小麦雄性不育系中TaPDC-E1a及其调节酶基因的表达特征

为进一步研究杀雄剂SQ-1诱导小麦雄性不育的机制,采用电子克隆的方法分离TaPDC-E1a基因,并利用半定量RT-PCR技术分析该基因及其调节酶基因PDK和PDP的表达特性。结果表明,TaPDC-E1a基因编码388个氨基酸,具有TPP保守结构域,可能存在2个丝氨酸磷酸化位点;与可育系相比,TaPDC-E1a基因在生理型不育系和遗传型不育系中表达下调;PDK基因在生理型不育系中表达下调,而在遗传型不育系中表达上调;PDP基因在可育系及不育系中的表达趋势无明显变化。表明经杀雄剂SQ-1诱导形成的生理型不育系在败育过程中其能量代谢途径更容易受到影响,推测对PDK基因进行调节的上游信号机制在小麦生理型不育系与遗传型不育系中可能不一致。     

根施水杨酸对铅胁迫下小麦根系生长发育的影响

以小麦品种“轮选988”为材料，采用溶液培养法，研究了80 mg·L^-1水杨酸（SA）对铅（50 mg·L^-1 Pb²⁺）胁迫下小麦幼苗生长及生理特性的影响。结果表明:根施SA后，铅胁迫下的小麦幼苗株高、根长、株鲜重、根鲜重、株干重和根干重较对照(铅胁迫下未根施SA)分别上升了17.67%、24.85%、23.46%、18.69%、18.95%和25.41%，根系超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性分别上升了215.73%、98.92%、137.45%和111.47%，根中超氧阴离子（O^—[KG-1][JX*3]·[JX-*3]₂）和过氧化氢（H₂O₂）含量分别降低了23.82%和28.99%；同时，根施SA，铅胁迫下小麦根系中可溶性糖含量上升了13.59％，而Pro含量下降了40.11%,根系中丙二醛（MDA）含量降低了16.78％，小麦根系活力增加了694.52%。因此，根施SA在一定程度上提高了小麦根系的抗氧化能力，缓解了铅离子对小麦根系的毒害。     

小麦生理型雄性不育系花药内源JA与ABA含量动态变化及其代谢通路差异基因表达研究

为了进一步阐明化学杂交剂SQ-1诱导小麦花粉败育的分子机制,以西农1376为材料,采用RNA-seq技术,对PHYMS-1376及其对照可育系CK-1376四分体、单核早期、单核晚期、二核期、三核期花药进行转录组测序,筛选出差异表达基因,进行GO富集、KEGG富集和GSEA富集分析,并利用高效液相法分别检测了PHYMS-1376及CK-1376上述五个时期花药中ABA和JA含量,通过qRT-PCR技术分析了ABA和JA通路关键差异基因的表达模式。结果发现,与CK-1376相比,在PHYMS-1376花药中共筛选出了 36 058个差异表达基因,主要富集到植物激素信号传导、苯丙素生物合成、淀粉和蔗糖代谢、氨基酸的生物合成4个通路;JA含量在PHYMS-1376四分体花药中显著降低（P<0.05）,至单核早期显著升高,单核晚期又显著降低,二核期显著升高,三核期显著降低;ABA含量在PHYMS-1376四分体至三核期花药中含量均高于CK-1376,其中在单核早期、单核晚期和二核期差异显著,可能与不育系各时期花药中PP2C关键基因TraesCS1D02G271000表达量过低相关,致使PP2C蛋白含量减少,进一步激活BIN2/BILs激酶,使SnRK2s磷酸化,促进ABA含量增加。上述结果表明：PHYMS-1376各发育时期花药中JA含量的异常波动与ABA含量的显著增加及上述2个通路关键基因的差异表达可能与SQ-1诱导小麦花粉败育密切相关。本研究为深入揭示SQ-1诱导小麦生理型雄性不育机理提供了一定的理论基础。     

