高粱A3细胞质雄性不育的研究与利用

高粱A3细胞质雄性不育系花药肥大,黄色,可散落出部分花粉,但散落出来的花粉无效,自交套袋不结实,雄性不育性稳定。大多数高粱品系对A3细胞质雄性不育表现保持,具有优良性状的多数品系可转育为A3细胞质雄性不育系,这些不育系具有丰产性好、育性稳定、抗败育等特点。A3细胞质雄性不育恢复源很少,只有极少数高粱品系能恢复其育性,恢复度在40%~95%之间。A3细胞质雄性不育恢复源少且恢复系难以选育,是A3细胞质雄性不育研究的主要障碍,解决高粱A3细胞质雄性不育恢复系的选育问题,是实现A3细胞质雄性不育利用的关键。此文主要对高粱A3细胞质雄性不育恢复系和A3细胞质雄性不育系选育及杂交种选育和应用、高粱A3细胞质雄性不育育性遗传表达等方面进行了阐述,以期育种者重视A3细胞质雄性不育的研究。     

高粱不同细胞质雄性不育系的研究

目前世界上被专家公认的高粱细胞质雄性不育系有 7种 ,7个不同细胞质核质互作雄性不育系统间育性反应各不同 ,其败育程度依次为A1→A5→A6→A2 → 9E→A4→A3 逐渐减弱 ,育性恢复按A1→A6→A5→A2 →A4→ 9E→A3 的顺序愈来愈困难。研究认为 ,除目前利用的A1、A2 细胞质雄性不育系外 ,A5、A6、A3 3个细胞质可用于生产。中国高粱恢复系 (A2 恢复系 )对A5、A6仍有较强的恢复力 ,可直接用于A5、A6系统杂交种选育 ;A5细胞质则可开发利用印度种质用于A5不育系、保持系选育 ;A3 细胞质则可开发中国高粱资源用于A3 不育系、保持系选育。A1、A2 、A5、A3 细胞质的利用 ,可最大限度地解除核质互作限制。极大地丰富杂交种选配范围及其遗传基础。     

高粱A3型细胞质雄性不育系的研究与利用

高粱A3型细胞质雄性不育系可用于A1、A2保持系选育的测验种，是饲草高粱等以营养体为栽培目标的优良细胞质类型。就高粱A3型细胞质雄性不育系的利用研究进行了探讨。     

高梁育种中利用A3类型CMS的探讨

高粱A3类型细胞质雄性不育系可用于A1、A2保持系选育的测验种。A3类型高粱杂交草已应用生产。就高粱A3类型细胞质雄性不育系的利用问题进行了探讨。     

饲草高粱杂交种晋草2号的选育

晋草2号是以A3型细胞质雄性不育系如SX-14A为母本，以苏丹草JP品系为父本组配而成的饲草高粱杂交种。该杂交种具有生长速度快，再生能力强，生物产量高，营养价值高，适应性强，适口性好等特点，是牛、羊、鱼、鹅的优质饲草，也是当前我国退耕还林的优势草种。     

高梁不同细胞质雄性不育系的研究

目前世界上被专家公认的高梁细胞质雄性不育系有7种，7个不同细胞质核质互作雄性不育系统间育性反应各不同，其败育程度依次为A1→A5→A6→A2→9E→A4→A3逐渐减弱，育性恢复按A1→A6→A5→A2→A4→9E→A3的顺序愈来愈困难。研究认为，除目前利用的A1、A2细胞质雄性不育系外，A5、A6、A3 3个细胞质可用于生产。中国高梁恢复系(A2恢复系)对A5、A6仍有较强的恢复力，可直接用于A5、A6系统杂交种选育；A5细胞质则可开发利用印度种质用于A5不育系、保持系选育；A3细胞质则可开发中国高梁资源用于A3不育系、保持系选育。A1、A2、A5、A3细胞质的利用，可最大限度地解除核质互作限制。极大地丰富杂交种选配范围及其遗传基础。     

高粱新型细胞质雄性不育系A3180A的选育

20世纪70年代以来，国外育种家为了避免杂交高粱生产中应用的雄性不育系全部依赖于迈罗型（A1细胞质）不育系所带来的象T型细胞质玉米杂交种遭受T小种专化侵染的严重问题，而致力于新型细胞质不育系的选育，先后育成了A2、A3、A4、A5、A6，9E等新型细胞质雄性不育系，但是由于诸多因素的影响，新型细胞质雄性不育系目前投放国内市场的只有晋杂12号、     

