K型和T型小麦雄性不育花粉粒形态与细胞化学定位

 通过光镜、电镜和酶细胞化学定位技术 ,比较研究了T型和K型同核异质不育系及其保持系在小孢子发生、发育过程中的细胞学、ATP酶和细胞色素氧化酶活性反应变化。结果表明 ,T型不育系花粉粒败育主要发生在单核花粉粒后期 ,败育发生的形态学变化从液泡膜开始 ,花粉粒败育与单核花粉粒时期细胞核和核仁中ATP酶活性的缺乏有关。K型不育系花粉粒败育主要发生在二细胞后期和三细胞时期 ,败育发生的形态学变化从线粒体开始 ,花粉粒败育与花粉粒内壁的结构异常密切相关     

粘、易、偏和二角型小麦雄性不育系杂种籽粒品质的研究

 利用具有粘果山羊草（Ａｅｇｉｌｏｐｓ ｋｏｔｓｃｈｙｉ）、易变山羊草（Ａｅ．ｖａｒｉａｂｉｌｉｓ）、偏凸山羊草（Ａｅ．ｖｅｎｔｒｉｃｏｓａ）和二角山羊草（Ａｅ．ｂｉｃｏｒｎｉｓ）异源细胞质小麦雄性不育系（以下简称粘、易、偏和二角型）组配成不同组合的杂种小麦,研究了这４种不育系细胞质源对杂种小麦籽粒品质的影响。结果表明,由它们所配制的杂种小麦在千粒重、粗蛋白含量、湿面筋含量、沉降值和籽粒硬度等性状上均高于具有普通小麦细胞质的相同核型杂种小麦,尤其粘、易、偏型某些组合在千粒重、湿面筋含量、沉降值等性状上差异达到显著水平。因此,利用这４种不育系很有希望培育出优质、高产的杂种小麦,其细胞质亦可作为改良常规小麦品种品质的细胞质源。     

小麦TaTDR-Like基因的克隆及表达分析

【目的】克隆小麦绒毡层退化基因（Tapetum degeneration retardation,TaTDR-Like）,研究其组织表达及不同育性材料间花药不同发育时期的时空表达模式,为深入揭示小麦花药异常发育的分子机制打下理论基础。【方法】以普通小麦品种西农1376（MF-XN1376）为材料,通过PCR扩增克隆得到TaTDR-Like基因的3个同源拷贝,利用生物信息学分析TaTDR-Like蛋白特性及TaTDR-Like基因启动子顺式作用元件,利用实时荧光定量PCR检测TaTDR-Like基因的组织表达情况及在可育、不育材料花药不同时期中的时空表达模式,利用酵母双杂交技术进行自激活检测,并构建植物融合表达载体35S-TaTDRLD-EGFP,通过农杆菌介导转入烟草叶片表皮细胞,观察TaTDRL-D蛋白亚细胞定位情况。【结果】成功克隆小麦TaTDR-Like基因,发现该基因存在3个同源拷贝即TaTDRL-A、TaTDRL-B和TaTDRL-D,分别编码550、553、557个氨基酸,其蛋白分子量分别为58.50、58.90和59.21 kD,等电点（pI）分别为4.77、4.66和4.63。TaTDR-Like蛋白均在C端有1个bHLH保守结构域,其中TaTDRL-A与TaTDRL-B的保守结构域相似度达100%,与TaTDRL-D的保守结构域相似度为96%,TaTDRL-D与OsTDR、AtAMS保守结构域相似度分别为98%和88%;系统发育进化树表明TaTDR-Like蛋白与大麦（KAE8787147.1）、二穗短柄草TDR（XP_014756384）、水稻TDR（Os02g0120500）和拟南芥AMS（AT2G16910.1）的进化关系较密切;启动子分析表明TaTDR-Like基因启动子处含有较多光响应元件、非生物应激反应、激素响应元件等顺式作用元件;组织特异性表达分析显示TaTDRL-D在花药中的表达量最高,而TaTDRL-A和TaTDRL-B在幼穗表达量较高;对花药发育不同时期表达分析显示TaTDRL-D在花药发育单核早期表达量最高,之后逐渐降低,单核晚期到三核期不育材料（CMS-XN1376）表达量均高于可育材料（MF-XN1376）;自激活检测结果表明TaTDRL-D具有转录激活活性;亚细胞定位显示TaTDRL-D蛋白定位于细胞核。【结论】TaTDRL-D基因可能参与小麦花药发育,负调控花药育性。     

