四种细胞质六千辛A粳稻不育系育种利用特性的比较研究

对由粳稻品系六千辛转育成的4种细胞质的一套同核异质不育系的不育性、开花习性、异交特性及可恢复性进行了鉴定。结果表明:(1)包台(BT)型、红莲(HL)型、茶野(CL)型六千辛A花粉以染败为主,WA型六千辛A花粉100%典败;BT型六千辛A平均自交结实率为0.60%,生产应用的安全性较差;HL型、CL型六千辛A无自交结实现象,不育性较BT型六千辛A稳定。(2)不育系的花粉败育程度影响倒一节间长度,花粉败育越彻底,倒一节间越短,从而使穗伸出度和株高相应缩短;因此,WA型六千辛A表现包颈,而BT型、HL型、CL型六千辛A均无包颈。(3)WA型六千辛A开花不集中,花时明显滞后,花期明显拉长,异交结实率低;HL型、CL型六千辛A的开花习性及异交结实率与BT型六千辛A无显著差异,明显好于WA型六千辛A。(4)BT型六千辛A的可恢复性最好,HL型、CL型六千辛A次之,WA型六千辛A最难恢复;从BT型粳稻恢复系中可以筛选到HL型或CL型粳稻不育系的恢复系。HL型、CL型粳稻不育系较好地协调了育性稳定性、开花习性和可恢复性几方面的矛盾。因此,选育HL型、CL型粳稻不育系及其相应的恢复系,可能是解决目前生产上杂交粳稻BT型不育系育性不够稳定及细胞质单一问题的突破口。     

水稻强分蘖两系不育系‘明S’农艺性状研究

为深入研究水稻两系核不育系‘明S’特性,以期配制高产组合,在生产上得到广泛应用。以‘培矮64S’为对照,相同栽培管理条件下,对‘明S’与‘培矮64S’的植物学特征和生物学特性进行分析。结果表明‘明S’具有株叶形态好、分蘖力强、成穗率高、稻瘟病抗性好等特点。单株有效穗数17个,花粉育性镜检,为无花粉型和少数典败单株,不育率100%,不育度100%,自交结实率为0。柱头外露率高,为84.7%,异交结实率70%以上。稻米品质较好,糙米率、整精米率、胶稠度、碱消值达到一级标准;抗稻瘟病、白叶枯病,纹枯病发病较轻。可见两系不育系‘明S’是一个具有强分蘖特性并且抗稻瘟病的温敏核不育系。     

水稻新质源(CMS-FA)雄性不育恢复基因的遗传

发掘水稻新型雄性不育细胞质源CMS-FA,育成系列优质米不育系和系列新质源恢复系,在组配成强优势杂交稻组合的基础上,研究新质源雄性不育恢复系的恢复基因遗传.采用新质源(CMS-FA)不育系金农1A与恢复系金恢3号杂交获得杂交F1和F2代种子.用F1分别与不育系或保持系回交,获得(不育系//不育系/恢复系和不育系/恢复系//保持系)2个测交群体.同时种植P1、P2、P3、F1、F2、B1F1和B2F1等群体,考察花粉染色率、套袋结实率和自然结实率,卡平方测验遗传分离适合度.结果表明,不育系与恢复系杂交F1代正常可育,育性恢复(可育)基因为显性遗传.F2代分离出可育:不育适合3:1,育性恢复(可育)基因为1对显性基因控制.B1F1和B2F1代2个测交群体的可育:不育都适合1:1分离规律,验证了F2代育性恢复(可育)单基因的遗传模式.暂时确定新质源(CMS-FA)核质互作三系的基因型为不育系S(SS)、保持系F(SS)和恢复系S(FF).     

