5种细胞质雄性不育小麦败育的生物学特性及育性恢复

为了解不同类型异质雄性不育小麦的易恢性差异和不同恢复系的恢复力差异,采用特异性分子标记及醇溶蛋白的A-PAGE检测方法对5种类型同核异质不育系（K706A、Va706A、Ju706A、C6706A、U706A,分别为K、Va、Ju、C6和U型）、保持系（706B）及恢复系（6521-2、LK783、1321、223原-9、9023晚、X 197、宿7078、宿968、中国春、WM5-5）进行1B/1R类型鉴定,同时对不同杂交组合F₁（不育系/恢复系）的自交结实率进行异地（杨凌和三原）分析。结果表明,Va706A、Ju706A、C6706A、U706A、706B为 1BL/1RS易位纯合体,宿968、宿7078、LK783 、1321、6521-2、WM5-5、X197、223原-9为非1BL/1RS易位材料,K706A、9023晚为1BL/1RS易位杂合体。5种细胞质雄性不育系中,K型的易恢性最好,Ju型和U型居中,C6型恢复能力最差。10个恢复系中,LK783和中国春在三原和杨凌恢复度均较高,宿968的恢复能力最弱,但LK783的变异幅度较大,中国春的变异幅度较小,说明中国春恢复能力好且稳定。此外,不育系与恢复系间存在明显的互作关系。     

小麦细胞质雄性不育机理的研究进展

文章就自然或人工诱导产生的小麦细胞质雄性不育（ＷＣＭＳ）的遗传学、细胞学、生理生化特征以及叶绿体和线粒体与ＷＣＭＳ的关系作了概述。“二型学说”解释小麦雄性不育更为合理；不同类型的不育系花粉败育的时期不同；核质生理生化、遗传的不协调，干扰了花粉正常生长发育的过程，从而导致花粉败育。     

小麦线粒体与细胞质雄性不育关系的研究进展

细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility,CMS)是小麦杂种优势利用的重要途径之一,大量研究表明CMS是线粒体基因与细胞核基因互作的结果。线粒体基因组是细胞质育性因子的载体,其突变和重组与CMS有直接关系。本文综述了线粒体基因组的结构特征及线粒体DNA多态性、线粒体基因转录、线粒体多肽差异和线粒体细胞学超微结构等几个方面与CMS的关系,并对小麦CMS分子机制进行探讨,以期为清晰揭示CMS形成的分子机制及最终对CMS三系杂交种选育和作物杂种优势利用提供参考。     

玉米细胞质雄性不育与活性氧代谢的关系

对细胞质雄性不育系DT-合344、ZT-合344和保持系合344雄穗不同发育时期小花中活性氧代谢相关指标进行比较。结果表明,雄穗整个生长阶段,不育系雄穗中超氧化物阴离子(O2·)、丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性高于保持系。随着雄穗的发育,保持系中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性和可溶性蛋白含量逐渐高于不育系,达显著水平。雄穗小孢子孕育后,不育系小花中过氧化氢(H2O2)、脯氨酸(pro)、可溶性糖含量显著低于保持系。活性氧代谢的异常与玉米细胞质雄性不育有关。     

利用cDNA-RAPD方法筛选与V型小麦细胞质雄性不育育性相关的线粒体转录产物的研究

为了研究V型细胞质雄性不育小麦的不育机理,以V型细胞质雄性不育小麦的一套近等基因系为材料,利用cDNA-RAPD方法对不育系、保持系和杂种F1线粒体RNA进行了比较分析.共用了284个引物,有104个引物在不育系和保持系间存在扩增差异,22个引物在不育系和杂种F1间存在扩增差异,找到了一个在不育系中特异表达的差异片段S238999,Northern杂交证实该片段在不育系、保持系和杂种F1的转录的确有差异,它的转录本丰度随着恢复基因的导入明显降低,表明该片段与V型小麦细胞质雄性不育具有一定的相关性.通过NCBI数据库的同源性比对,发现该片段仅与一个Hordeum vulgare基因组DNA片段有84 bp的同源序列,表明这是一个新的可能与V型小麦细胞质雄性不育相关的序列.     