抗丝黑穗病、抗败育高粱A_2细胞质雄性不育系A_2Sx3197的选育

A1Tx3197曾经是我国广泛应用的高粱细胞质雄性不育系,20世纪70年代末,由于高粱丝黑穗病病菌生理小种分化,该不育系以及用其配制的杂交种逐渐失去了对高粱丝黑穗病菌的抗性。同时该不育系小花败育日渐严重,制种产量极低,甚至造成绝收。为了改良A1Tx3197的抗病性及抗败育性,本研究利用A2保持系在A1位点含有A1育性恢复基因MS1MS1和在A1细胞质背景下表现恢复的特点,以不育系A1Tx3197为轮回亲本,以含有抗丝黑穗病、抗败育基因的BV4为供体,通过杂交和多代回交,得到含有双抗基因的A2类型细胞质雄性不育的保持系BSx3197(MS1ms1ms2ms2),在该材料自交的同时,用其对A2细胞质雄性不育系进行细胞核代换,经过多代回交和自交,最终育成了抗丝黑穗病、抗败育的A2细胞质雄性不育系A2Sx3197和保持系BSx3197(MS1MS1ms2ms2)。结果表明,新选育的不育系A2Sx3197在A1和A5细胞质背景下表现恢复,在A2、A3、A4、A6和9E细胞质背景下表现不育,丝黑穗平均发病率为0～0.8%,败育率为0～8.4%,抗丝黑穗病性、抗败育性明显优于被改良不育系,接近或达到抗源供体BV4水平;而在抽穗期、株高、穗长、穗宽、千粒重、穗粒重、粒色、壳色、穗形、穗型等主要性状方面与A1Tx3197差异不显著。     

高粱雄性不育系柱头生活力、小花败育与细胞质效应研究

研究了A1、A2、A3、A4、A5、A6、9E高粱雄性不育系柱头生活力、小花败育与细胞质效应。结果表明,不同细胞质对高粱雄性不育系柱头生活力不存在特殊的胞质效应,A4、A5、A6、9E型细胞质对柱头生活力的影响与目前生产上应用的A1、A2、A3型细胞质无明显差异,可在高粱杂种优势利用中应用。不同细胞质与高粱雄性不育系小花败育存在特殊的胞质效应,A3、A4、9E细胞质有极强的抗败育性能,在生产中应用可大幅度提高高粱制种产量和稳产性能,在高粱育种和生产中有重大利用价值。     

高粱A2型胞质在中国的研究与利用

高粱A2型质核互作雄性不育系是美国高粱育种家舍尔茨教授于1976年创制,1979年引入中国。它的细胞质来自埃塞俄比亚,细胞核产自印度。A2型不育性是由一对细胞核基因和细胞质基因共同作用。不育系的基因型是S2（ms2 ms2）,其保持系的基因型是F2（ms2 ms2）,恢复系的基因型是F2或S2（Ms2 Ms2）。对A1型不育系恢复或保持,大多对A2型也恢复或保持,少数恢复系呈保持型,说明A2具有更广泛的保持源。温度是影响育性的主要因子,在自然条件下,A2不育系雌蕊败育轻或不败育,雄蕊遇高温可散出花粉,使不育系产生少量自交结实。A2型胞质主要农艺性状的杂种优势和配合力与A1胞质无明显差异。山西省农科院1987年育成了第一个在生产中可以利用的A2细胞质雄性不育系V4A,并组配出A2型杂交种——晋杂12。该杂交种于1997年获山西省科技进步二等奖。以A2V4为母本组配并经省级审定杂交种5个。因此,该不育系的创制,于1998年获国家发明三等奖。原四平市农科院,用A2TAM428与南133组配成四杂25号,于2002年获吉林省科技进步二等奖。吉林省农科院用A2型不育系培育出吉杂80、吉杂83、吉杂96、吉杂97,辽宁农科院育出辽杂10等在生产中大面积推广。文中讨论了非迈罗胞质的育性反应及利用问题。     

高粱非买罗细胞质A_2、A_3雄性不育系研究

非买罗细胞质A_2、A_3雄性不育系的研究表明:现有A_1系统保持材料对A_2、A_3仍具有保持能力,A_2、A_3系统的保持系对A_1表现为恢复.A_1系统恢复系,不同生态型的材料对A_2恢复能力不同,中国高粱仍具恢复能力,部分印度高粱表现为保持,A_1、A_2的恢复系对A_3均表现为保持.研究认为:A_2扩大了细胞质利用范围,加强“A_2带”的利用,可有效地促进高粱育种的生产.     