粘类小麦雄性不育系研究进展

对粘类不育系近50a来所取得的研究进展做了概括性介绍,阐述了粘类不育系在小麦杂种优势利用中的作用及其应用前景,以及粘类不育系与传统常规育种有机结合,带动小麦新兴产业形成的可能.     

SQ-1诱导小麦雄性不育基因型再研究

SQ-1是一种新型小麦杀雄剂,为了研究杀雄效果及不同小麦品种对SQ-1反应的遗传差异,选择34个小麦品种(系),在小麦生长时期处于Feeks 8．0～9．0时,以5．0kg／hm^2SQ-1水剂进行一次叶面喷施,参试品种均可达到95％以上的杀雄效果,这表明SQ-1与不同小麦品种不存在明显的互作,具有广谱杀雄效应;同时从中随机选取10个参试小麦品种进行人工饱和授粉,其结实率均能达到60％以上,证明SQ-1对雌蕊无明显伤害。     

小麦遗传型与生理型雄性不育花药同工酶的比较研究

为了研究小麦遗传型和生理型雄性不育生化机制上的异同,以遗传型(S型不育系)和生理型雄性不育小麦(高温诱导和化学杀雄剂SQ-1诱导)为材料,分别取其小孢子处于单核早期的幼穗,单核后期、二核期、三核期的花药进行了过氧化物酶(POD)、细胞色素氧化酶(COD)同工酶的比较研究。结果表明,S型雄性不育系和经杀雄剂SQ-1处理后诱导出的生理型雄性不育,其POD、COD同工酶的活性比对照材料弱,且条带少;经高温诱导出的生理型雄性不育,其同工酶活性比对照强,且条带多。三者比较后可知,经SQ-1诱导的材料及S型不育系抑制了某些酶带有关基因的表达,使物质能量代谢受阻,造成雄性不育的发生;经高温诱导的材料在高温逆境中其活性氧自由基含量高,发生剧烈的膜脂过氧化作用,导致雄性不育的发生。     

337份小麦品种籽粒相关性状的全基因组关联分析

小麦籽粒大小和形态是决定产量的主要因素之一,挖掘籽粒相关性状的关联位点,筛选相关候选基因为提高小麦产量奠定了重要基础。本研究以337份小麦品种作为研究对象,利用Q+K混合线性模型(MLM)在3个环境(E1:2020年陕西杨凌;E2:2020年陕西斗口;E3:2021年陕西杨凌)下对小麦的千粒重、粒长、粒宽以及籽粒长宽比4个性状进行了全基因组关联分析(GWAS)。在3种环境中,不同小麦品种的4个籽粒性状都表现出了广泛的表型差异,变异系数为5.31%～14.76%,其中粒长的变异幅度最小,千粒重的变异幅度最大。GWAS结果表明,49个显著SNP位点至少在2个环境中被检测到,分布在除1B、4A和7D外的染色体上,解释了3.36%～12.73%的表型变异。检测到一因多效位点31个,在5A染色体上检测到3个环境下与3个籽粒性状(千粒重、粒长、粒宽)稳定相关的位点,表型贡献率为3.51%～7.74%。对稳定关联的SNP位点上下游各200 kb的物理区间内进行候选基因挖掘,筛选到5个(TraesCS2B01G225400、TraesCS4D01G016900、TraesCS5A01G454100、T...     