小麦K型(Ae.kotschi)雄性不育性育性 恢复的遗传分析

该研究选用3个高恢复度K型小麦杂交种的F2群体、1个化杀杂交种F2群体、1个K型杂交种F3高恢复度株系及1个常规品种群体,以自交结实率作为育性判断标准,通过对分离群体的田间育性调查,对小麦K型不育系的育性恢复机理进行研究。结果表明：在三个K型胞质雄性不育的F2群体中,可育单株与不育单株的比例经卡方检验符合63：1的理论比例,因此可以推断小麦K型胞质雄性不育的恢复由3对主效恢复基因控制,并表现为孢子体不育类型。     

三系恢复系‘Q恢28’恢复特性及其杂种优势分析

为进一步挖掘优良恢复系‘Q恢28’在杂交水稻新组合培育和恢复系创制中的使用潜力,本研究利用SSR标记检测‘Q恢28’的恢复基因,并计算分析与其他12个恢复系和10个不育系的遗传关系,同时对‘Q恢28’的花药、花粉特征及其杂交组合正常花粉率、结实率、产量等进行分析和研究。结果表明,‘Q恢28’与供试的其他恢复系遗传差异较大,含有恢复基因Rf3、Rf4、Rf6,其花药和花粉发育水平与‘明恢63’、‘辐恢838’、‘蜀恢527’、‘成恢727’、‘绵恢725’等强恢复力的恢复系相当;与供试不育系遗传距离较大,杂种优势强。本研究为‘Q恢28’强优势杂交组合配组和恢复系创新利用提供理论依据和技术指导。     

普通小麦T型,V型和K型细胞质雄性不育系花粉败育机理的细胞学研究

从细胞学的角度对小麦８３（２１）３５核背景的Ｔ型、Ｖ型和Ｋ型细胞质雄性不育系的花粉败育机理进行了研究。发现三类不育系的小孢子发生过程基本正常，Ｔ型不育系的花粉主要在小孢子后期发生败育，以典败型和圆败型为主；Ｖ型不育系的花粉主要在小孢子后期至二细胞花粉期败育，以圆败型和浅染败型为主；而Ｋ型不育系的花粉主要在二细胞花粉后期至三细胞花粉期败育，以浅染败型和深染败型为主。药室合并现象普遍发生是Ｔ型不育系花药的一个突出特点，而Ｖ型和Ｋ型人育系花药各壁层的发育是正常的。核质发育关系不协调是不育系花粉败育的根本原因。细胞学观察结果可以作为不育细胞质类型划分的一项参考指标。     

小麦光敏雄性不育基因的遗传分析及RAPD标记

通过对小麦光敏雄性不育系A31与恢复系1376杂交所得的F2分离群体育性的分析研究表明,F2分离群体共582株的平均结实率为42.16%,变异范围为0～86.67%,由于受异源胞质的影响,F2群体中可育株平均自交结实率低于恢复系1376的平均结实率。经卡方测验表明,F2群体的育性分离符合一对基因的分离比例,所以,A31光敏育性可能由一对     

滇型杂交水稻恢复系Rf1基因功能丢失现象及其突变体特性鉴定

本研究通过对优质丰产滇型杂交粳稻‘滇禾优34’杂种F1群体中不育株进行分类调查,结合骨干恢复系‘南34’及其Rf1恢复基因功能丢失突变体基本农艺性状和生物信息学分析,初步探明恢复系恢复基因功能丢失的现象和成因。结果表明,‘南34’的自然突变致使恢复基因Rf1功能丧失是导致‘滇禾优34’杂种F1群体出现不育株(两年占比分别为0.26%和0.79%)的主要因素;‘南34’野生型的结实率相对于其突变体无明显差异,在花粉育性、株高、穗长、粒长性状上野生型略高于突变体,在粒宽性状上突变体略大于野生型。通过克隆恢复系‘南34’野生型及突变体的Rf1位点,测序比对后发现在其ORF区域突变体相对于野生型缺失一段长为574 bp的序列,使其无法编码一些PPR蛋白,该序列的缺失可能导致恢复功能丧失。该研究结果为水稻三系育种和应用中恢复基因遗传变异机制的解析奠定理论基础。     

