16，以及1個(gè)S-型低分子量麥谷蛋白亞基編碼基因，小麥-高大山羊草1Sl（1B）代換系的面包品質(zhì)顯著優(yōu)于背景親本中國(guó)春。本實(shí)驗(yàn)室以小麥-高大山羊草1Sl（1B）代換系為父本與小麥品種Westonia進(jìn)行雜交，對(duì)授粉15d的F1雜種幼胚進(jìn)行組織培養(yǎng)，對(duì)產(chǎn)生的愈傷組織進(jìn)行2次繼代培養(yǎng)，然后對(duì)愈傷組織進(jìn)行分化培養(yǎng)，獲得了再生植株。利用小麥和高大山羊草第一部分同源群染色體特異的分子標(biāo)記對(duì)再生植株自交后代進(jìn)行分子檢測(cè)，在TC2-TC4群體中獲得了小麥-高大山羊草1SlS·1BL純合易位系和1SlL·1BS純合易位系，易位系誘導(dǎo)效率為0.1%～0.3%。利用SDS-PAGE技術(shù)對(duì)1SlL·1BS易位系中HMW-GS組成進(jìn)行鑒定，結(jié)果表明1SlL染色體上的1Sx2.3和1Sy16基因均正常表達(dá)。對(duì)1Sl/1B兩類(lèi)易位系進(jìn)行的面包品質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)，1SlL·1BS易位系的面團(tuán)強(qiáng)度和面筋強(qiáng)度弱于對(duì)照，而1SlS·1BL易位系的面團(tuán)強(qiáng)度和面筋強(qiáng)度要強(qiáng)于對(duì)照[93]。

花青素是一類(lèi)水溶性色素，具有抗炎、抗突變、抗癌和抗菌等活性，對(duì)人類(lèi)飲食和健康非常重要。大多數(shù)小麥品種籽粒中幾乎不含有花青素，但偃麥草屬、山羊草屬、黑麥屬和大麥屬部分品種的籽粒中含有較高的花青素。例如，在小麥-長(zhǎng)穗偃麥草4Ag（4D）二體代換系藍(lán)58中發(fā)現(xiàn)其糊粉層呈現(xiàn)藍(lán)色。由于長(zhǎng)穗偃麥草4Ag染色體攜帶較差的農(nóng)藝性狀基因，利用射線處理藍(lán)58，獲得了具有4AgL染色體不同片段的T4DS-4DL·4AgL易位系材料。進(jìn)一步利用細(xì)胞遺傳學(xué)和分子標(biāo)記分析技術(shù)，將藍(lán)?；蚨ㄎ辉?AgL染色體上FL 0.75～0.89區(qū)間[94]。

3.4 生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)易位系培育

小麥?zhǔn)且荒晟魑?，需要周而?fù)始的種植，不僅增加了機(jī)械作業(yè)，消耗了大量人力，而且造成了環(huán)境污染和土壤流失。培育多年生小麥來(lái)解決這些問(wèn)題一直是小麥育種家的愿望。研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)穗偃麥草（Thinopyrumelongatum，2n=2x=14，EE）具有多年生叢生特性，與小麥有密切的親緣關(guān)系。利用長(zhǎng)穗偃麥草作父本與小麥雜交，經(jīng)多代回交后獲得了一套含有長(zhǎng)穗偃麥草1E-7E染色體的二體附加系，進(jìn)一步檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，中國(guó)春-長(zhǎng)穗偃麥草4E附加系的再生能力強(qiáng)，認(rèn)為長(zhǎng)穗偃麥草4ES染色體上含有多年生基因[95]?？赏@得涉及長(zhǎng)穗偃麥草4ES染色體或攜帶多年生基因的小片段的易位系，培育多年生小麥品種，以便在生產(chǎn)中應(yīng)用。