异源细胞质小麦的抗旱性研究

以分别具有山羊草属、小麦属和簇毛麦属的15种普通小麦近缘种细胞质的异源细胞质小麦为材料．采用高渗溶液法、水培盆栽法和田间鉴定法研究了异源细胞质对小麦抗旱性的遗传效应。结果表明,波斯小麦（T.persicum）、柱穗山羊草（Ae．cylindrica）、簇毛麦（Hanaldia villosa）和粗厚山羊草（Ae．crassu 6x）细胞质对小麦的抗旱性具有明显的遗传效应。其效应值的性质、大小与核亲毒品种的基因型有关,在特定的核质组合中波斯小麦、柱穗山羊草、簇毛麦和粗厚山羊草细胞质可明显提高小麦的抗旱性。具波斯小麦细胞质的异质系（T．persicum）-s．c66种子发芽阶段和三叶期的抗旱性比相应核亲本明显增强．并且超过抗旱品种晋麦47。成熟期的鉴定结果表明．经核基因型改良的粗厚山羊草细胞质小麦新品系NC223、NC232和NC236等15个异质系具有较强的抗旱性。因此,进一步研究异源细胞质提高小麦抗旱性的遗传机制,有助于拓宽小麦抗旱育种途径。     

小麦细胞质光敏雄性不育育性恢复的遗传研究

以核质杂种ＮＣ２１３４和Ｄ＾２－鉴２６（均带有Ｄ＾２细胞质）为细胞质供体,以筛选恢复系和转育不育系为目的,用６９个春小麦品种为核供体进行回交转育,观察不同核质组合后代的育性变化。初步结果表明,大约２８％的品种携带有Ｄ＾２细胞质长日光敏雄性不育的恢复基因,约３５％的品种通过回交可以转育成Ｄ＾２细胞质长日光敏雄性不育系。对其中一些组合Ｆ２群体单株育性的分布情况进行了调查和分析,结果表明,不同核质组合育     

粘类小麦细胞质雄性不育系恢复性能及其杂种优势和细胞质效应的研究

为更好地揭示粘类小麦细胞质雄性不育系(CMS)的恢复性能、杂种优势和细胞质效应,以推动三系杂交小麦的生产应用,以4类19种异质粘类小麦CMS为母本,与系列恢复系亲本进行不完全双列杂交,获得248个互为同核异质、同质异核、异质异核的杂种F1,对粘类小麦CMS的恢复规律等进行了研究。结果表明:(1)影响粘类CMS恢复性能的主要因素是恢复系、不育系核型、不育系胞质类型,三因素对恢复度的影响表现为:恢复系>不育系核型>不育系胞质类型;(2)粘类CMS与系列恢复系的杂种F1穗长、分蘖均值分别为其亲本的1.129倍和1.273倍,具有很强的杂种优势,株高为亲本的0.997倍,具有一定的负向优势;(3)对粘类小麦CMS产生单倍体的影响表现为:不育系核型>不育系胞质类型>恢复系,单倍体产生程度与不育系核型和不育系胞质类型相关,单倍体产生频率只和不育系核型直接相关,单倍体产生频率与单倍体产生的严重程度没有直接关系,利用特定不育系核型可有效避免产生单倍体。     

一种普通小麦细胞质雄性不育系的鉴定及恢保关系研究

07(131)A是从普通小麦高代优良品系07(131)中发现的自然突变雄性不育材料。为了解其在生产上的应用潜力,对其雄性败育特点、不育类型和恢保关系进行了研究。结果表明,07(131)A开花期花药干瘪、不外露、不开裂,花粉粒I2-KI染色表现为染败,带有少量可育花粉。育性正常的07(131)与07(131)A原始不育株杂交,F1表现为不育,再以07(131)单株成对回交,后代还可保持高度不育,表明07(131)A属细胞质雄性不育突变体。对07(131)A与52份不同来源普通小麦品种(系)配制的测交F1组合进行育性调查,筛选出保持高不育的材料4份;保持半不育的材料15份;具有恢复能力的材料33份,其中,高恢复材料30份,完全恢复材料3份。说明在普通小麦品种(系)中存在着07(131)A的保持系和广泛的恢复源。07(131)A在小麦"三系法"杂交育种上具有一定的应用前景。     

