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。     

Factors affecting in vitro adventitious shoot formation on internode explants of Citrus aurantium L. cv. Brazilian

The in vitro formation of newly formed adventitious buds and shoots from internodal branch segments was studied on 12-month-old plants of Citrus aurantium L. cv. Brazilian. The effects of 6-Benzyladenine (BA) and α-Naphthalene acetic acid (NAA) treatments were evaluated on adventitious bud and shoot regeneration. High rates of bud initiation and shoot development were obtained both with BA supplemented medium, in the range from 1 mg L⁻¹ to 3 mg L⁻¹, and with 0.1 mg L⁻¹ NAA supplemented medium. NAA concentrations above 1 mg L⁻¹ significantly reduced bud initiation and shoot elongation. The results obtained using different in vitro culture vessels such as Petri dishes, tubes and glass culture jars were compared. The highest adventitious bud induction was observed in Petri dishes for internodes cultured in 2 mg L⁻¹ BA supplemented medium, with 95% responsive explants forming 9.0 ± 2.4 adventitious buds. The adventitious buds observed in Petri dishes reached a maximum height of 1 mm, with no further development, while some of the adventitious shoots cultured in tubes and glass culture jars grew over 1 cm in height. A shoot regeneration gradient of the internodes collected along the branch axis was noticed, with basal ones exhibiting higher regeneration frequency.     

冬春温度变化对小麦温敏雄性不育系BNS的育性转换影响

BNS是一个主体受温度控制的新型小麦雄性不育系,表现为花粉发育在低温下(8℃)不育,高温下(12℃)可育。BNS不育性稳定,但年份间常有波动,一些年份自交结实率上升显著。为了弄清楚BNS育性波动的原因,连续3a观察不同播期的BNS穗分化过程,分析连续6a调查的BNS自交结实率与对应年份的冬春温度变化,结果发现,冬季和春季温度的改变显著影响BNS的自交结实率。一般规律是,暖冬年份自交结实率低,寒冬较高,暖春年份自交结实率高,寒春较低。该现象的形成主要是BNS冬季生长发育速度所致,暖冬年份BNS冬季仍保持生长,到春季时完成温度敏感期前的发育,较早进入温度敏感期,此时的春季温度较低,因此BNS不育;然而在寒冬年份,BNS停止生长,春季需生长一定时间才进入温度敏感期,进入时气温已较高,因此诱导育性转换,自交结实率增高。BNS冬季生长发育速度在穗分化观察中得到验证。该机理解释了不同年份BNS自交结实率的波动,并根据冬春温度可预测BNS的育性转换。     

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。     

ATP合成相关基因在小麦BNS不育系育性转换中的差异表达

为了探讨ATP合酶α亚基和腺嘌呤磷酸核糖基转移酶(APRT)与温敏雄性不育系BNS育性的联系,利用荧光实时定量PCR方法,在花药发育的4个重要时期(四分体期、单核期、二核期和三核期),定量检测ATP合酶α亚基和APRT相关基因在不育及可育条件下花药中的mRNA表达水平。不育条件下,ATP合酶α亚基基因从四分体到二核期表达量持续下降,与可育株相比在单核期表达量显著下降;APRT1在4个时期的表达量低于其在相应可育条件下的表达量,而APRT2基因在BNS不育和可育条件下维持较低的表达水平。APRT相关基因表达量在三核期均有较显著提高,且可育条件下比不育条件下提高更明显。因此认为,ATP合酶α亚基基因与BNS育性转换密切正相关,APRT基因在三核期转录水平的变化与BNS育性转换有一定关系。     

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.     

