提高冬小麦花粉植株H2代纯系率的研究

自70年代初我国冬小麦花培首次突破以来,花药愈伤组织的诱导率和绿苗分化率有了很大提高,越来越多的单位应用这一技术培育新品种(系)在生产上应用。但花粉植株在H_2代纯合度情况较少报道。胡含对花粉植株的株高、穗形、芒性、粒色、孕性、春冬性6个性状的研究表明有10.8％的株系发生分离。其他研究单位也都是H_1代按株系收获,H_2代按株系田间混种收获考种。这种H_2代按株系种植的方式,特别是在花药诱导愈伤组织或再分化绿苗发生分离时,是否会导致较高的株系分离率?如按穗系种植是否可减少分离率?还未见报道。本研究是探索最大限度地提高花粉植株H_2代的纯系率,保证不丢失优良单株的H_2代田间种植和选择方法。     

大豆杂交种与亲本间SSR标记鉴定和F1育性表现研究及应用

利用SSR标记技术和I_2-KI染色法指导大豆杂交种的选育。针对大豆杂交种的育种特点,以课题组的不育系与恢复系为材料,用SSR分子标记技术,筛选出20对SSR标记,呈现出多态性,用20对SSR标记对不育系JLSXCMS1,恢复系中119-99及两者的杂交组合JLSXCMS1×中119-99 (定名为优势豆-A-5)进行亲子鉴定研究,鉴定制种生产的杂交种是否为真杂交种;用I_2-KI染色法对杂交组合JLSXCMS1×中119-99的F_1育性表现进行研究,检验是否符合"三系"大豆杂交种育性要求,保证杂交种正常结实,保证杂交种达到大豆杂交种种子质量标准。结果表明,14对SSR标记对不育系JLSXCMS1,恢复系中119-99具有多态性,优势豆-A-5的带型在9对SSR标记位点均为亲本JLSXCMS1和中119-99的互补带型,9对SSR标记为优势豆-A-5的亲子鉴定标记;花期花粉育性用I_2-KI染色法镜检,JLSXCMS1不育系通过多代回交育成,2010、2011、2012年镜检花粉平均败育率为99.999 2%,成熟期植株表现全部不育。优势豆-A-5可育花粉占花粉总数为48.0%～61.4%,成熟期植株全部正常结实。在SSR标记及F_1花粉育性鉴定技术指导下,育成杂交种优势豆-A-5,2019年通过山西省农作物品种审定委员会审定(晋审豆20190002)。     

利用CRISPR/Cas9基因编辑系统创制新型水稻温敏雄性核不育系

为迅速获得优良的温敏雄性核不育(TGMS)系,本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑系统对一份优良的水稻品系GXU41的TMS5基因上2个靶点进行编辑,对编辑植株进行靶点突变检测,筛选无外源DNA的编辑TGMS系,并进行育性转换、农艺性状和米质分析评价。结果共获得12株T0代转基因阳性植株,其中靶点1和靶点2的纯合突变率分别为50%和58.4%,一个或两个靶点为纯合突变占83.3%,双纯合突变率达到25%,在T1代中筛选到无外源DNA的TGMS系。与野生型相比,编辑获得的TGMS系GXU41-5S随着温度升高小穗育性和花粉育性逐渐降低,在24℃时均表现完全不育;由于不育效应,GXU41-5S的株高增长和有效穗数增加显著,且GXU41-5S全部米质指标达到优质一等大米的标准要求。本研究证明了CRISPR/Cas9基因编辑系统是快速获得TGMS系有效途径,所创制的TGMS系对选育两系杂交水稻品种具有重要应用价值。     

