抗丝黑穗病、抗败育高粱A2细胞质雄性不育系A2Sx3197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,接近或达到抗原供体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A2型细胞质雄性不育系小孢子发生的细胞学观察和减数分裂染色体行为分析

高粱凡型细胞质雄性不育性（CMS）的细胞质来源于IS12662C，A2细胞质杂交种目前已用于生产。本文以A2／B2 V4为材料，对A2CMS小孢子败育过程作了细胞学观察，并对小孢子败育过程中减数分裂的染色体行为作了分析。研究发现，在A2雄性不育系A2V4的花药发育过程中，绒毡层细胞不形成或提前解体；绒毡层细胞畸形化；绒毡层细胞虽发育正常，但小孢子母细胞减数分裂行为异常；这些都导致小孢子退化。A2细胞质雄性不育花粉母细胞减数分裂行为从后期Ⅰ开始出现异常，同源或姊妹染色体向两极分离时滞后或不分裂；染色体多倍化；一个细胞内出现多核和多核仁现象，最终导致小孢子败育。     

棉花细胞质雄性不育花药败育过程中内源激素的变化

利用酶联免疫检测（ELISA）技术,研究了棉花细胞质雄性不育系、保持系、恢复系和杂种一代花药在造孢细胞增殖期、花粉母细胞减数分裂期、四分体至小孢子释放期、花粉发育期和花粉成熟期内源吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（GA₃）、玉米素核苷（ZR）和脱落酸（ABA）含量的动态变化。结果表明,在保持系、恢复系和杂种一代可育花药间内源激素含量差异不明显,但在可育与不育花药间差异显著。在IAA、GA₃和ZR含量上,不育花药低于可育花药,但在ABA含量上,不育花药高于可育花药,这种差异在花粉母细胞减数分裂时期达最大值。根据内源激素的功能推测,不育花药IAA含量过低使花药淀粉积累受阻,GA₃含量不足影响花粉母细胞和绒毡层细胞的膨大,过低的ZR含量使花粉母细胞不能分裂形成四分体,过高的ABA含量促进花粉母细胞退化和死亡。     

高粱非迈罗型A2细胞质雄性不育系A2V4小孢子败育过程的细胞学研究

高粱非迈罗型细胞质雄性不育(CMS)系A2V4,具有来源于IS12662C不育细胞质和Chicklett细胞核背景,以A2V4组配的杂交种已用于生产。以A2V4/B2V4为材料,对A2CMS的花药发育及小孢子败育过程进行了细胞学观察研究。结果发现,在A2V4雄性不育系的花药发育过程中有大量异常现象。药室的绒毡层细胞不形成或提前解体;药室内的花粉母细胞不发育或小孢子液泡化;绒毡层细胞发育异常,出现巨型化而挤满整个药室;绒毡层细胞虽发育正常,但花粉母细胞发育异常,在造孢细胞时期即开始出现变形现象,随后发生粘连退化;绝大部分花粉母细胞不能完成正常的减数分裂过程形成四分体,导致小孢子退化。     

高粱A2型细胞质雄性不育系小孢子发生的细胞学观察和减数分裂染色体行为分析

高粱A₂型细胞质雄性不育性（CMS）的细胞质来源于IS12662C, A₂细胞质杂交种目前已用于生产。本文以A₂/B₂V4为材料，对A₂ CMS小孢子败育过程作了细胞学观察，并对小孢子败育过程中减数分裂的染色体行为作了分析。研究发现，在A₂雄性不育系A₂V4的花药发育过程中，绒毡层细胞不形成或提前解体；绒毡层细胞畸形化；绒毡层细胞虽发育正常，但小孢子母细胞减数分裂行为异常；这些都导致小孢子退化。A₂细胞质雄性不育花粉母细胞减数分裂行为从后期Ⅰ开始出现异常，同源或姊妹染色体向两极分离时滞后或不分裂；染色体多倍化；一个细胞内出现多核和多核仁现象，最终导致小孢子败育。     

厚轴茶雄性不育株花药败育的生物学特性和细胞学研究

为明确厚轴茶(Camellia crassocolumnaH. T. Chang)雄性不育株花器发育形态、花药和花粉败育时期及兵细胞学特征,利用体视显微镜、石蜡切片技术、染色体制片和DAPI染色法,对厚轴茶雄性不育株和可育株开花迚程、花器形态、花药发育过程、花粉母细胞减数分裂及小孢子发育过程比较观察。结果显示,厚轴茶花属于完全花,花药其四室、呈蝶形,花药壁发育为基本型,绒毡层细胞其双核,于四分体时期形成分泌型细胞,单核花粉期开始降解,花粉母细胞经过减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ和胞质分裂后形成四面体型四分体,小孢子呈三角形,成熟花粉为二细胞型花粉。花蕾发育早期,不育株雄蕊发育正常,与可育株无明显差异。花蕾发育后期,不育株花丝弯曲,花药粘连、干瘪、褐化、坏死,不裂药。不育株减数分裂期绒毡层细胞异常增生、排列混乱,单核至双核花粉期绒毡层延迟降解。不育株花粉母细胞减数分裂过程中存在环状单价体、滞后染色体、染色体桥、染色体缺失、不均等分离、微核和多分体等异常现象。不育株小孢子胞质紊乱,单核期花粉粒相互粘附,花粉壁皱缩变形,花粉细胞质和细胞核模糊不清,成熟花粉细胞空瘪凹陷。研究结果表明,厚轴茶雄性不育花器形态属雄蕊萎缩型和花药异常型,花药发育受阻于减数分裂至单核花粉期,存在花粉母细胞败育型和单核败育型。单核花粉期是兵花药败育的主要时期。花药绒毡层异常发育和延迟降解,花粉母细胞减数分裂染色体行为异常,小孢子和花粉粒发育异常可能是兵花药败育的主要原因。     