氮量及减灌对冬小麦旗叶生理参数和细胞保护酶活性的影响

为给小麦水氮高效栽培提供依据,以水氮响应特征不同小麦品种保麦10（适合高水肥）和石麦22（节水型）为材料,通过田间试验,研究了不同施氮量及春季灌水次数对小麦旗叶光合色素含量、保护酶活性和产量的影响。结果表明,増施氮素和增加灌水次数能提高供试品种旗叶叶绿素a、b含量、可溶隆蛋白含量、超氧化物气化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性,改善产量构成因素及产量,减少细胞膜质过氧化产物丙二醛（MDA）累积量。高水氮组合（N225结合春季2次灌水）下保麦10和石麦22旗叶生理生化参数及产量性状的差异较小;在高氮、低氮灌1水下,与保麦10相比,石麦22旗叶生长中后期被测细胞保护酶活性、游离脯氨酸、可溶性糖含量显著增加,MDA含量显著降低,产量得到明显改善。石麦22较强的耐低氮及干旱能力与其水氮胁迫下植株上位叶维持较高光合色素含量、较多渗透物质含量和较强细胞保护酶活性有关。     

几种生物刺激素对小麦产量形成及品质的调控

为比较农用腐殖酸、生化腐殖酸、海藻酸钠寡糖、氨基酸、复合生物刺激素在小麦上的应用效果,采用盆栽试验,分析了这5种生物刺激素喷施对小麦产量形成及品质的影响。结果表明,喷施5种生物刺激素均可一定程度促进小麦旗叶的生长和提高SPAD值,以海藻酸钠寡糖处理效果最优,其净光合速率和水分利用效率较对照均显著增加,气孔限制值则显著下降。除氨基酸处理外,其他生物刺激素处理均可不同程度增加小麦产量,也以海藻酸钠寡糖处理效果最佳,其穗顶部、中部和基部的籽粒重、穗粒数及千粒重均显著增加。5种生物刺激素处理均能不同程度提高小麦总淀粉含量,以生化腐殖酸处理效果最优;此外,生化腐殖酸、农用腐殖酸和海藻酸钠寡糖处理还可提高支链淀粉含量,降低直/支比。除农用腐殖酸外,其余生物刺激素处理的蛋白质、湿面筋和干面筋含量均显著下降。综合而言,5种生物刺激素中,以海藻酸钠寡糖对小麦产量形成的促进效果较好,但对品质具有不利影响。     

转TaSCL14基因小麦的遗传稳定性及农艺性状分析

为了获得农艺性状优良的转TaSCL14基因小麦品系,以普通小麦品种小偃39为受体获得的转TaSCL14基因小麦T1～T3代株(系)为材料,对其中TaSCL14基因的遗传稳定性和主要的农艺特性进行分析。结果表明,转TaSCL14基因小麦的T1和T2代植株的阳性率分别达到55.9%和85.6%,穗粒数、冬前分蘖与对照存在显著差异;T3代4个转基因株系3-4、3-7、3-8和3-11的阳性率达到90%以上,且TaSCL14基因在各株系中的表达水平都高于对照。与野生型相比,转基因小麦T3代部分株系的冬前分蘖、冬后分蘖、有效分蘖和小穗数均较野生型呈显著或极显著提高,但千粒重都较野生型有所降低,其中株系3-4和3-7降低幅度较大,分别达到显著和极显著水平。以上结果说明,TaSCL14基因的过表达能够影响转基因小麦的部分农艺特性,并且在株(系)间有差异。     

转ZmPPDK基因小麦新品系的光合特性及产量分析

为明确玉米C_4型ZmPPDK基因提高小麦光合效率的功能,采用基因枪介导转化法,以小麦品种周麦23为受体,获得了转ZmPPDK基因小麦株系T14和T39,并于开花期和灌浆期测定了2个转基因株系及受体亲本的旗叶净光合速率日变化、光合相关基因表达量、叶绿素荧光参数以及成熟期产量性状。结果表明,T14和T39在2个测定时期10:00-14:00间的光合速率均显著高于野生型对照,在灌浆期2个转基因系的提高幅度均最大,分别达17.24%和21.11%。转基因小麦的ZmPPDK基因及内源CA、NADP-ME、FBP等光合相关基因的表达量均显著高于对照,其中ZmPPDK基因表达量的提高幅度分别为14.13和15.28倍,并显著高于光合相关基因。在13:00时刻,转基因小麦的F_v/F_m和Φ_(PSII)均显著高于对照,而W_K和V_J显著低于对照。转基因小麦的2年平均产量较对照分别提高6.40%和5.02%,千粒重的提高是其增产的主要因素。以上结果说明,转玉米ZmPPDK基因小麦的光合特性和产量显著优于对照,玉米ZmPPDK基因具有改善C_3植物光合特性并提高其产量的潜力。     