另外，小麥成熟期經(jīng)常遇到降雨連綿的天氣和潮濕的環(huán)境，如果收獲不及時(shí)，很容易造成小麥穗發(fā)芽的問(wèn)題。穗發(fā)芽嚴(yán)重影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)，導(dǎo)致產(chǎn)量降低、加工品質(zhì)變劣、不耐儲(chǔ)藏和出苗率下降。鑒定發(fā)現(xiàn)，大麥2H染色體上存在編碼α-淀粉酶抑制劑的Isa基因。將小麥-大麥2H（2A）代換系與小麥雜交，對(duì)雜種幼胚誘導(dǎo)的愈傷組織進(jìn)行3次繼代培養(yǎng)促進(jìn)染色體結(jié)構(gòu)變異，然后分化再生植株，進(jìn)一步利用分子標(biāo)記和染色體原位雜交從再生植株SC4-SC5后代中篩選到了T2AS·2HL易位系，為培育抗穗發(fā)芽小麥品種奠定了基礎(chǔ)[96]。本實(shí)驗(yàn)室利用小麥-大麥2H代換系與小麥-中間偃麥草2Ai代換系雜交，利用染色體特異標(biāo)記對(duì)雜種F2-F4植株進(jìn)行篩選，結(jié)合染色體原位雜交鑒定，創(chuàng)制了異源三屬第二部分同源群雙代換聚合體[97]。目前正在利用組織培養(yǎng)無(wú)性系變異途徑誘導(dǎo)異源三屬第二部分同源群染色體結(jié)構(gòu)變異，擬進(jìn)一步培育兼抗穗發(fā)芽和黃矮病的易位系。

目前，山羊草屬中的多個(gè)殺配子基因在小麥遺傳育種研究中得以利用，其中，2C染色體上的殺配子基因的應(yīng)用最為廣泛。利用中國(guó)春-卵穗山羊草2C染色體二體附加系誘導(dǎo)小麥與中間偃麥草、冰草染色體間發(fā)生易位，培育了小麥與這些近緣植物的易位系[98]，為小麥染色體工程育種提供了重要橋梁材料。另外，卵穗山羊草含有抗白粉病、葉銹病、條銹病和稈銹病等基因，還具有高蛋白特性，可用于改良小麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)；離果山羊草含有抗白粉病、葉銹病和條銹病等基因，其3C染色體上含有控制不育性狀的基因，對(duì)培育小麥不育系具有利用價(jià)值。

3.5 抗旱性狀改良易位系培育

干旱是制約小麥生產(chǎn)的主要非生物脅迫條件，培育抗旱節(jié)水小麥品種是近年來(lái)小麥育種的主要目標(biāo)之一。小麥近緣種屬中蘊(yùn)藏著豐富的抗旱基因資源。研究表明，野生二粒小麥含有抗旱相關(guān)的基因[99]。從野生二粒小麥中先后獲得了干旱誘導(dǎo)的膜蛋白（transmembrane protein inducible by TNF-α，TMPIT）編碼基因TMPIT1[100]、干旱相應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子（drought-responsive element，DRE）編碼基因DRE[101]以及干旱和滲透脅迫響應(yīng)基因TdAtg8[102]。利用小麥與長(zhǎng)穗偃麥草雜交培育的小偃6號(hào)和小偃22等多個(gè)易位系骨干親本，以及衍生小麥品種西農(nóng)509、西農(nóng)979和西農(nóng)9871等優(yōu)良品種均具有較好的抗旱性[28]。對(duì)小麥-黑麥附加系進(jìn)行的抗旱性鑒定結(jié)果表明，黑麥的3R、5R和7R染色體上可能存在與抗旱性相關(guān)的基因[103]。小麥-黑麥T1BL·1RS易位系與非T1BL·1RS易位系小麥品種相比，根系生物量顯著增加，抗旱性顯著增強(qiáng)[104]。利用小麥與冰草遠(yuǎn)緣雜交培育的易位系小麥品種普冰143和普冰9946等表現(xiàn)為抗旱性強(qiáng)，產(chǎn)量高，適合在旱地種植[105]。

4 外源基因的檢測(cè)及特點(diǎn)

