中国小麦主要矮秆基因的分布及其对株高的影响

为了了解矮秆基因在中国冬麦区的分布及利用情况和明确矮秆基因对小麦株高的影响,进一步提高小麦的水肥利用效率,利用前人开发的矮秆基因分子标记和收集的210份冬小麦材料研究矮秆基因RhtB1b、Rht-D1b和Rht8在中国冬麦区的分布和利用情况。结果表明:210份冬小麦材料含有矮秆基因RhtB1b的材料有51份,占总材料的24.3%;含有矮秆基因Rht-D1b的材料有40份,占19.0%;含有Rht8矮秆基因的材料有94份,占44.8%。含有Rht-B1b的小麦材料平均株高为84.0cm,不含有Rht-B1b的小麦材料的平均株高为93.7cm;含有Rht-D1b的小麦材料平均株高为77.9cm,不含有Rht-D1b的小麦材料的平均株高为94.6cm;含有Rht8的小麦材料平均株高为90.0cm,不含有Rht8的小麦材料的平均株高为92.5cm;Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8对小麦平均株高的降秆作用分别为9.7cm、16.7cm和2.5cm。进一步分析不同矮秆基因组合的联合分布情况,同时分析不同矮秆基因的联合降秆作用,结果表明3个矮秆基因的联合降秆作用大于2个矮秆基因的降秆作用,2个矮秆基因的联合降秆作用大于单个矮秆基因的降秆作用;另外还对分子标记在小麦矮秆基因的选择利用方面进行了探讨。     

矮秆小麦XN0004的矮秆基因Rht21的染色体臂定位

XNOOO4是青431与小偃6号杂交选育的一个新的具有部分矮秆显性效应的小麦新矮源品系。和高秆亲本相比,其杂种F_1代的降秆作用平均为13.8％,对外源赤霉酸反应不敏感,在杂种小麦研究中,其配合力优良,增产显著,穗粒数增加,抗倒能力增强,收获指数提高等,无某些矮源对杂种F_1产生的不良效应,是杂种小麦比较理想的矮秆亲本,可作为常规育种的优良矮秆品种资源。用中国春缺—四体和双端体分析的方法,对XNOOO4丰矮秆显性基因进行了染色体定位,证明其矮秆显性基因位于2A染色体的短臂上,是一个不同于世界上已定位的20个Rht基因的新矮源,故暂定名为显性矮秆基因Rht21。     

小麦“矮变1号”和“大姆指矮”的矮秆遗传的研究

1978—1982年在本校农场和温室,对小麦“矮变1号”和“大姆指矮”的矮秆遗传进行了研究。 试验结果表明,矮变1号与高秆亲本杂交,其F_1的株高均低于亲本平均值。F_2的株高分离比例基本符合1矮秆:2中秆:1高秆的比例。F_1用高秆亲本回交,回交一代的株高分离比例,完全符合1中秆:1高秆的比例。矮变1号的矮秆遗传主要是受一对不完全显性矮秆基因所控制。 矮变1号的矮秆遗传和大姆指矮相似,但它的显性矮秆基因效应大于大姆指矮,因此,它是一份有价值的矮秆材料。     

“矮败小麦”株高的回交遗传效应

矮败小麦是太谷核不育基因 Ms2和矮秆基因 Rht10紧密连锁体,是一种具有矮秆标记性状的显性核不育新材料。其独特之处在于不育株接受任一非矮秆父本的花粉,后代总是分离出一半矮秆不育一半高秆可育。这在遗传育种中有极其重要的实用价值。为了利用好这个宝贵材料,我们用矮败小麦不育株为母本,40个普通小麦品种(系)为父本四年内连续回     

小黑麦半矮秆突变品系CA577的诱导及其遗传分析

 报道了60 Coγ射线诱导的小黑麦半矮秆突变品系CA5 77的平均株高变异、株高遗传性及其染色体组成的鉴定结果。CA5 77的株高为 77.8± 2 .4 6cm ,遗传分析证实该性状受不完全显性单基因控制。纯合的突变基因型Rht(CA5 77)Rht(CA5 77)在亲本的遗传背景下显现 4 5 .97%的降秆能力。CA5 77的体细胞染色体数为 2n =4 2 ,观察到6个随体染色体 ;在CA5 77及其与Beagle 82等六倍体小黑麦品种 (系 )杂种F1的减数分裂MI期染色体构型中未观察到四价体或多价体 ;C 带带型分析表明其染色体组成为AABBRR。     