化学杂交剂 SQ-1 对麦长管蚜生命表重要参数及酶活的影响

为了准确评价小麦化学杂交剂SQ-1的生态安全性,以5 kg·hm~(-2)的SQ-1处理过的小麦和对照小麦(等量清水处理)作为食材分别饲喂麦长管蚜(Sitobion avenae),连续饲喂11代,并记录第2、第6、第11代蚜虫的生命表数据,同时分别提取第2、第6、第11代处理组和对照组蚜虫的体内总酶液,检测其超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)及乙酰胆碱酯酶(AchE)的活性。结果表明,麦长管蚜种群参数(内禀增长率r_m、周限增长率λ、净增值率R_0、平均世代周期t)随世代增加呈递减趋势;SQ-1处理组的r_m、λ和R_0仅在第6代显著低于对照组(P0.05),而在第2代和第11代与对照无显著差异;SQ-1处理组的T在各世代均与对照无显著差异;处理组的产仔前总时间(TPOP)和寿命随世代的变化趋势与对照组一致,且第2代、第6代和第11代处理组各繁殖参数(TPOP、产仔天数和寿命)与对照组无显著差异。酶活性检测发现,处理组麦长管蚜CAT活性在第6代与对照组无显著差异,在第2代和第11代均显著高于对照组(P0.05),处理组的其他酶活性在各世代均显著高于对照组(P0.05)。不同酶活性随世代增加的变化趋势各不相同, SOD活性在处理组呈递减趋势,对照组呈先增加后减少的趋势;POD活性在处理组呈先增加后减少的趋势,对照组呈先减少后增加的趋势;CAT活性在处理组呈先减少后增加的趋势,对照组呈递减趋势;AchE活性在处理组和对照组均呈先增加后减少的趋势。SOD、POD、CAT和AchE活性之间均呈正相关。上述结果表明,保护酶系统和解毒代谢途径的协同工作是SQ-1胁迫下确保麦长管蚜各种群参数随世代增加逐渐恢复至对照水平和维持各繁殖参数不发生差异显著性变化的重要保障。进一步说明,生物自身保护酶系统和解毒代谢途径可以修复一定剂量的化学杂交剂SQ-1对生物造成的胁迫损伤,因此认为小麦化学杂交剂SQ-1具有一定的生态安全性。     

小麦茎秆典型弯曲形态模型致倒力分析

旨在探讨茎秆不同弯曲形态对致倒力矩大小的影响,以期提高小麦综合抗倒性能。利用风洞提供风源,设计制作穗不同倾斜度模型和茎秆不同弯曲形状模型等,并测试分析模型在不同风力作用下的致倒力矩差异,结果表明:风速为13m/s,穗倾斜度每减少15°风力矩差异显著,当穗倾斜度降至0°时,穗的风力矩最小,且不同穗长间的风力矩差异不显著。弯曲形态似x2/302+y2/602=1(x≤0,y≥0,茎秆长度0.78m)的上部茎秆弯曲模型,综合致倒力矩最小,且不同弯曲形状处理对不同风速的致倒力矩差异均达极显著水平;该模型在风速为9m/s,茎秆相差5cm时,综合致倒力矩差异不显著,株高差异对致倒力矩的影响小于其他模型,综合评价为最佳抗倒模型。弯曲形态似x2+y2=502(x≤0,y≥0,茎秆长度0.78m)的圆弧茎秆弯曲型为次佳抗倒模型。     

小麦新型化学杂交剂的筛选

为拓展小麦化控两系途径的药剂种类,降低化学杂交剂(CHA)成本,利用西农1376检验15种化学药剂、4个浓度、3个施用时期(小麦不同发育时期)的诱导不育效果, 并对花药败育的机制进行了研究。结果表明,各处理诱导小麦花粉败育效果差异较大,Feek’s 7.5和9.5时期,15种药剂各浓度处理诱导植株营养生长发育异常或花粉败育不明显;Feek’s 8.5时期,T6药剂0.24 kg hm^-2诱导雄性不育率为93.33%,植株表型及雌蕊发育正常,对其饱和授粉,能获得杂交种子,且饱和授粉结实率较高。石蜡切片观察该处理诱导雄性不育花药的绒毡层细胞降解过程异常,自单核早期绒毡层细胞核明显降解,单核中后期花粉内核也开始降解,直至三核期,绒毡层细胞及花粉内核及营养物质基本消失,仅剩少量花粉壁残留,最终导致花粉败育。因此认为,T6诱导的小麦生理型雄性不育与绒毡层的异常降解直接相关。     