小麥近緣種屬染色體片段導(dǎo)入小麥基因組后，需要對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確鑒定，分析外源染色體片段在小麥遺傳背景中的遺傳狀態(tài)，評(píng)估其遺傳效應(yīng)，為在小麥遺傳改良中的有效利用奠定基礎(chǔ)。因此，采用合適的生物學(xué)技術(shù)或分子生物學(xué)技術(shù)準(zhǔn)確鑒定來(lái)自外源野生物種的目標(biāo)基因引起了科學(xué)家的高度重視。目前，鑒定外源染色體片段的方法主要包括原位雜交（insituhybridization，ISH）、分子標(biāo)記、形態(tài)學(xué)標(biāo)記、細(xì)胞學(xué)標(biāo)記和生化標(biāo)記等，其中，原位雜交和分子標(biāo)記的利用最為普遍。

原位雜交檢測(cè)法是利用熒光標(biāo)記將DNA標(biāo)記成DNA探針，去捕獲生物體內(nèi)能夠與之結(jié)合的靶標(biāo)染色體或DNA片段，進(jìn)而顯示出雜交信號(hào)的檢測(cè)技術(shù)。目前，原位雜交技術(shù)廣泛應(yīng)用于檢測(cè)物種之間的親緣關(guān)系和進(jìn)化關(guān)系，以及鑒定易位系材料、代換系材料和附加系材料。原位雜交又細(xì)分為基因組原位雜交（genomicinsituhybridization，GISH）和熒光原位雜交（fluorescenceinsituhybridization，F(xiàn)ISH）?；蚪M原位雜交主要利用外源物種的基因組DNA作為探針，檢測(cè)小麥遺傳背景中外源靶標(biāo)染色體或DNA片段，如鑒定了T4DL·4VS易位系[106]，小麥-冰草1P易位系、2P易位系和6P易位系[107-109]，小麥-簇毛麥T6VS·6AL易位系[41]，小麥-高大山羊草T1BL·1SlS易位系[93]等。熒光原位雜交主要利用熒光標(biāo)記的DNA片段為探針，與細(xì)胞中的靶標(biāo)染色體或目標(biāo)DNA片段特異性結(jié)合，通過(guò)其產(chǎn)生的熒光信號(hào)判斷外源染色體片段的存在及位置[110]。熒光原位雜交技術(shù)所使用的探針類(lèi)型大多是一些重復(fù)序列，不同于基因組原位雜交技術(shù)。來(lái)源于粗山羊草的重復(fù)序列As1[111]能夠特異鑒定小麥中的所有D組染色體，來(lái)源于大麥的重復(fù)序列HvG39[112]和來(lái)自黑麥的重復(fù)序列c119.2[113]能夠區(qū)分所有的B組染色體。利用熒光原位雜交技術(shù)還可以準(zhǔn)確鑒定通過(guò)轉(zhuǎn)基因手段轉(zhuǎn)入小麥中的外源基因。

原位雜交技術(shù)識(shí)別外源染色體非常直觀，但不適用于確定小麥和其外源種屬易位系中易位片段的準(zhǔn)確位置，特別是確定通過(guò)輻射誘導(dǎo)獲得的小片段易位系的染色體定位，針對(duì)外源染色體開(kāi)發(fā)，均勻分布的分子標(biāo)記是行之有效的方法。分子標(biāo)記對(duì)于同種生物體來(lái)說(shuō)，是一段可以遺傳的并且可以檢測(cè)到的DNA序列；對(duì)于不同種生物來(lái)說(shuō)，是能夠反映出不同種生物間差異的一段特異性DNA序列。利用分子標(biāo)記對(duì)小麥基因組中的外源DNA片段進(jìn)行鑒定，操作步驟簡(jiǎn)單，不受環(huán)境以及基因型的影響。通過(guò)開(kāi)發(fā)小麥近緣種屬的特異分子標(biāo)記，可以快速準(zhǔn)確且有效地鑒定小麥基因組中的外源染色體片段。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序可以快速獲得大量的基因表達(dá)序列，在分子標(biāo)記開(kāi)發(fā)方面的應(yīng)用越來(lái)越多，SSR、SNP和EST-PCR標(biāo)記是利用轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)最多的3類(lèi)標(biāo)記，目前，利用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了大麥和簇毛麥等近緣種屬染色體區(qū)段特異的分子標(biāo)記[114]。代程等[115]利用冰草轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)了130個(gè)可以鑒定小麥背景下6P染色體的特異標(biāo)記。陳士強(qiáng)等[116]利用SLAF-seq技術(shù)，分別開(kāi)發(fā)了20個(gè)長(zhǎng)穗偃麥草1E和7E染色體特異的分子標(biāo)記。Li等[117]利用簇毛麥#4的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)了25個(gè)6V#4S特異的分子標(biāo)記，部分標(biāo)記可以用來(lái)區(qū)分小麥遺傳背景中的簇毛麥6V#2S和6V#4S染色體。Liu等[77]利用高大山羊草的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)了134個(gè)高大山羊草各個(gè)染色體臂特異的分子標(biāo)記，并鑒定出了3個(gè)小麥-高大山羊草T1BL·1SlS易位系。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序開(kāi)發(fā)的分子標(biāo)記具有多態(tài)率高、特異性強(qiáng)和成本低等特點(diǎn)，豐富了開(kāi)發(fā)植物染色體特異分子標(biāo)記的技術(shù)方法。