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。     

高粱雄性不育系7050A的选育与应用

7050A具有不育性稳定、花期长、配合力高、综合抗性好、A2细胞质和适应性广等特性,用7050A组配的杂交种类型齐全,包括食用、酿造用、能源用和饲草用。目前,以7050A为母本配制的9个高粱杂交种已占据晚熟区高粱生产市场的较大份额,累计推广面积达80万hm2,增产粮食12亿kg,产鲜草3.5亿kg,增加经济效益13.2亿元。高粱雄性不育系7050A的育成与应用,解决了在高粱生产中长期存在的产量低、抗性差、遗传单一等多种难题,全面提高了高粱雄性不育系的配合力和抗性水平,成为我国高粱科研和生产的骨干雄性不育系。     

一份多年生高粱属新材料的农艺性状及其饲用潜力评价

为明确高粱属新材料‘SX-1’的基本性能,对其饲用潜力进行初步评价,本研究以‘晋牧1号’高丹草(Sorghum bicolor × S. sudanense cv. ‘Jinmu No. 1’)为对照进行连续2年品比试验,对其农艺性状、产量和营养成分等进行测定。新材料‘SX-1’表现为多年生且雄性不育,第1年抽雄期刈割时平均株高为311.33 cm,显著高于(P<0.05)‘晋牧1号’(263.00 cm),分蘖数为12.00~13.00个,第2年分蘖数极显著提高（可达40个以上）。建植第1年鲜草总产量为110822.43 kg/hm²,显著低于(P<0.05)‘晋牧1号’(125846.43 kg/hm²);但干草总产量(22300.71 kg/hm²)显著高于(P<0.05)‘晋牧1号’(19039.32 kg/hm²)。‘SX-1’建植第2年鲜、干草总产量为150373.33 kg/hm²和28866.77 kg/hm²,分别较‘晋牧1号’高10.53%和38.00%,同时较第1年增加了35.69%和29.44%。粗蛋白、中性洗涤纤维、粗脂肪含量年平均分别为9.98%、53.28%和2.20%,均与‘晋牧1号’(10.05%、53.93%、2.09%)差异不显著(P>0.05);酸性洗涤纤维年均为35.25%,显著低于(P<0.05)‘晋牧1号’(45.20%);粗灰分为8.59%,显著高于(P<0.05)‘晋牧1号’(7.57%)。相对饲用价值为107.27,高于‘晋牧1号’(92.61)。新材料‘SX-1’生物产量高、耐刈割、饲用品质优良,值得进一步开发利用。具有多年生高粱血缘的高粱属种间杂交种是选育饲草高粱的潜在方向。     

偏型、粘型和易型小麦雄性不育系的初步研究

调查了10种不同山羊草(Aegilops)细胞质的异质小麦品种 Chris 与1B /1R 小黑麦易位系77(2)杂交 F_1及回交后代的育性表现,结果表明:1.在同核背景下,山羊草不同种的细胞质在对77(2)的育性反应上明显不同,依此差异进行特定的质核组配,能得到更宜于培育杂种小麦的新型不育系;2.不同的不育胞质在同核背景下虽都能产生雄性不育,但     

野生稻（Oryza rufipogon）新质源雄性不育恢复系的研究

发掘野生稻（O. rufipogon）新型雄性不育细胞质源,育成新质源优质米不育系的基础上进一步研究新质源雄性不育恢复系的育种技术—FA型细胞质雄性不育恢复系定向育种。用野生稻（非轮回亲本）与籼稻品种明恢63（轮回亲本）杂交和多次回交,后代再经过自交,将野生稻中的可育基因分离、转移、重组、整合到明恢63遗传背景中,获得农艺性状似明恢63,花粉和小穗全可育不分离的野生稻新质源恢复系金恢1号。用新质源不育系与金恢1号组配两个组合,其花粉和小穗育性都恢复到正常可育水平,产量高,米质优,实现了新质源不育系三系配套应用和大幅度提高杂交稻稻米外观品质的目的。这项育种新技术可以将水稻可育基因（恢复基因）转移到任一水稻品种中育成细胞质雄性不育恢复系,突破了新质源恢复系育种的技术瓶颈,极大地提高了恢复系利用稻种资源的育种潜力,为FA型新质源优质米不育系的杂交稻育种开辟了一条崭新的途径。新型（FA）细胞质源杂交稻可能对丰富杂交稻细胞质遗传多样性、提高杂交稻亲本对稻种资源的利用潜力、以及实质性提高杂交稻的稻米品质和产量水平都将产生积极和深远的影响。     

