小麦雄性不育系BNS及其杂种F1的育性分析

为探讨小麦雄性不育系BNS在小麦杂种优势利用中的应用价值,采用BNS分期播种、F1正常秋播的方法,对其育性表现进行了分析研究.结果表明:(1)正常或稍早秋播时BNS表现高度不育,国内、国际法自交结实率分别为0.23%～1.77%、0.27%～4.06%,晚播时不育转换成可育,临界播期为10月17日;(2)BNS年际间不育性遗传稳定,且雌蕊活性正常,极易接受外来花粉,国内、国际法饱和授粉结实率分别为79.94%～85.26%、93.58%～100.20%;(3)BNS花粉碘染为圆败型,F1花粉碘染有典败、染败和正常三种类型;(4)BNS不育系具有可恢复性.32个F1代中,有3个组合的国际法结实率<5%,花粉败育率达96%以上,29个的自交结实率为6.28%～156.57%(国际法),其中BNS/SN055525的恢复度最高,国内、国际法结实率分别为95.85%、156.57%,花粉败育率仅为2.02%,结实正常.综上所述,BNS具有早播或正常播不育、晚播可育的特性,且不育性能够稳定遗传,在常规品种(系)中可筛选出高恢复度的恢复系用于杂交制种.     

两系小麦BNS花粉育性与气象因子的关系

为探讨小麦温光敏不育系BNS花粉育性转化规律,2009年9月至2010年5月采用分期播种试验,测定了不同播期的小麦花粉育性,同时对其花粉育性与气象因子的关系进行了分析.结果表明:BNS花粉育性随播期的推迟而变化,出现了从完全不育到可育的育性转换过程,11月10日前播种花粉败育率为95％以上,表现为高度不育,11月10日、11月18日和11月26日播种,育性处在转换期,随播期推迟花粉败育率逐渐降低;BNS的花粉败育率与抽穗前10～15d的平均温度和抽穗前7～15d的平均最低温度呈极显著负相关;低温是影响BNS育性转换的主要因素,表现低温不育,高温可育,当温度低于8.9℃时表现彻底不育,此后随着温度的升高花粉败育率逐步降低;BNS的花粉败育率与抽穗前10～15d的日照时数呈极显著负相关.BNS花粉育性与温度和日照时数有极显著相关性,且其温度的影响大于日照时数的影响.     

小麦BNS雄性不育系晚霜冻抗性和低温不育特性观察

BNS是一个低温敏感型小麦雄性不育系，穗分化期间8 ℃以下低温可诱导其花粉败育。为了持续观察BNS的不育特性，于2017年秋季分期播种了BNS及其保持系郑麦366。2018年4月5日至6日该地区发生晚霜冻，草面温度-1.7 ℃，许多小麦品种受到冻害。抽穗后，观察BNS和郑麦366两个材料的冻害特征、穗分化进程和自交结实率，结果发现，10月9日正季播种的郑麦366冻害严重，受冻株率超过75%，11月18日播种的郑麦366未受冻；10月1日和11月17日播种的BNS未受冻，期间的5个播期均出现轻度冻害，受冻株率3.7%～5.4%；郑麦366和BNS两个品种冻害发生的温度敏感期均为药隔期至减数分裂期，并且冻害组织单位是整小穗，而非小花；10月1日和9日播种的BNS自交结实率分别为5.08%和10.41%，高于过去年份的结实率水平，分析发现是霜冻发生前12 d 连续15 ℃以上高温所诱导；BNS对低温敏感始于雌雄蕊分化始期，1周左右即可完成不育诱导，此后高温仅转换少部分小花为可育，后来的霜冻强低温也未能恢复BNS为完全不育。     

小麦温敏不育系BNS366育性转换的敏感期研究

为了确定BNS366育性转换的敏感时期和温光阈值,探寻杂交制种最佳时空区域,2011-2013年度在长沙进行了分期播种,研究了BNS366群体不同生育时期的气象因子与花粉败育率、自交不育度和自交实粒数等性状的相关关系。结果表明,播种-分蘖盛期的气温与育性呈极显著相关;拔节始期-孕穗始期的日平均气温、日最低气温和日长也与育性呈极显著相关。即BNS366育性受到播种-分蘖盛期和拔节始期-孕穗始期温光因子的影响。播种-分蘖盛期的日平均气温为17.1~21.7℃不育,日平均气温为14.0~16.2℃育性转换,日平均气温为5.5~6.2℃可育。BNS366育性转换的敏感时期为群体拔节始期-孕穗始期,即小花原基分化期-药隔形成期。育性转换的温光阈值:日平均气温6.6~8.10℃,日长10.92~11.18h不育;日平均气温8.13~10.72℃,日长11.40~11.53h育性转换;日平均气温15.5~18.4℃,日长11.75~12.33h完全可育。     