5 存在問(wèn)題和展望

利用染色體工程技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)都可以將外源種屬中的優(yōu)良基因引入到小麥基因組中。通過(guò)染色體工程技術(shù)獲得的易位系材料可以直接應(yīng)用于小麥育種和生產(chǎn)，不需要安全性評(píng)價(jià)的環(huán)節(jié)。但染色體工程培育的材料中外源DNA片段太大，在導(dǎo)入優(yōu)良基因的同時(shí)也導(dǎo)入了小麥改良不必要的基因，并缺失了小麥生長(zhǎng)發(fā)育所需要的基因。所以，獲得含有目標(biāo)基因的臂間易位系后，需要用物理輻射或ph1b突變體繼續(xù)對(duì)易位系進(jìn)行改良，創(chuàng)制小片段易位系或只有目標(biāo)基因發(fā)生交換的重組個(gè)體。例如，Chen等[41]利用γ射線處理小麥-簇毛麥T6AL·6VS易位系，獲得了小片段漸滲系92R089等，其白粉病抗性與T6AL·6VS易位系相同，但農(nóng)藝性狀顯著改進(jìn)；Zhang等[89]利用γ射線處理小麥冰草Ti1AS-6PL-1AS·1AL易位系，其存在千粒重和穗粒數(shù)的正調(diào)控基因，對(duì)小麥產(chǎn)量育種有重大作用。利用ph1b突變體可以誘導(dǎo)易位染色體上外源染色體片段與其部分同源染色體片段的配對(duì)，將目標(biāo)基因交換到小麥染色體上。但ph1b突變體與易位系雜交后，合子細(xì)胞中仍然存在來(lái)自易位系的Ph1基因，ph1b突變體的作用不能充分發(fā)揮，具有部分同源關(guān)系的染色體臂的配對(duì)機(jī)會(huì)降低。Bhullar等[118]通過(guò)構(gòu)建分離群體，克隆了小麥Ph1位點(diǎn)的Ph1（C-Ph1）基因，利用VIGS和轉(zhuǎn)基因技術(shù)證明C-Ph1基因瞬時(shí)和穩(wěn)定沉默后顯著促進(jìn)了部分同源染色體配對(duì)。Rey等[119]利用RNA-seq分析EMS突變體庫(kù)，鑒定到小麥Ph1位點(diǎn)的ZIP4基因與部分同源染色體配對(duì)有關(guān)，認(rèn)為ZIP4基因就是Ph1基因。故此，利用CRISPR/Cas9技術(shù)編輯易位系中的C-Ph1基因或ZIP4基因，獲得易位系ph1或zip4突變體，然后用易位系ph1或zip4突變體與ph1b突變體雜交，在后代中選擇僅含有目標(biāo)基因的植株，將具有很好的應(yīng)用前景[118-119]。