玉米及高粱花药中三磷酸腺苷(ATP)含量与细胞质雄性不育的关系

本文采用发光分光光度计测定玉米和高粱的保持系和不育系花药中 ATP的含量,并与花药活力进行了比较,结果为:(1)玉米和高粱保持系花药中ATP 的含量均高于不育系,尤以高粱最为明显,高7倍。(2)凡 ATP 含量高的花粉均具有活力,ATP 含量高的活力高,而 ATP 含量低的活力亦低。(3)ATP 含量高的可育花粉萌发快,花粉管迅速伸长,ATP 含量低的不育系花粉在同样的条件下不萌发。     

Identification and characterization of important sterile and maintainer lines from various genotypes for advanced breeding programmes of onion (Allium cepa)

Onion is one of the major vegetable crops in terms of production as well as consumption. In the current research, available onion genetic stock was evaluated to identify male-sterile lines and produce high-yielding F₁ hybrids for future breeding programmes. A mitochondrial DNA-based marker was mapped and correlated with phenotypic traits to isolate male-sterile plants. Based on the floral and pollen structure, nine putative male-sterile lines were identified. On the other hand, for nuclear marker identification at Ms locus, two sets of primers were used, one for Ms dominant allele and another for sterile and maintainer plants. Results revealed that 70% of open pollinated varieties (OPVs) possess plants with sterile cytoplasm coupled with genetic sterility at Ms locus, called sterile “A” line. Approximately 20% of plants in some genotypes were identified with normal (N) cytoplasm having recessive fertility gene at Ms locus, called maintainer “B” line. Based on the present findings, “A”, “B” and “R” (restorer line), future F₁ hybrid seed production systems in onion is discussed.     

广亲和粳稻恢复系选育方法

广亲和粳稻恢复系的选育除采用ＷＡ型恢复与广亲和粳稻杂交选育和不同广亲和恢复系间杂交选育外,本研究提出以粳稻为父本杂交选育的４种办法：１、以型杂交稻Ｆ１为母本转育同质广亲和恢复系;２、以ＷＡ型下育系为母本筛选同质广亲和恢复系;３、以ＷＡ型广亲和不育系为母本,筛选同质广亲和恢复系;４、以同质广亲和恢复系为母本转育新的恢复系。用上述方法已育成０２４２８等广亲和恢复系,并可同时恢复ＷＡ型和ＢＴ型胞质不育系     

Discovery of new male-sterile cytoplasm sources and development of a new cytoplasmic-nuclear male-sterile line NJCMS3A in soybean

Most of the cytoplasmic-nuclear male-sterile (CMS) lines of soybean were developed only from a limited cytoplasm sources and performed not as good as required in hybrid seed production, therefore, to explore new male-sterile cytoplasm sources should be one of the effective ways to improve the pollination and hybridization for a better pod-set in utilization of heterosis of soybeans. In the present study, total 80 crosses between 70 cultivated and annual wild soybean accessions and three maintainers (N2899, N21249, and N23998) of NJCMS1A were made for detecting potential new sources with male-sterile cytoplasm. The results showed that in addition to the crosses with N8855.1 (the cytoplasm donor parent of NJCMS1A) and its derived line NG99-893 as cytoplasm parent, there appeared three crosses, including N21566 × N21249 and N23168 × N21249, with male-sterile plants in their progenies. According to the male fertility performance of backcrosses and reciprocal crosses with the tester N21249, the landrace N21566 and annual wild soybean accession N23168 were further confirmed to have male-sterile cytoplasm. Accordingly, it was understood that the source with male-sterile cytoplasm in soybean gene pool might be not occasional. The results also showed that the genetic system of male sterility of the newly found cytoplasm source N21566 was different from the old cytoplasm source N8855.1, while N23168 was to be further studied. Based on the above results, the derived male-sterile plants from [(N21566 × N21249) F₁ × N21249] BC₁F₁ were back-crossed with the recurrent parent N21249 for five successive times, and a new CMS line and its maintainer line, designated as NJCMS3A and NJCMS3B, respectively, were obtained. NJCMS3A had normal female fertility and stable male sterility. Its microspore abortion was mainly at middle uninucleate stage, earlier than that of NJCMS1A and NJCMS2A. The male fertility of F₁s between NJCMS3A and 20 pollen parents showed that 7 accessions could restore its male fertility and other 13 could maintain its male sterility. The male sterility of NJCMS3A and its restoration were controlled by one pair of gametophyte male-sterile gene according to male fertility segregation of crosses between NJCMS3A and three restorers. The nuclear gene(s) of male sterility in NJCMS3A appeared different from the previously reported CMS lines, NJCMS1A and NJCMS2A. The development of NJCMS3A demonstrated the feasibility to discover new CMS system through choosing maintainers with suitable nuclear background.