不同取样方法对小麦小孢子和花粉育性检测的影响

为了研究不同取样方法对小麦花粉育性统计结果准确性的影响,以小麦温敏雄性不育系BNS366及其近等基因系郑麦366为试验材料,分别设置早播和晚播两个播期,采用全穗取粉和中部取粉两种取样方法,所取花粉分别用I_2-KI法、醋酸洋红法和DAPI法染色后进行显微观察,并统计花粉可育率和自交结实率。结果表明,郑麦366和BNS366的花粉粒在两种取样方法下,3种方法染色后,花粉粒形态基本一致,其花粉育性无显著差异。早播BNS366花粉可育率、国际法自交结实率和国内法自交结实率在3种方法染色后均为零;醋酸洋红法染色后早播郑麦366花粉可育率与国内法自交结实率无显著差异,均显著或极显著低于国际法自交结实率,除了上述两种情况以外,其他播期材料花粉可育率一般与国际法自交结实率无显著差异,显著高于国内法自交结实率。总之,中部取粉和全穗取粉对花粉育性检测结果无实质性影响,均可以用来预测国际法自交结实率;中部取粉较为简便,全穗取粉科学严谨程度较高,在实际工作中可根据需要自由选择。     

重庆温光敏核不育小麦C49S的育性稳定性分析

为了研究重庆温光敏核不育小麦C49S在杂种优势利用中的价值,根据7年田间分期播种试验结果分析了C49S年度间的育性稳定性及其可育与不育的临界播种期.结果表明,在气温正常年份,C49S随着播期的变化表现出"完全不育-半不育-高度可育"的育性转换特性,且在不同年份间育性转换特性稳定;在重庆,10月31日是C49S的不育临界播种期,在此之前播种表现完全不育或高度不育,自交结实率在5%以下;12月10日是其正常可育的临界播种期,在此之后播种表现正常可育,自交结实率在50%以上;11月10日至11月30日之间播种,处于半不育状态,自交结实率为5%～50%.可以通过调整其播期来进行制种或繁殖.     

籼型三系不育系育性与温、光的关系初探

通过分期播种试验,对生产上应用的水稻三系不育系天丰A、龙特浦A、Ⅱ-32A、金32A的花粉败育类型与始穗前15 d温、光条件的关系进行了探讨.结果表明,供试三系不育系的花粉败育程度在不同的温度下表现不同,天丰A的花粉可染率和自交结实率及Ⅱ-32A的花粉可染率均与始穗前15 d的日平均气温呈显著正相关,龙特浦A的花粉可染率和自交结实率均与始穗前15 d的日平均气温呈显著负相关,不育系育性与光长相关不显著.据初步观察,温度对不育系育性的影响时期为幼穗雌雄蕊分化期至减数分裂期.     

BNS小麦雄性不育性表现及其恢复性的研究

为研究来自河南的小麦温光敏雄性不育材料BNS在陕西关中地区用于杂交小麦育种的可能性,在陕西杨凌进行了BNS连续四年的分期播种试验和杂种F₁育性恢复测验。结果表明,BNS在10月17日以前播种的自交结实率平均值为1.41%,变幅为0.07%~4.96%,呈全不育至高不育,可进行BNS杂交种制种;11月18日以后播种的自交结实率平均值为68.23%,变幅为42.91%~98.96%,育性得到恢复,可进行BNS繁种;10月25日至11月10日之间播种BNS的自交结实率为17.48%~46.77%,表现为半不育特性。BNS的育性随播期的上述变化趋势年度间较稳定。测恢试验的78个杂种F₁组合中,3个组合的育性得到恢复,分别为BNS/9833、BNS/SN055525和BNS/CL0442,其自交结实率分别为118.54%、104.564%和102.021%,说明9833等三个材料携带对BNS的育性恢复基因。综上,BNS在陕西关中地区可同时实现繁种和制种,在普通小麦中亦能找到恢复源,因此在该地区具备应用于杂交小麦育种的潜力。     