小麦生理型雄性不育花药绒毡层和孢粉素变化与RAFTIN1表达的关系

 【目的】研究小麦生理型雄性不育花药绒毡层变化、孢粉素累积与RAFTIN1表达间的关系,为揭示小麦生理型雄性不育的机理奠定基础。【方法】以杀雄剂SQ-1诱导的生理型雄性不育系、质核互作遗传型雄性不育系,正常可育近等基因系为试材,通过石蜡切片、细胞荧光染色和荧光定量PCR技术,研究小孢子不同发育时期花药绒毡层的形态变化、孢粉素的累积及RAFTIN1的表达。【结果】单核期生理型不育系花药绒毡层提前降解,分泌孢粉素的含量降低,RAFTIN1提前高表达,使大量孢粉素转运至花粉壁层;二核期和三核期,生理型不育系绒毡层完全退化,停止分泌孢粉素,RAFTIN1呈现明显的下调表达模式。【结论】杀雄剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育其败育机理与绒毡层的提前降解和定向转运孢粉素的RAFTIN1表达高低直接相关。     

1BL/1RS小麦的分子和细胞学鉴定及黏类CMS育性恢复区域分布的分析

【目的】揭示黏类小麦细胞质雄性不育系育性恢复基因的区域分布及恢复材料的1BL/1RS情况,为黏类细胞质雄性不育系优良恢复源筛选提供理论依据,以推动黏类小麦雄性不育"三系"强优势组合的选配能不断得到新的材料保障。【方法】以8个黏类不育系和国内外一批小麦品种(系)为试材,结合分子和细胞学技术,进行1BL/1RS易位系鉴定,并利用中国国内法对其育性恢复程度进行分类。【结果】在参试的256份材料中,初步鉴定约20%的小麦品种(系)属于1BL/1RS易位系;育性表现半不育、高可育和全可育的品种(系)分别有86.15%、91.67%和100%为非1BL/1RS易位系,表现全不育和高不育的品种(系)中均有40%左右属于1BL/1RS易位系;恢复能力在50%以上的品种(系)在中国春麦区、长江中下游冬麦区、西南冬麦区和华南冬麦区的比例依次为60%、65.85%、68.42%和71.43%。【结论】黏类不育系优良恢复源大都为非1BL/1RS易位系,主要集中在中国春麦区和南方冬麦区。     

小麦新型化学杂交剂的筛选及其诱导败育后小麦的农艺性状

为了拓展小麦化控两系途径的药剂种类,降低小麦杂交种制种成本,利用西农1376(浅蜡质材料)和矮抗58(厚蜡质材料)研究了23种化学药剂诱导小麦雄性不育的效果以及对植株表型性状的影响。结果表明,各药剂诱导小麦花粉败育效果差异较大,Feek’s 8.5时期,XN-1药剂可诱导西农1376和矮抗58植株群体雄性不育率达98%以上,且植株表型及雌蕊发育正常,仅株高降低约5cm,饱和授粉后结实率正常,并能获得正常杂交种子。在银川和西宁对新筛选的小麦化学杂交剂XN-1的药效研究表明,XN-1可诱导春小麦品种银川P、银川Q和西宁P、西宁Q产生98%以上的雄性不育率,除株高降低约5~10cm外,其他株型指标不受影响。表明XN-1具有优良小麦化学杂交剂的特点和大面积应用于小麦杂种优势利用研究的潜力。