小麦雄性不育系和保持系花药ATP酶细胞色素氧化酶细胞化学定位

本文运用电子显微镜细胞化学标记技术,对K型雄性不育系和其保持系小麦花药各个组织中的细胞色素氧化酶和ATP酶活性进行了定位,相对定量研究。结果表明,药壁四层组织和药隔细胞中两种酶的活性分布在花粉粒败育前,不育系与其保持系之间几乎没有差别,均在细胞核、核仁、质膜与胞间连丝中有ATP酶的活性,线粒体内嵴上有细胞     

新型化学杀雄剂与表面活化剂组合筛选及其诱导小麦雄性不育的效果

[目的]筛选出生产成本较低且杀雄彻底、不影响小麦正常生长的化学杀雄剂,为杂交小麦的生产提供参考依据.[方法]以西纯820、周麦27、周麦28、徐州10030、泛麦8号、中麦895和项麦9908等小麦品种(系)为试验材料,选用6种成本在100元/ha以下的化学杀雄剂(CH1、CH2、CH3、CH4、CH5和CH6)及10种表面活化剂(Silwet-40、二甲基硅油、Silwet-77、道康宁1520、瓦克SRE-CN、中油美D108、聚二甲基硅氧烷、Tween-20、Triton-100和月桂醇醚硫酸钠),通过化学杀雄剂筛选试验、基因型验证试验及表面活化剂筛选试验,筛选出新型化学杀雄剂与表面活化剂的最佳组合.[结果]300.0 g/ha的化学杀雄剂CH1可诱导小麦品系西纯820产生完全雄性不育,旗叶表现正常,但抽穗推迟.当小麦生长期处于Feekes标准8.5时,叶面喷施300.0 g/ha化学杀雄剂CH1(含0.1%表面活化剂OP-10)能使周麦27、周麦28、徐麦10030、泛麦8号、中麦895和项麦9908等小麦品种(系)的相对自交结实率明显下降,其中以周麦27、泛麦8号、中麦895和项麦9908的杀雄效果较优,对应的相对自交结实率分别降至15.8%、0.4%、2.3%和1.2%,表现出较好的杀雄广谱性.在10种表面活化剂中,二甲基硅油对小麦植株的生长无明显抑制作用,与化学杀雄剂CH1配伍使用能获得较高的杀雄效果,小麦相对自交结实率仅为1.2%.[结论]300.0 g/ha化学杀雄剂CH1配伍0.1%二甲基硅油可诱导小麦产生接近完全的雄性不育效果,且无明显药害反应,可作为杂交小麦制种候选方案进一步研究与利用.     

小麦生理型雄性不育系中天冬氨酸蛋白酶与绒毡层代谢的相关性分析

为探讨化学杂交剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育系花药绒毡层细胞凋亡过程与花粉粒败育的关系,以小麦生理型雄性不育系及其可育系花药为试验材料,结合前期绒毡层细胞凋亡研究的结果,采用透射电镜超微观察花药绒毡层细胞结构,定量检测与凋亡相关的天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)的表达量,同时利用含明胶的十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对天冬氨酸蛋白酶活性进行验证。结果表明,在小麦花药发育单核期,生理型雄性不育系花药绒毡层细胞较可育系绒毡层细胞提前降解;在四分体至三核时期,3个天冬氨酸蛋白酶基因在不育和可育系中均表现为先升高后降低的趋势,且单核期表达量最高;天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)在花药发育单核时期以及四分体时期,不育系较可育系均明显上升;天冬氨酸蛋白酶活性研究表明,在花药发育各时期该酶活性在不育系与可育系中均表现出明显差异,且在不育及可育系花药中天冬氨酸蛋白酶活性都呈先升高后降低的趋势,在二核期活性达到最高。表明在SQ-1诱导的生理型不育系中,天冬氨酸蛋白酶的变化与绒毡层细胞凋亡、结构变化及雄性不育花粉粒败育密切相关。本研究初步揭示了生理型小麦败育的机理,为进一步深入研究小麦雄性不育机理,培育能广泛应用于生产实践的优良不育系提供了一定的理论依据。