基于广西普通野生稻染色体单片段代换系的Rf3和Rf4复等位基因的恢复效应分析

本研究以5份广西普通野生稻材料DP15、DP29、DP30、DP50和DP63为供体亲本,以栽培稻品种9311为受体亲本,通过杂交及多代回交获得携带Rf3或Rf4基因座位的染色体单片段代换系8个。进一步将分别携带Rf3和Rf4基因座位的单片段代换系两两杂交、自交,筛选出同时具有这2个基因座位的双片段聚合系2个。通过野败型细胞质不育系(WA-CMS)盟抗A对单片段代换系和双片段聚合系进行恢复力测定。研究结果显示:(1)8个单片段代换系对盟抗A的恢复能力有显著不同:来自DP15的Rf3基因与来自DP15、DP30、DP50和DP63的Rf4基因具有强恢复力,它们的F1植株花粉育性达到86.18%~91.13%;来自DP29的Rf4基因具有较强的恢复力,其F1植株花粉育性为81.21%;来自DP29的Rf3基因具有弱恢复力,其F1植株花粉育性为7.00%;而来自DP30的Rf3基因没有恢复能力,其F1植株花粉育性仅为0.33%。(2)Rf3或Rf4基因的聚合效应在不同供体间表现不同:来自DP29的较强恢复基因(Rf429)与弱恢复基因(Rf329)间聚合呈现显著的累加效应;而来自DP15的2个强恢复基因(Rf315和Rf415)聚合后没有进一步提高恢复能力。研究结果表明,利用广西普通野生稻挖掘育性恢复基因是有效的,获得了多个对野败型细胞质不育系(CMS-WA)盟抗A具有强恢复力的Rf3或Rf4位点复等位基因,可供育种研究利用。     

通过胚胎拯救将野生稻耐旱特性转移到栽培稻进行远缘杂交初探

众所周知,农业用水的缺乏严重影响着世界干旱地区农业的发展,尤其影响着水稻的生产。育出具有耐旱特性的水稻品种从而经济地利用水分是一个重要的课题。前人的研究表明野生稻Oryza属中有许多种具有耐旱性,如果水稻栽培种也具有耐旱性,那将会更能适应环境节约用水,大大地提高水稻的收获面积及适应性。Oryza meridionalis 和Oryza australiensis具有耐旱特性,试验旨在通过远缘杂交将野生稻Oryza meridionalis 和 Oryza australiensis的耐旱特性转移到栽培稻Oryza Sativa。用Oryza meridionalis花粉对Oryza sativa共2419朵小花进行杂交授粉,并对杂交获得的18粒F1代未成熟种子进行了胚胎拯救,最终仅有一粒F1种子发芽并发育成植株,并获得一粒F2代种子,其杂交率为0.46%,萌芽率为50%,F1代杂种的结实率为0.024%;用Oryza australiensis花粉对Oryza sativa共1848朵小花进行杂交授粉,并对杂交获得的48粒F1代未成熟种子进行了胚胎拯救,有11粒F1种子发芽并发育成植株,全部不育,其杂交率为0.60%,萌芽率为31.1%。同时,还对F1代杂种的形态学和农艺学特性进行了观察,最后还讨论了提高杂交率的方法及伪杂种的问题。     

中国首例燕麦雄性不育的发现及遗传鉴定

对1994年发现的我国首例燕麦雄性不育材料进行了特征特性的观察和细胞学鉴定、以及不育性遗传的研究,结果表明:(1)该材料不育度为100%,属“无花粉型”的雄性不育,不育株小抱子败育发生在四分体形成后期到花粉粒形成早期阶段。(2)不育株与不同品种测交的F1代,6个组合表现育性恢复,2个组合出现一些完全不育株;恢复育性的植     

(禾鲁)稻与云南稻地方品种亲缘关系的初步研究

穭稻的植株形态及谷粒特性与云南稻的两个粳型地方品种相近,彼此的杂交结实率高于它与籼型品种的杂交结实率。穭稻野生性状较强,在 F_1代中表现显性.F_1植株的花粉育性为1.15—82.1%,与粳型品种杂交时育性较高,又以穭稻为母本时育性高于其反交组合。穭稻种胚酯酶同工酶的酶带与云南稻的粳型品种有些相近。穭稻与云南稻四个品     