高温不育小麦育性转换特性研究

为研究高温雄性不育小麦周13S -1的育性转换特性,2004～2005年在广东湛江进行了分期播种试验.结果表明,周13S -1育性变化趋势为"部分不育-高度不育-部分不育",不育的时间长,不育期败育程度高.温度是引起周13S -1雄性育性发生转换的主要原因,日长对其雄性育性没有显著影响.抽穗前26～18 d平均日均温与自交结实率的相关达极显著水平.当抽穗前25～21 d平均日均温在20.32℃以上时周13S -1表现完全不育;低于19℃表现部分不育,能够自交结实,且育性随着温度的降低而升高.说明周13S -1的育性临界温度在20℃左右.在湛江10月15日至11月15日播种表现高度不育,自交结实率在1.5%以下,可以用于生产杂交种;10月15日以前和11月15日以后播种均表现部分不育,可以自交繁殖.育性转换对温度的敏感时期为抽穗前26～18 d,此时生育时期为倒二叶露尖前后,穗分化时期为药隔期.相关分析表明花粉育性和自交结实率无显著相关.     

外源茉莉酸甲酯对BNS366雄性育性的影响

为探究外源茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, MeJA)对小麦温敏雄性不育系BNS366雄性育性的影响,以BNS366及其近等基因系郑麦366为试验材料,在正常秋季播种(2020年10月12日)和晚播(2020年12月2日)条件下,分别于2021年3月22日和3月31日开始至开花期前,设置0(清水,对照)、50、100、200、300、400和500μmol·L^-1 MeJA(水溶液,喷施)7个处理,比较分析了不同处理间花粉可育率和自交结实率的差异。结果表明：在正常秋季播种条件下,郑麦366花粉可育率、国内法自交结实率和国际法自交结实率分别为86.31%、70.36%和112.22%,在晚播条件下分别为82.53%、92.53%和166.18%,均正常可育;在正常秋季播种条件下,200μmol·L^-1 MeJA处理的国际法自交结实率为70.15%,比对照显著降低了42.07个百分点;在晚播条件下,200、300和500μmol·L^-1 MeJA处理的国内法自交结实率分别为74.71%、74.01%和73.45...     

温敏雄性不育小麦BNS366花粉败育的细胞学观察

为了明确温敏雄性不育小麦BNS366雄性败育的细胞学机理,采用醋酸洋红染色法观察减数分裂和小孢子发育过程,用1%I2-KI溶液染色进行花粉育性统计;以温敏不育系BNS和常规品种扬麦13作为对照。结果表明,BNS366的减数分裂和小孢子发育过程与BNS完全一致,即:在减数分裂过程中,中期Ⅰ染色体出现滞后现象,在形成二分体和四分体时细胞质分裂不均匀,出现三孢现象;小孢子发育过程中,只观察到单核靠边期,最后核物质解体出现空孢现象。而扬麦13在减数分裂过程中染色体表现正常,小孢子发育过程中,观察到单核期→双核期→三核期。开花期,BNS366和BNS花粉均表现典败和圆败,扬麦13可育。减数分裂表现出的异常行为是导致BNS366花粉败育的原因之一,单核靠边期是其败育的关键时期。     

温光敏核不育小麦C338S的育性表现及不同蘖位和花位的育性差异

为了解温光敏核不育小麦不同播期及不同蘖位、花位的育性变化,通过多年分期播种试验,研究了小麦温光敏细胞核雄性不育系C338S不同播期下的育性表现及不同蘖位和花位的育性差异。结果表明,随着播期的调整,C338S分别表现完全不育、高度不育、半不育、低不育、可育的不同育性状态,具有育性转换特性。主茎穗与分蘖穗之间、主茎穗不同部位的小穗之间以及不同位次的小花之间的育性存在差异。发育较晚的后生分蘖的育性高于主茎穗和早生分蘖;主茎穗的下部小穗育性>中部小穗>上部小穗;早播不育植株发育较晚的3、4位小花的育性较好,而晚播可育植株发育较早的1、2位小花的育性较高。     