小麦显性矮秆基因复等位多态特性研究

 世界小麦矮化育种主要使用隐性矮源。在普通小麦中发现的显性矮源均因导致植株极度矮化（20~55　cm）而未能在小麦育种中广泛应用。笔者发现,将显性矮源矮变1号（4DS携带Rht10,25~30 cm）及矮苏3（4BS携带Rht3,55 cm）的原种大群体种植或施以诱变因子并将其与中、高秆的小麦品种杂交、回交,从其分离世代的大群体中,均可选择到一些株高呈不同程度提升的稳定的突变株系。采用近等基因系法对不同株高突变衍生系的研究表明：其提升的株高真实遗传,各自均携带一个不同株高的半显性矮秆基因,随突变衍生系株高的提升,近等基因系的产量性状显著优化。采用标志基因测交法以及生理生化遗传标记对突变衍生系携带的不同株高的半显性矮秆基因重新进行了基因定位,确认它们分别与Rht10及Rht3的座位相同,因而均是其突变衍生的复等位基因。提出显性矮秆基因具有"复等位多态特性",即极度矮化的显性矮秆基因容易突变为一群株高提高程度不同的、可以达到小麦育种理想株高的半显性矮秆复等位基因。     

导入Rht10基因的八倍体小偃麦的农艺性状遗传分析

将矮秆基因Rht10导入八倍体小偃麦中获得了染色体数为2n=56的矮秆稳定材料攀89074-1-1-1，其中Rht10基因表现了极强的降秆能力，同时攀89074-1-1-1的幼苗对赤霉酸反应不敏感，表明Rht10基因能在八倍体小偃麦遗传背景中正常表达，用该矮秆小偃品系与含有小麦-簇毛麦6VA/6AL易位系92R137杂交，对F2群体的植株株高及其它农艺性状的遗体分析表明，Rht10基因在杂交后代中呈显性遗传，从该群体中能够获得一批半矮秆、分蘖力强、抗锈病和白粉病的株系，可望从中培育结合中间偃麦草和簇毛麦优良基因的中间材料。     

小麦矮秆突变体矮秆基因的遗传分析

目前在小麦中虽然已经命名了20余个矮秆基因,但小麦矮秆基因资源应用单一化的现状仍然存在,因此对小麦新矮源的筛选与研究显得十分必要。本研究以1个小麦矮秆突变体‘矮128’为材料,通过赤霉酸处理、遗传分析、基因等位性测验和DNA分子标记等手段分析了该矮秆突变体矮秆基因的性质及可能来源。结果表明:‘矮128’属赤霉酸不敏感型矮秆突变体,其矮秆性状受1对隐性基因控制,该基因与Rht8、Rht9、Rht13、RhtB1b(Rht1)、RhtD1b(Rht2)、RhtD1c(Rht10)和Rht16等矮秆基因不是等位基因,也不同于Rht4、Rht5、Rht8、Rht9、Rht12、Rht13等6个已知矮秆基因。尽管如此,‘矮128’中的矮秆基因是否为新的矮秆基因仍然需进一步的遗传分析加以明确。     

六倍体小黑麦株高分离的染色体构成分析

六倍体小黑麦84(184)的自交后代出现高秆、中高秆和矮秆3种株高类型。经原位杂交鉴定,发现高秆、中高秆和矮秆植株分别包含14,13和12条黑麦染色体。进一步利用14个黑麦染色体(1R～7R)长臂和短臂特异分子标记对84(184)高秆、中高秆和矮秆植株及其自交后代进行分析,发现高秆植株及其后代均包含14个黑麦染色体臂特异分子标记;矮秆植株及其后代则缺少2R染色体特异的2个分子标记;中高秆植株也检测到14个黑麦染色体臂特异分子标记,但其自交后代2R染色体特异分子标记发生分离。综合原位杂交和分子标记鉴定结果,确定84(184)后代株高分离是由于2R染色体的分离造成的,含有1对2R染色体的2R二体植株表现高秆,只有1条2R染色体的2R单体植株为中高秆,缺少1对2R染色体的2R缺体表现矮秆;缺失1条黑麦2R染色体导致株高平均降低30.45%,缺少1对2R染色体株高平均降低52.98%。因此,2R染色体上携带有正向影响株高的不完全显性基因,该基因的缺失可以显著降低植株高度。     