水稻披垂叶突变体及其杂交后代耐冷性的鉴定与评价

在云南高海拔冷凉自然条件下对两个粳型水稻披垂叶突变体品系（MR304、MR312）及其与常规品种的杂交后代（F1、F2）进行了苗期耐冷性鉴定,在抽穗期对突变体及其杂交后代的花粉育性类型进行了分析,并在成熟期进行了相关经济学性状和生物学性状的考察。结果表明,在苗期的耐冷性鉴定中,突变体及杂交亲本均为抗型(R);杂交后代F1中南40/MR312、滇粳优5号/MR304、Ansanbyeo/MR304为中抗型（MR）,滇粳优5号/MR312为感型（S）,其余均为抗型（R）。抽穗期亲本银光花粉可育率最高,为88.9%;杂交后代F1组合中只有银光/MR304的花粉可育率最高,为94.5%,超过对照（92.5%）,组合Ansanbyeo/MR304的花粉可育率最低。亲本银光的结实率超过对照（70.9%）,达到82.4%,突变体MR304、MR312的结实率低,分别为26.2%和5.0%;F1中两组合（银光/MR304、银光/MR312）的结实率均超过对照或亲本。该研究揭示了利用水稻披垂叶突变体产生的F1杂种优势可以增强杂交稻在高海拔冷凉条件下的耐冷性优势;抽穗期的花粉育性大小是鉴定杂交后代（F1）植株耐冷性强弱的重要指标。     

白菜型油菜遗传物质渗入甘蓝型油菜的研究

本研究以甘蓝型油菜"青油14号"(AACC,2n=38)为母本、白菜型油菜"青海大黄油菜"(AA,2n=20)为父本杂交,经连续自交三代获得F_4代44个新型甘蓝型油菜单株为供试材料。利用SSR分子标记技术对供试材料进行遗传物质渗入分析,结果显示:从油菜A基因组特异引物组合中筛选出55对特异性引物,新型甘蓝型油菜中大黄油菜遗传物质平均渗入率23.0%。青海大黄油菜的A组染色体A1-A10遗传物质在新型甘蓝型油菜渗入率在12.2%~32.5%之间不等,平均22.5%。选取42份新型甘蓝型油菜对其花粉育性进行检测,除203-1、203-2两个单株花粉败育外,其余40个单株花粉可染率介于27.4%~96.4%之间。新型甘蓝型油菜单株之间在形态方面存在明显的差异,根据叶型、株高、花期等可大致分为偏白菜型、偏甘蓝型油菜型,分别占43.2%和56.8%。通过甘白杂交,对新资源进行亲代遗传物质渗入以及花粉育性等相关研究,为甘蓝型油菜种质资源创新提供理论指导。     

高粱不育系与保持系授粉过程中外源恢复基因的引入及其后代表现

高粱细胞质雄性不育系3197A(以下简称3A)柱头用恢复系5号(以下简称恢5)外源 DNA 处理后,授以保持系3197B(以下简称3B)花粉。F_1代部分植株可部分结实。F_2代分离到完全可育并对3A 雄性不育类型表现恢复的3197A(以下简称 F_3A),现已稳定遗传到 F_6代。除育性的改变外。F_(3A)保持了不育系3A的基本特征特性。以上试验结果初步表     

粳稻恢复系宁恢3-2育性恢复

两套粳稻雄性不育系(A)及其保持系(B)分别与宁恢3-2(R)杂交、回交、自交、获得两个组合的 F_1(A/R)、B_2(A//A/R)、B_2′(A//B/R)、F_2和 F_3,以花粉育性和种子育性作为恢复度指标,研究宁恢3-2育性恢复力的遗传。 结果表明,BT 六千辛 A 和 L 平壤3号 A的花粉以染败为主,在光学显微镜下不易区分分离世代植株中可育和不育花粉,故不宜用花粉育性作为恢复度指标进行遗传分析。以种子育性为指标,发现两个不育系是配子体不育类型,宁恢3-2对它们的育性恢复力是由一对显性恢复基因控制的。     