两种不同类型K型细胞质不育系的初步研究

为促进YS型小麦温敏不育系的研究利用,分别从细胞学、单倍体发生频率和剪穗后自交结实率三方面对1B/1R类型小麦雄性不育系K3314A和YS型小麦温敏雄性不育系(非1B/1R类型)A731、A732、A733进行了初步研究.结果表明,易位系k3314A的根尖细胞含有2个随体染色体,YS型温敏不育系A732含有4个随体染色体;1B/1R型不育系K3314A有较高的单倍体频率发生,而YS型温敏不育系A731、A732、A733极少有单倍体产生;正季分蘖穗两种类型材料均不结实,1B/1R型K3314A的再生分蘖穗仍不结实,而YS型温敏型不育系A731、A732、A733的再生分蘖穗出现了不同程度的自交结实现象,平均自交结实率分别为6.042 5%,17.355%和10.525%,表明1B/1R型不育系K3314A为稳定的非敏感型不育系,YS型不育系A731、A732、A733在一定的条件下可发生育性转换由不育转换为可育,再生分蘖孕穗期(5月下旬)较正季分蘖孕穗期(4月下旬)的主要气象因子日长和气温均明显增加,说明YS型不育系A731、A732、A733的育性转换主要是由温光条件的明显改变而引起的,因而他们具有温光敏感特性.这些研究为选育优良温敏不育系,促进YS型温敏不育系在两系杂交小麦生产体系中的应用提供了依据.     

水稻不同细胞质雄性不育系花粉败育的细胞生物学比较研究

通过对5种(D型、K型、冈型、野败型、印尼水田谷型)不同类型质源的细胞质雄性不育系花粉的细胞学观察。结果显示,野败型和D型不育系花粉败育时间发生在单核期向双核期过渡阶段,这两种类型胞质不育系花粉败育过程基本类似;冈型不育系、K型不育系和印尼水田谷型不育系这3种细胞质雄性不育系的花粉败育时期略早于野败型和D型,一般在单核末期就全部败育,而这3种类型的胞质雄性不育系花粉败育过程基本相似。     

水稻新质源(CMS-FA)雄性不育恢复基因的遗传研究

发掘水稻新型雄性不育细胞质源CMS-FA,育成系列优质米不育系和系列新质源恢复系,组配成强优势杂交稻组合的基础上研究新质源雄性不育恢复系的恢复基因遗传。采用新质源(CMS-FA)不育系金农1A与恢复系金恢3号杂交获得杂交F₁代种子,种植F₁代,收获自交F₂代种子。用F₁分别与不育系或保持系回交,获得(不育系//不育系/恢复系和不育系/恢复系//保持系)2个测交群体。同时种植P₁、P₂、F₁、F₂、B₁F₁和B₂F₁等群体,考察花粉染色率、套袋结实率和自然结实率,卡平方测验遗传分离适合度。结果表明,不育系与恢复系杂交F₁代正常可育,育性恢复(可育)基因为显性遗传。F₂代分离出可育︰不育适合3︰1,育性恢复(可育)基因为1对显性基因控制。B₁F₁和B₂F₁代2个测交群体的可育︰不育都适合1︰1分离规律,验证了F₂代育性恢复(可育)单基因的遗传模式。暂时确定新质源(CMS-FA)核质互作三系的基因型为不育系S(SS)、保持系F(SS)和恢复系S(FF)。     

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。     

恢复的遗传分析

 该研究选用3个高恢复度K型小麦杂交种的F2群体、1个化杀杂交种F2群体、1个K型杂交种F3高恢复度株系及1个常规品种群体,以自交结实率作为育性判断标准,通过对分离群体的田间育性调查,对小麦K型不育系的育性恢复机理进行研究。结果表明：在三个K型胞质雄性不育的F2群体中,可育单株与不育单株的比例经卡方检验符合63：1的理论比例,因此可以推断小麦K型胞质雄性不育的恢复由3对主效恢复基因控制,并表现为孢子体不育类型。     