最近，本實(shí)驗(yàn)室利用細(xì)胞工程技術(shù)將高大山羊草1SlL攜帶的高分子量麥谷蛋白亞基編碼基因1Sx2.3和1Sy16以T1SlL·1BS染色體易位方式轉(zhuǎn)入小麥，同時(shí)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將1Sx2.3基因轉(zhuǎn)入小麥。通過(guò)品質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因材料的面包加工品質(zhì)優(yōu)于易位系材料（資料待發(fā)表），原因是轉(zhuǎn)基因材料除了含有1Sx2.3基因外，仍然含有小麥1BL上的2個(gè)高分子量麥谷蛋白亞基編碼基因，籽粒蛋白中高分子量麥谷蛋白亞基數(shù)量增加，而易位系材料雖然含有1Sx2.3和1Sy16基因，但丟失了小麥1BL上的2個(gè)高分子量麥谷蛋白亞基編碼基因，籽粒蛋白中高分子量麥谷蛋白亞基數(shù)量沒(méi)有增加。由此可見(jiàn)，轉(zhuǎn)基因方式比易位系方式在改良小麥性狀方面具有一定優(yōu)勢(shì)。然而，采用轉(zhuǎn)基因方式的前提條件是精細(xì)定位并克隆到近緣種屬中的目標(biāo)基因，但近緣種屬中的絕大多數(shù)目標(biāo)基因還沒(méi)有被克隆，還需要加強(qiáng)這方面的工作。另外，轉(zhuǎn)基因小麥材料的應(yīng)用需要嚴(yán)格的安全性評(píng)價(jià)，需要從轉(zhuǎn)基因小麥中剔除編碼抗生素和除草劑抗性的選擇標(biāo)記基因，培育無(wú)篩選標(biāo)記和多余載體骨架序列的轉(zhuǎn)基因植株[120]。

近年來(lái)，借助組織培養(yǎng)、ph1b突變體、輻射誘變處理和殺配子等技術(shù)已經(jīng)將小麥近緣種屬中的一些優(yōu)良基因引滲到了小麥染色體上，拓寬了小麥改良的遺傳基礎(chǔ)，并培育了部分具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和抗病等性狀的小麥品種。尤其重要的是，在長(zhǎng)穗偃麥草7E染色體上鑒定并克隆了抗赤霉病新基因Fhb7，已經(jīng)培育了農(nóng)藝性狀優(yōu)良的小片段易位系，正在用于小麥抗赤霉病育種工作[80]，將改善我國(guó)長(zhǎng)江中下游小麥被鐮刀菌毒素污染的現(xiàn)狀。業(yè)已發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)穗偃麥草4ES染色體上存在與多年生性狀有關(guān)的再生基因，將攜帶該基因的染色體片段易位到小麥中，或精細(xì)定位并克隆該基因后轉(zhuǎn)入小麥，培育多年生小麥品種，將有效緩解我國(guó)農(nóng)業(yè)用水短缺的問(wèn)題。

到目前為止，雖然限制種間雜交和外源基因?qū)氲闹饕系K已經(jīng)克服，但導(dǎo)入優(yōu)良外源基因的同時(shí)導(dǎo)入了遺傳連鎖的有害性狀（即連鎖阻力），并導(dǎo)致產(chǎn)量性狀的降低，這仍然是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。根據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，從近緣種屬引入到小麥的基因以抗病基因居多，約占小麥基因庫(kù)中收錄的抗葉銹基因、白粉病基因和條銹病基因數(shù)量的50%以上，由于病原菌的不斷變異，引入小麥中的部分抗病基因已經(jīng)對(duì)一些致病小種喪失了抗性，需要從近緣種屬中繼續(xù)挖掘新的抗病基因，同時(shí)，將多個(gè)抗性基因聚合，培育對(duì)病害混合小種具有抗性的超級(jí)抗病品種。近年來(lái)，小麥熱脅迫、全蝕病和紋枯病等問(wèn)題越來(lái)越突出，新病害（如莖基腐病）不斷出現(xiàn)，也需要從近緣種屬中尋找耐熱、抗全蝕病、抗紋枯病和抗莖基腐病等基因，利用染色體工程和基因工程等途徑轉(zhuǎn)入小麥，以解決小麥生產(chǎn)中的老問(wèn)題，適應(yīng)小麥育種的新需求。