水稻籼粳杂种IR36/Kamairazu花粉育性的遗传

检测了47个水稻籼粳杂种F₁的花粉育性，平均值为(79.9±31.2)%，其中68%组合的花粉育性低于90%。研究了代表性组合IR36/Kamairazu不同世代的花粉育性，F1的花粉育性为79.5%，其衍生的63个F₂单株的平均花粉育性为(91.0±15.7)%。花粉育性高达98.3%的F₂单株A4-3衍生的81个F₃单株的平均花粉育性为(95.9±11.1)%，而育性为61%的A4-6衍生的51个F₃单株的平均花粉育性仅为(74.3±35.2)%。在A4-3衍生的F₃中选用2个花粉育性分别为99.2%和99.5%的单株，其衍生的F4群体的平均花粉育性分别为(93.0±7.4)%和(94.9±3.5)%，而2个花粉育性均为69.2%的单株衍生的F4群体的平均花粉育性则分别为(88.5±22.1)%和(89.8±6.7)%。IR36/Kamairazu的花粉育性受多基因控制，符合多基因座单位点孢子体—配子体互作模式。在F₂、F₃和F₄群体中，平均育性水平较高的群体，单株花粉育性与小穗受精率无显著相关性，而在平均育性水平较低的群体中，花粉育性与小穗受精率呈显著或极显著正相关。     

油菜小孢子培养和双单倍体育种研究Ⅱ. 影响甘蓝型油菜和芥菜型油菜种间杂种胚产量的因素

对甘蓝型油菜与芥菜型油菜种间杂交F1代杂种进行离体小孢子培养研究.结果表明:(1)F1杂种胚产量受亲本基因型的影响；(2)在F1杂种花粉可育率为30%～43%的范围内，F1杂种花粉可育率对有效胚产量无明显影响；(3)供体植株年龄对高胚产量的材料无明显影响，对低胚产量的材料有明显影响.(4)提出用花药颜色来选择适合的小孢子培养的     

粳稻恢复系宁恢3-2育性恢复力的遗传

两套粳稻雄性不育系(A)及其保持系(B)分别与宁恢3-2(R)杂交、回交、自交、获得两个组合的 F_1(A/R)、B_2(A//A/R)、B_2′(A//B/R)、F_2和 F_3,以花粉育性和种子育性作为恢复度指标,研究宁恢3-2育性恢复力的遗传。 结果表明,BT 六千辛 A 和 L 平壤3号 A的花粉以染败为主,在光学显微镜下不易区分分离世代植株中可育和不育花粉,     

水稻育性调控相关基因RNAi载体的构建及其表型鉴定

利用RNAi干扰技术研究不同基因对花粉发育、卵细胞发育和合子胚发育的影响是一种重要的手段。本研究通过筛选水稻在生殖发育过程中的9个重要调控基因,构建基因的RNAi表达载体,分析转基因植株育性及相关性状表型,以期探明RNAi表达载体对靶标性状的干扰效应。其中,AT61~AT63、AT64~AT66、AT67~AT69表达载体分别靶标花粉育性、卵细胞发育以及合子胚发育的调控。结果表明,除RNAi表达载体AT64没有获得转基因植株外,其余8个RNAi表达载体均获得了转基因植株;对T0代转基因植株的花粉育性、结实率以及潮霉素筛选(40 mg/L)发芽率检测的统计结果显示,RNAi表达载体AT62(花粉发育调控)、AT65(卵细胞发育调控)和AT67(合子胚发育调控)的干扰效应较强。本研究结果将为创制新型水稻基因工程不育系提供策略和选择。     