花椰菜细胞质雄性不育(CMS)与可育花粉母细胞不同发育期的比较蛋白质组研究

为了探讨花椰菜细胞质雄性不育机理,利用比较蛋白质组学研究技术,对花椰菜细胞质雄性不育系(CMS)、保持系花粉母细胞减数分裂期、双-三核期及花粉粒时期的蛋白质组差异作了比较,发现CMS在花粉败育期(双-三核期)蛋白质组呈现明显变化,CMS中有4个蛋白质斑点(斑点1,9,19,20)缺失,有7个蛋白质斑点(斑点4,6,7,8,15,17,18)表达量明显减少,有10个蛋白质斑点(斑点2,3,5,10,11,12,13,14,16,21)表达量增加。差异蛋白斑点的质谱分析表明,CMS中的差异蛋白其功能涉及信号转导、能量代谢、蛋白质合成、光合作用与植物的防御与抗性等。该研究结果对于花椰菜不育机理探讨及保持系的选择均有一定参考意义。     

红麻GMS与CMS小孢子败育过程的细胞学及组织化学比较

以红麻细胞质雄性不育系(GMS)L23A、保持系L23B及从该保持系中发现的细胞核雄性不育系(CMS)L23BS为材料,采用石蜡显微制片技术,在光学显微镜下比较观察了三者花药发育过程中小孢子的发育过程及组织化学变化。结果表明,L23A的花药发育过程中,小孢子发育的不同阶段均出现败育现象,最早的败育表现为花粉母细胞在减数分裂之前的退化解体,最终形成空的花粉囊; 有的因花粉母细胞减数分裂过程异常而导致不能形成小孢子四分体;有的因小孢子在四分体中不能正常释放而败育,同时绒毡层细胞过度液泡化,并提早解体死亡; 花药发育早期含有少量蛋白质和淀粉,随着花药的发育逐渐变少。而L23BS小孢子败育的时期集中于四分体至单核花粉期间,表现为小孢子发育异常,有些小孢子不能从四分体里释放出来而影响其正常发育。在四分体以前与可育系类似,花药含丰富的蛋白质和淀粉。在败育的过程中,花药中的蛋白质和淀粉含量渐渐减少,但药隔组织中的在颗粒淀粉含量几乎不变。     

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)。     

植物雄性不育的综合理论与不同类型的高粱雄性不育

一、高粱雄性不育的类型1948~1952年期间,美国的Stephens和Holland以双重矮生黄快熟买罗为母本,德克萨斯黑壳卡佛尔为父本,通过杂交、回交,育成了第一个买罗(Milo)细胞质雄性不育系——3197A,这种来源于买罗细胞质的质核互作雄性不育系,又称A₁型不育系。50年代末,3197A引入我国,并转育了一批高梁雄性不育系,但细胞质并没有更换均属A₁型雄性不育系。     

高粱A3细胞质雄性不育发生的细胞学观察及分析

以不育系A₃晋粱5号和相应保持系B₃晋粱5号为材料，对A₃不育系花药发育及雄配子形成过程进行了细胞学观察和分析。结果表明，与A₁、A₂型CMS不同，A₃ CMS孢母细胞减数分裂正常，从四分体形成到幼龄花粉粒发育阶段都未观察到不同于B₃晋粱5号的异常现象。A₃晋粱5号花药经石蜡包埋切片观察，在造孢细胞期、减数分裂前间期及减数分裂期，均未观察到异常现象，不育系花粉母细胞能完成正常的减数分裂过程，四分体正常游离，绒毡层发育正常。但在成熟的花药中，观察到所有的花粉粒皱缩、凹陷、变形。在开花前约1周内的花粉粒成熟期，不育系花粉粒蔗糖—淀粉代谢途径受阻，花粉粒壁上无淀粉粒沉积。A₃ CMS小孢子败育发生在小孢子形成晚期的花粉粒成熟期。     