小麦温敏雄性不育系BNS366小孢子发育和花粉育性检测方法研究

为了建立温敏雄性不育小麦BNS366小孢子发育和花粉育性的检测方法,以郑麦366作为对照,采用I₂-KI法、醋酸洋红法、苏木精法和改良苯酚品红法染色观察小孢子发育过程,进行花粉可育率和自交结实率统计。结果表明,BNS366小孢子败育时期为单核靠边期至二核期。I₂-KI法能清晰反映淀粉积累情况,但郑麦366在三核期和开花期看不到细胞核,其花粉可育率极显著高于自交结实率,操作最简便。醋酸洋红法能清晰显示细胞核,郑麦366花粉可育率与自交结实率一致,能够看到内容物的积累,但不清晰,操作简便。苏木精法在单核期和二核期染色效果最好,操作较复杂。改良苯酚品红法对细胞核和内容物的染色效果均不理想。因此,观察淀粉的积累情况以I₂-KI法最好,观察细胞核的变化和检测花粉育性均以醋酸洋红法最好。     

籼型两用核不育系水稻培矮64S的育性表达——幼穗发育过程中的NAD+-MDH和AP同工酶的变化

 以籼型两用不育系水稻培矮64S和常规稻粳籼89为材料，采用PAGE分析同工酶的方法，比较水稻幼穗发育过程中花粉母细胞形成期、减数分裂期和花粉完熟期NAD+-MDH和AP同工酶的变化，以期了解不育系的育性转换与表达机理。结果表明，在1993年2月25日、3月10日和3月30日三期播种的水稻培矮64S均表现不育，花粉不育度在99.7%以上，结实率在0.3%以下，1994年8月1日播种的培矮64S表现可育，结实率在19%以上，而同期播种的常规稻粳籼89均能得到正常结实，结实率在68%以上。同时发现1993年培矮64S的不育性在花粉完熟期与颖花及花药的NAD⁺-MDH活性的显著降低关系较大。在花粉母细胞形成期—减数分裂期与颖花AP的活性及同工酶组成的变化关系较密切。1994年表现可育的培矮64S与粳籼89相比不存在这种差异。由此可认为培矮64S育性表达可能与花粉发育前期的脂肪代谢以及花粉发育后期的呼吸代谢有关。     

抗条锈温光敏核不育小麦MTS-1的选育及利用初报

为了改良温光敏核不育小麦C49S对条锈病的抗性,以贵农21为抗锈亲本进行杂交,经过数代选择,培育出了抗条锈温光敏核不育小麦MTS-1。经套袋和花粉育性观察,2000年10月20日前播种的套袋结实率为0,2001年10月20日前播种的花粉育性为0,说明MTS-1不育特性稳定,适应性强。对MTS-1及其所配组合的抗条锈性及杂种优势进行研究,结果表明,MTS-1对当前条锈病小种免疫,抗锈性遗传力强;杂种F1抗条锈性大多较好,杂种F1代优势较强。     

不同乙醇置换处理对小麦小孢子和花粉育性检测的影响

为了探究小麦穗经FAA固定液固定后，不同乙醇置换处理对小麦小孢子花粉染色效果的差异，以温敏雄性不育系BNS366及其近等基因系郑麦366为材料，采用90%-80%-70%、70%-70%和不置换3种乙醇置换方式处理后，用I₂-KI法和DAPI法分别染色对小孢子发育过程进行了观察，并统计了花粉可育率和自交结实率。结果表明，3种乙醇置换处理下，I₂-KI法染色均可以清晰显示小孢子内淀粉积累情况，其淀粉积累区域颜色由深到浅排序为不置换>70%-70%乙醇置换>90%-80%-70%乙醇置换。在90%-80%-70%乙醇置换处理下，DAPI法染色在小孢子不同发育时期均能清晰显示细胞核状况，在BNS366的二核期和三核期有细胞质微红现象，但不影响细胞学观察；在70%-70%乙醇置换处理下，DAPI法染色细胞核清晰，在郑麦366三核期和BNS366的二核期也存在细胞质微红现象且程度略有加重，仍不影响细胞学观察；在不置换处理下，DAPI法染色郑麦366和BNS366单核期和开花期的小孢子细胞图像清晰，郑麦366三核期小孢子细胞质发白浑浊，或发红发亮，甚至部分细胞核被染成红色，核显示不清晰，BNS366二核期和三核期小孢子细胞质着红色且比70%-70%乙醇置换处理下程度加剧。三种乙醇置换处理按细胞图像清晰度排序为90%-80%-70%乙醇置换>70%-70%乙醇置换>不置换。I₂-KI和DAPI染色统计的花粉可育率与其自交结实率基本一致。从小麦小孢子细胞学观察效果，兼顾经济实用和试验安全角度考虑，FAA固定后采用70%-70%乙醇置换处理较为可取。