近等基因系法对小麦显性矮源的研究

【目的】开拓小麦育种新矮源，克服自小麦矮化育种“绿色革命”以来，仅使用Rht1、Rht2、Rht8等少数几个隐性矮源的局限性，为选育高度集约化的小麦新品种提供条件。【方法】将国内外已定名的5个显性矮源Rht10、Rht3、Rht12、Rht21、奥尔森矮（Olesen dwarf）和西南大学农学与生物科技学院培育与征集的7个致矮力弱的显性矮源回交导入4个中、高秆（85～105 cm）轮回父本品种（BC4F1），建立了4套矮秆基因的近等基因系。2005～2006两年，在非竞争群体条件下开展了近等基因系的多因素品系比较试验，研究矮源及轮回父本遗传背景两个主因素对近等基因系主要农艺性状的影响效应。【结果】12个显性矮源在本试验统一遗传背景条件下株高为37.9～74.3 cm，显性矮源的株高与其株粒重呈高度正相关（r=0.8884），株高每上升1 cm，则株粒重增加0.24 g。随显性矮源株高的提升、致矮力减弱，其近等基因系的农艺性状得到改善。显性矮源的株高提升到60 cm以上时，即有可能达到和超过中、高秆轮回父本的单株生产力，从而作为新型矮源应用于小麦矮化育种。此外，12个显性矮源具有一致的延迟早熟轮回父本抽穗以及降低轮回父本千粒重的多效性效应，这些不利的多效性效应可以通过轮回父本遗传背景的修饰作用加以改良。【结论】株高在50 cm以下的强致矮力显性矮源，难以直接用于小麦育种，但通过矮秆主基因突变以及特殊遗传背景的修饰等途径可以衍生出株高呈不同程度提升、以致达到70～80 cm理想株高的弱致矮力显性矮源。加强株高提升的弱致矮力显性矮源的研究是将显性矮源应用于小麦杂交育种的有效途径。推荐株高在60～75 cm的弱致矮力显性矮源SW07、SW05、女水妖矮、SW02、Rht21用于小麦矮化育种。     

小麦核不育的遗传研究和雄性不育遗传模式的建立

综述了多年对小麦雄性不育研究的进展。太谷核不育小麦是显性雄性不育材料,它的显性不育基因Ms2位于4D染色体短臂上,距离着丝点31.16cM。以矮变1号小麦为标记性状供体,经大群体筛选和细胞学研究,研制出具有矮秆基因标记的显性核不育材料—矮败小麦。在矮败小麦中,矮秆基因Rht10与雄性不育基因Ms2在4D染色体短臂上连锁十分紧密,交换率仅为0.18%。该两基因的连锁片段已转移到中国春小麦ph1b突变体和八倍体小黑麦中。发现一套基因控制的雌雄性都不育的小麦遗传种质和双隐性基因控制的小麦核不育材料。综合分析已发现的核不育材料,提出植物基因互作型显性核不育材料起源假说;经遗传分析和数学推导,建立植物隐性核不育材料姊妹交后代育性遗传模式。     

Studies of Multi-Allelic Polymorphism of Dominant Dwarfing Genes in Wheat

Dwarfing breeding of wheat in the world is confined to the exploitation of recessive dwarfing sources. None of the dominant dwarfing sources discovered in common wheat (Triticum aestivum L. ) has found wide exploitation in wheat breeding due to the extreme dwarfness of their plants (20 -55 cm). We found in our work that some stable mutant lines with their plant height enhanced to different extents could be obtained in large populations derived from the stock seeds of the dominant dwarfing sources Aibian1 carrying Rht10 on 4DS and being 20 - 55 cm tall and Aisu2 carrying Rht3 on 4BS and being 55 cm tall, or from their descendants of induced mutation treatments, or from the segregating descendants of their crosses with mid- or tall-statured genotypes. Subsequently, we studied these mutation-derived lines differing in plant height with near isogenic lines and observed that the character of their enhanced plant height bred true, each carrying a semidominant dwarfing gene for a definite height and that as the plant height of the mutation-derived lines increased, the yield-contributing characters of their near isogenic lines were significantly improved. When test crosses with marker genes and physiological and biochemical genetic marker tests were performed to re-localize the semi-dominant dwarfing genes carried by the mutation-derived lines, it was confirmed that they shared common loci with Rht10 and Rht3 and that they were all mutation-derived multiple alleles. It is thus speculated that dominant dwarfing genes are of "multi-allelic polymorphism". In other words, dominant dwarfing genes, which are ultra-dwarfing, are liable to develop by mutation into a group of multiple alleles with plant height enhanced to different extents and some may have a height close to the ideal plant height for wheat breeding. Therefore, these results offer a fundamentally new approach for the exploitation of dominant dwarfing sources in wheat breeding.     