水稻三明显性核不育基因的初步鉴定

2001年在福建省尤溪县西城镇凤元村进行两系核不育系育性鉴定时, 在SE21S/Basmati 370组合编号为S221的800多株F₂代分离群体中发现1株与其他不育株的花粉败育形态不同的植株。经测交、回交、姐妹交的后代育性分离调查, 不育株与可育株呈1︰1分离, 以不育株为母本与普通品种配制杂交组合, 其后代育性呈1︰1分离, 可育株后代分离不出不育株, 表明S221不育性受核内1对显性不育基因控制。     

利用花培选育野生稻[ms—CW]细胞质的雄性不育恢复系

克男和光岛(1958)提出利用多年生野生稻(W_1,Oryza rufipogon Griff)选育细胞质雄性不育[ms-CW]的恢复系,证实可以通过花培将恢复基因(S)从W_1转移到栽培品种中去。以W_1(♀)和栽培品种So-mewake”(?)的杂种F_1代花药,通过培养得到2株具有深染色能力的再生植株,其中1株结实性上表现不育,而另1株(A_1)能育,并且它们的后代(A_2)同样显示出高结实性。以(A_2)植株为父本与携带有W_1胞性而雄性不育的栽培品种“Reimei”测交,结果F_1代具有高的育性,证实再生植株(A_1)具有恢复基因。从F_2和W_1(♀)/Somewake的回交一代(B_1F_1)等常规杂交后代中看出,花粉染色能力及结实性,具有广泛的变异,这不仅归因于细胞质而且也归因于杂种不实性基因。上述结果表明:通过花培途径能有效地利用远缘杂交选育恢复系,尤其是当它们受到杂交不实的干扰时。     

部分高粱转换系与不同高粱细胞质的育性反应

利用部分高粱转换系与具相同核背景不同细胞质的高粱不育系杂交,调查F_1代植株花粉育性和主要农艺性状,结果表明4种细胞质之间育性反应存在着明显的差异,A_1与A_2型细胞质之间差异较小;A_1、A_2与A_3、A_4型之间差异较大。A_1和A_2型细胞质与部分高粱转换系杂交F_1代的自交结实率之间的相关达极显著水准。A_2、A_3型细胞质对F_1代主要农艺性状的影响与A_1型对这些性状的影响无显著差异。A_2型细胞质可以在高粱杂交种生产中加以利用。A_3型细胞质与前两种细胞质的育性反应截然不同。找到了A_3型细胞质的恢复源和能同时恢复A_1、A_2、A_3型细胞质的材料。初步确定了能够鉴定高粱4种不同细胞质的鉴定系。通过对同核异质,异核同质育性反应的研究,表明4种细胞质完全不同,细胞质对育性反应起着决定性的作用,育性反应不因核背景的改变而发生显著变化,不同细胞质育性恢复机制不同。     

对冬小麦花粉植株田间 H_2株高预测的初步探讨

我国的小麦育种工作者已成功地应用花培技术育成了花培一号和京花一号小麦新品种,并已开始在生产上发挥作用。然而研究花粉单倍体植株的遗传学有关问题的文献报道却为数不多。本文系根据近两年来我们在冬小麦单倍体育种上积累的一些有关株高的资料,进行了温室 H_1与田间 H_2株高的相关性分析,以期为提高冬小麦花粉植株在 H_1对株高选择的预见性提供依据。     

裂叶牵牛花色变异株后代的表型分析

以花色变异的裂叶牵牛的15株自交后代为材料,对其植物学性状、花冠性状、花粉育性、花粉纹饰及结实性进行了表型分析。结果表明：15株后代植株生长较慢,藤蔓右旋、节间变短、攀缘能力差;每叶腋间着生1个花蕾,偶有2个同时着生。15株观察后代都开有蓝色和蓝白相间的花冠,在400多朵蓝白相间的牵牛花中,没有完全相同的花纹。在蓝自相间的花朵中有部分雄蕊出现瓣化现象,花粉观察表明雄蕊瓣化的花粉育性严重下降。蒴果和种子调查表明,雌蕊的育性并未降低,但电镜扫描观察发现,两者的表面性状(如纹饰)无差异,这种现象有待进一步研究。