水稻细胞质雄性不育花药和叶片中的活性氧代谢研究

为探究水稻雄性不育与活性氧代谢的内在关系,以水稻细胞质雄性不育系天丰A及保持系天丰B生殖生长期的花药和叶片为材料,对其O₂^-产生速率、H₂O₂和MDA含量以及抗氧化酶SOD、POD、CAT活性的变化进行测定。结果显示：生殖生长期间,不育系花药中O₂^-产生速率、H₂O₂和MDA含量总体高于保持系,抗氧化酶SOD、CAT活性总体低于保持系,而POD活性始终比保持系花药高;不育系与保持系叶片中仅表现出H₂O₂、MDA含量和CAT活性的差异。以上结果综合表明,不育系与可育系活性氧代谢的差异主要存在于花药中,花药发育过程中O₂^-、H₂O₂代谢失调和MDA过量积累以及保护酶活性下降或功能转变可能是导致雄性不育的重要因素。     

Are ordinal rating scales better than percent ratings? a statistical and “psychological” view

Cytoplasmic male sterility (CMS) is considered an efficient genetic tool in pearl millet hybrid breeding. Of the several CMS sources available in pearl millet, A₁ is the only CMS widely exploited to produce commercial hybrids in India. To explore the possibility of using alternate CMS sources, we studied the cytoplasmic effects of different CMS sources on agronomic characters in pearl millet. Five CMS (A) lines representing A₁, A₂, A₃, A₄ and A₅ cytoplasms, their respective maintainer (B) lines and eight restorer (R) lines were used to generate 40 A × R and B × R experimental crosses. The experimental material was evaluated at two different locations in India. Analysis of combining ability and heterosis revealed that A₄ and A₅ cytoplasms had desirable effects for earliness. The A₅ CMS was found to be particularly promising, as compared to other CMS sources for improving grain yield. The study also indicated that the cytoplasmic effects on general combining ability (GCA) for various agronomic characters were largely non-significant. However, cytoplasmic effects on specific combining ability and heterosis were found to be modulated by cytoplasmic-nuclear interactions and influenced by the environmental conditions. The study also demonstrated the advantage of utilizing diverse male-sterile and restorer combinations in maximizing the productivity as well as for genetic and cytoplasmic diversification of hybrids in pearl millet.     

Confirmation of a new source of cytoplasmic-genic male-sterility in bulrush millet (Pennisetum americanum (L.) Leeke)

Summary Results of a previous study indicated that the male-sterility discovered in a population of ex-Bornu bulrush millet, an improved selection from northern Nigeria, may represent a new source of male-sterility in the species. The present experiment was conducted to test this hypothesis.Tifton 23B₁, Tifton 239B₂ and L67B₃ which are male-sterility maintainers for the three known sources of cytoplasmic-genic male-sterility in bulrush millet viz. A₁, A₂ and A₃, respectively, were crossed with male-sterile ex-Bornu. All three maintained male-sterility in ex-Bornu but not as well as gero-B, which is the selfed progeny of an ex-Bornu plant was an excellent maintainer for ex-Bornu. Gero-B maintained male-sterility in Tifton 23A₁ and L67A₃ sources but was a partial fertility restorer for Tifton 239A₂. Tifton 186 which was reported to be a maintainer for A₁, A₂ and A₃ sources restored male-fertility in ex-Bornu. These results confirmed the view that male-sterile ex-Bornu is a new source of cytoplasmic-genic male-sterility in bulrush millet.     

腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性对小麦K、V、T型不育系育性及籽粒形成的影响

为进一步探寻小麦不育系的不育机制和籽粒不饱满的生理机制,以冀5418核基因为遗传背景,对同核异质K、V、T型不育系叶片、幼穗和籽粒中的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase, AGPase)活性和淀粉积累量进行了动态观测,并与各自的保持系进行了比较。在雌雄蕊原基分化期, 不育系幼穗中AGPase活性较保持系高9.33~27.94 μmol g^-1 FW h⁻¹, 差异达极显著水平(F=133.81, P<0.0001); 而在四分体期, 不育系幼穗中该酶活性极显著低于保持系(F=13.97~75.20, P<0.0001),差异为4.27~7.44 μmol g^-1 FW h⁻¹。雌雄蕊原基分化期至四分体时期,不育系叶片中AGPase活性较保持系高7.39~80.77 μmol g^-1 FW h⁻¹,差异极显著(F=135.76~5454.28,P<0.0001)。不育系强、弱势粒中总淀粉、直链淀粉和支链淀粉积累量、AGPase平均活性、淀粉含量及直/支比均极显著低于保持系,且这些指标均表现为强势粒显著高于弱势粒。Logistic方程显示,不育系籽粒淀粉积累量的减少主要由淀粉积累速率降低引起;籽粒AGPase活性与淀粉积累速率显著或极显著正相关(r=0.4460~0.7150, P=0.0004~0.0487);灌浆期, 叶片中AGPase活性与光合速率呈负相关(r=−0.28634, P=0.2823)。因此,雄性不育的可能原因是雌雄蕊原基分化期幼穗和叶片中AGPase活性高,幼穗发育所需能量供应不足;而四分体期幼穗AGPase活性低,影响花粉中淀粉积累。不育系对籽粒AGPase活性具有明显的不良胞质效应,降低ADPG供应水平,影响淀粉的积累,以及旗叶AGPase活性对净光合速率的不良影响,是籽粒不饱满的重要原因之一。     

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。