小麦不育系BNS在石家庄地区育性转换规律的研究

2006～2010年在河北省石家庄地区自然条件下,对小麦温敏不育系BNS进行分期播种试验,研究了其在石家庄自然生态条件下的开花习性和育性转换规律。结果表明：播期对BNS育性影响较大,随着播种期的推迟,BNS雄性育性表现为完全败育或高度不育→半不育→完全可育的育性转换规律。BNS在石家庄地区10月9日以前播种,具有稳定的不育期,在此时期制种安全可靠;在11月10日以后播种,具有稳定的可育期,并且自交结实率高,繁殖系数高。     

15℃以上平均气温显著影响温敏雄性不育小麦BNS的育性转换

BNS是一个对温度敏感的小麦雄性不育系,敏感期低温表现不育,高温恢复可育。2014/2015年度小麦生育期间温度相对较高,但BNS的自交结实率比温度相对较低的2011/2012年度低50%以上。为探讨该现象产生的原因,对近4a（2012-2015年）小麦生育期的温度走向,以及温度与BNS自交结实率的关系进行分析。温度走向结果分析表明,不同冬、春温度变化显著影响BNS结实率,暖冬和寒春易降低结实率,寒冬和暖春可提高结实率。这些结果对BNS的影响可能是,暖冬穗发育加快,进入感温期早,再遇正常年份或暖春,育性转换完成快,结实率高,反之结实率低。2014/2015年度属典型暖冬和寒春气候特点,故BNS结实率严重下降。相关分析结果表明,BNS的自交结实率与播种-抽穗的各积温因子均呈负相关,而与翌年3月1日-抽穗的平均温度≥15℃有效积温和平均温度≥15℃的累积日数呈显著正相关;BNS育性转换的温度阈值为12℃,15℃以上温度对自交结实率影响显著;用两个正相关显著的温度参数建立的回归方程可预测BNS自交结实率。研究结果表明,15℃以上平均气温显著影响温敏雄性不育小麦BNS的育性转换,平均温度≥15℃有效积温和平均温度≥15℃的累积日数是两个重要的BNS育性转换温度因子参数。     

小麦BNS雄性不育基因连锁群分析和主效QTLs初步定位

为初步定位小麦温敏雄性不育系BNS中与不育相关的QTL及其所属连锁群,用BNS及其完全保持系郑麦366的F₂为作图群体,建立自交结实率和花粉可育率两个表型BSA池,选用均匀分布在小麦染色体上的710个SSR分子标记,在BSA池中筛选连锁标记,并进行QTL定位,同时用连锁标记引物在BNS DNA中重扩增,扩增产物序列在小麦基因组中进行比对,验证标记所属染色体并分子定位。结果表明,在2对BSA池中共筛选到12个连锁标记,涉及8个连锁群。单标记分析发现,5个连锁标记（Xwmc396、Xwmc517、Xbarc55、Xwmc332和Xwmc752）与不育QTL紧密连锁。用区间分析法分析发现,有2个主效不育QTL,分别为2B染色体上的 qBS1 （紧密连锁Xwmc332和Xbarc55）和7B染色体上的 qBS2 （紧密连锁Xwmc396和Xwmc517）。两个主效QTL的LOD值均大于5,贡献率均大于13%,且显性效应均大于加性效应。     

温敏雄性不育系小麦BNS败育的细胞学观察

[目的]为了明确温敏雄性不育系小麦BNS雄性败育的细胞学机制.[方法]采用醋酸洋红染色对温敏雄性不育系小麦BNS花粉母细胞减数分裂和小孢子发育过程进行细胞学观察,采用浓度1％I2-KI溶液染色法进行花粉育性统计.[结果]BNS不育系在减数分裂过程中异常,中期Ⅰ出现染色体滞后现象;二分体时期细胞质分配不均匀,染色体靠边,没有在细胞中央;四分体时期子细胞大小不一,其子细胞存在落后染色体,有的二分体经过第2次分裂没有形成4个子细胞,而是分成3个子细胞;小孢子发育过程中观察到单核靠边期,未能发育到双核期和三核期,还出现空孢现象;开花期的花粉彻底败育.而扬麦13能形成正常的二核期和三核期,花粉可育.[结论]减数分裂过程中出现的异常行为是导致BNS花粉败育的原因之一.单核期是其败育的关键时期.