赤霉素敏感性不同矮秆基因对小麦胚芽鞘长度和株高的效应

 【目的】明确赤霉素敏感性不同的矮秆基因对小麦株高和胚芽鞘长度的效应,促进小麦不同矮秆基因的合理利用。【方法】利用分子标记和系谱分析相结合,对中国小麦主产区部分小麦品种及品系中所含的矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8进行分类,结合田间株高和室内胚芽鞘长度调查,比较赤霉素（GA3）敏感性不同的矮秆基因对胚芽鞘长度和株高的效应。【结果】分子标记检测结合系谱分析对129份供试品种进行分类,含有矮秆基因Rht-B1b的小麦品种58份,含有Rht-D1b的24份,含有Rht8的73份。其中35份品种含有2个矮秆基因Rht-B1b和Rht8,16份品种含有Rht-D1b和Rht8。赤霉素敏感性检测发现含有矮秆基因Rht-B1b或Rht-D1b的小麦品种多对赤霉素反应不敏感,含有矮秆基因Rht8的小麦品种多对赤霉素反应敏感,而同时含有2个矮秆基因Rht-B1b+Rht8或Rht-D1b+Rht8的小麦品种绝大多数对赤霉素反应不敏感。赤霉素不敏感的矮秆基因Rht-B1b和Rht-D1b以及同时含有赤霉素不敏感和赤霉素敏感2个矮秆基因的小麦品种（Rht-B1b+Rht8和Rht-D1b+ Rht8）降低株高的效应较大,分别为24.6%、30.4%、28.2%和32.2%,而赤霉素敏感的矮秆基因Rht8降低株高的效应为14.3%。赤霉素不敏感的矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b以及Rht-B1b+Rht8和Rht-D1b+Rht8在降低株高的同时,也缩短了胚芽鞘长度,其效应分别为25.4%、31.3%、28.4%和31.3%,而赤霉素敏感的矮秆基因Rht8缩短胚芽鞘长度的效应较小,仅为6.0%。【结论】以上分析结果表明,赤霉素不敏感的矮秆基因Rht-B1b和Rht-D1b在降低株高的同时也限制了胚芽鞘的伸长,不适于旱地小麦改良利用,而赤霉素敏感的矮秆基因Rht8既降低了株高又不影响胚芽鞘长度,是旱地小麦改良中比较理想的矮秆基因。     

The Effects of Dwarfing Genes （Rht-B1b,Rht-D1b,and Rht8） with Different Sensitivity to GA3 on the Coleoptile Length and Plant Height of Wheat

Understanding the effects of wheat dwarfing genes on the coleoptile length and plant height is crucial for the proper utilization of dwarfing genes in the improvement of wheat yield. Molecular marker analysis combined with pedigree information were used to classify wheat cultivars widely planted in major wheat growing regions in China into different categories based on the dwarfing genes they carried. The effects of the dwarfing genes with different sensitivity to gibberellins （GA3） on the coleoptile length and plant height were analyzed. Screening of 129 cultivars by molecular marker analysis revealed that 58 genotypes of wheat contained the dwarfing gene Rht-B1b, 24 genotypes of wheat contained Rht-D1b gene and 73 genotypes of wheat possessed Rht8 gene. In addition, among these 129 cultivars, 35 genotypes of wheat cultivars contained both Rht-B1b and Rht8 genes and 16 genotypes of wheat cultivars contained both Rht-D1b and Rht8 genes. Wheat cultivars with the dwarfing genes Rht-B1b or Rht-D1b were insensitive to GA3, while the cultivars with the dwarfing gene Rht8 were sensitive to GA3. Most of the wheat genotypes containing combination of Rht8 gene with either Rht-B1b or Rht-D1b gene were insensitive to GA3. The plant height was reduced by 24.6, 30.4, 28.2, and 32.2%, respectively, for the wheat cultivars containing Rht-B1b, Rht-D1b, Rht-B1b ＋ Rht8, and Rht-D1b ＋ Rht8 genes. The plant height was reduced by 14.3% for the wheat cultivar containing GA3-sensitive gene Rht8. The coleoptile length was shortened by 25.4, 31.3, 28.4 and 31.3%, respectively, in the wheat cultivars containing Rht-B1b, Rht-D1b, Rht-B1b ＋Rht8 and Rht-D1b ＋ Rht8 genes, while the coleoptile length was shortened only by 6.2% for the wheat cultivar containing Rht8 gene. We conclude that GA3-insensitive dwarfing genes （Rht-B1b and Rht-D1b） are not suitable for the wheat improvement in dryland because these two genes have effect on reducing both plant height and coleoptile length. In contrast, GA3- sensitive dwarfing gene （Rht8） is a relatively ideal candidate for the wheat improvement since it significantly reduces the plant height of wheat, but has less effect on the coleoptile length.     

河北省主要小麦育成种矮源研究

利用赤霉酸敏感性测定和系谱追踪方法，对河北省历年来培育的主要冬小麦品种的矮秆基因进行了鉴定分析。结果表明：７０．８％的品种的矮秆基因来自农林１０号；２２．２％的品种的矮源为赤小麦；６．９％的品种的矮源为郑引１号。５２．４％的河北省定名品种的矮秆基因来自赤小麦。部分品种的矮源还不清楚。