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)。     

杂交小麦研究取得突破性进展

四川南充县农民蒲永传,经10年的努力培育“85-5恢复系”,解决了目前世界各国小麦专家苦于找不到理想的雌性恢复系这一难题。对比试验表明,“84-5恢复系”对“T型不育系”的恢复力达98％以上,杂交结实率比绵阳11号增产34～64％,最高亩产达533.5公斤。该恢复系花粉量大,易于制种,杂交优势明显,是目前三系配套较优良的恢复系。     

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,     

利用粳型广亲和不育系进行灿粳配组特性研究

以珍汕97A（野败质）为母本,粳型广亲和品种02428、热研1号为父本,采用成对连续回交,结合不育性的选择,育成了不育度高,不育性较为稳定,农艺性状一致,带有野败质的粳型广亲和不育系02428A和热研1号A。将它们与不同类型的灿型材料（普通灿型品种、恢复系、广亲和恢复系）的测配,可见02428A/灿配组F1平均表现穗大粒多而穗数较少;热研1号A/灿配组F1综合农艺性状良好。进一步分析参试灿型父本对该两个广亲和不育系的育性恢复度,发现恢复系密阳46、IR26（强恢珍汕97A）对其仅表现部分恢复。要使该类配组方式灿粳杂种F1结实率正常父本仍宜选用广亲和恢复系。     

利用粳型广亲和不育系进行籼粳配组特性研究

以珍汕97A(野败质)为母本,粳型广亲和品种02428、热研1号为父本,采用成对连续回交,结合不育性的选择,育成了不育度高,不育性较为稳定,农艺性状一致,带有野败质的粳型广亲和不育系02428A和热研1号A.将它们与不同类型的籼型材料(普通籼型品种、恢复系、广亲和恢复系)的测配,可见02428A/籼配组F1平均表现穗大粒多而穗数较少;热研1号A/籼配组F1综合农艺性状良好.进一步分析参试籼型父本对该两个广亲和不育系的育性恢复度,发现恢复系密阳46、IR26(强恢珍汕97A)对其仅表现部分恢复.要使该类配组方式籼粳杂种F1结实率正常,父本仍宜选用广亲和恢复系.     

小麦K型不育系育性恢复基因的遗传分析

选用K型不育系豫麦3号、S43及其相应的保持系,与恢复系豫麦2号和豫麦49组配了不育系//保持系/恢复系、不育系//不育系/恢复系和不育系/恢复系//保持系三种回交群体,对小麦K型不育系育性恢复基因进行了遗传分析。结果表明,不同恢复力的恢复系携带的恢复基因对数不同,恢复力较强的豫麦2号携带2对主效基因,恢复力较低的豫麦49仅携带1对主效基因。此外,还有微效基因对育性恢复起作用,这种基因不仅存在于恢复系中,也存在于不育系（保持系）中。在K型细胞质背景下,不携带恢复基因的雄配子的传递率很低,而雌配子传递正常。     

甘蓝型油菜细胞质雄性不育系105A花药败育的细胞学观察

旨在了解并揭示不育系105A的花粉败育时期和细胞学特征,为进一步正确认识细胞质雄性不育系分子机制提供必要参考依据。采用石蜡制片法,对甘蓝型油菜杂交种‘青杂5号’的雄性不育系105A及其恢复系1831R的小孢子发生和花药发育过程进行观察,以确定其花粉败育的时期和细胞学特点。研究结果表明,在不育系105A花药败育过程中,一部分发生于造孢细胞时期,属于无花粉囊败育型;另一部分发生于单核晚期,属于单核败育型,其特点为单核晚期绒毡层细胞膨大向小孢子靠近,并逐步降解,其破裂胞质退化残余物侵入药室,与小孢子混合粘连在一起,甚至有些绒毡层细胞整块脱落,成为染色很深的团块状物质,占据药室一部分空间,最终小孢子降解,花药败育。