松嫩平原春小麦耐盐碱性鉴定及品种(系)筛选

为确定松嫩平原春小麦品种(系)耐盐碱性鉴定的适宜盐碱浓度,同时筛选耐盐碱小麦材料,以黑龙江省试种的30个春小麦品种(系)为试验材料,采用不同浓度NaHCO3溶液分别在春小麦萌发期和苗期进行盐碱胁迫处理,筛选适合耐盐碱性鉴定的胁迫处理浓度,并通过主成分分析、隶属函数分析、聚类分析等方法对30个春小麦品种萌发期和苗期的耐盐碱性进行综合评价。结果表明,150mmol·L-1 NaHCO3为小麦耐盐碱性筛选的理想鉴定浓度;30个春小麦品种(系)中,九三09-1933等7个品种(系)萌发期高度耐盐碱,北麦9号为萌发期盐碱敏感品种;九三08-51271、龙麦36、7767为苗期高度耐盐碱品种(系),克旱14号、九三08-7127为苗期盐碱敏感品种(系);综合评价萌发期与苗期鉴定结果,其中高度耐盐碱的品种(系)为龙麦36和09-9933,盐碱敏感品种(系)为九三08-7127和克旱14号,克旱7号等其他品种(系)中度耐盐碱。     

基因HAT1在小麦生理型雄性不育系中的表达分析

组蛋白乙酰转移酶（HAT）在生物生殖发育中对染色体的结构修饰和基因的表达调控发挥着重要作用。为探讨组蛋白乙酰化与小麦生理型雄性不育的关系,利用实时荧光定量技术,分析了化学杀雄剂SQ 1诱导的生理型雄性不育小麦花药各发育时期组蛋白乙酰转移酶基因HAT1的表达水平。结果表明,与同期可育花药相比,生理型雄性不育小麦花药的HAT1基因表达水平在单核期显著升高,二核期变化趋势基本相同,三核期显著降低。DNA Ladder显示,不育花药在单核期出现明显的DNA片段化,比正常花药提前凋亡。这表明SQ 1诱导的小麦生理型雄性不育可能与HAT1基因表达异常和花药细胞提前凋亡有关。     

长江中下游麦区小麦地方品种幼苗耐镉性的差异

为了明确不同小麦地方品种耐镉（Cd）性的差异,采用水培方法,测定了长江中下游麦区32个小麦地方品种的苗期生长指标、叶绿素含量、荧光参数和光合参数,并对参试品种的Cd耐性进行了比较和聚类分析。结果表明,32个小麦地方品种镉耐性指数变异系数为10.4%～49.4%,耐Cd性差异较大。根据耐性指数可将参试品种分成耐镉型（7个）、较耐镉型（4个）、中间型（6个）、镉较敏感型（8个）、镉敏感型（7个）5组。     

玉米雄性不育基因Zmms1的同源克隆及生物信息学分析

利用水稻雄性不育相关基因Osms1同源克隆玉米中的同源基因Zmms1,用生物信息学方法对水稻Osms1及玉米Zmms1基因核苷酸序列以及蛋白质结构、亲水性和疏水性及进化树等进行分析。结果表明,水稻雄性不育相关基因Osms1编码区长度为2 232 bp,编码679个氨基酸,Zmms1编码区长度为2 461 bp,编码670个氨基酸。通过对ms1蛋白功能结构域进行分析发现,Zmms1和Osms1同为PHD-ZF超家族成员,二者具有相同的功能结构域和近似的三级结构,因此推测,Zmms1可能与Osms1具有相似的功能。     

小麦铭贤169休眠解除期间种子结构与主要成分的变化

为探究小麦种子休眠解除期间的成分变化对发芽率的影响,了解种子休眠解除机制,以铭贤169为材料,在收获后不同储藏时间(间隔20 d)取样,通过显微设备观察了种子后熟期间的结构变化,测定了相关生理指标和成分,以探究铭贤169种子休眠性原因。结果表明,铭贤169种子休眠解除过程中,种皮细胞结构、组织结构、淀粉粒结构、蛋白基质等均发生变化,淀粉含量、粒径、糊化特性、热稳定性随贮藏时间延长变化显著。铭贤169的离体胚在花后25 d就具有发芽能力,但种子在花后35 d仍处于休眠。收获后熟期间,种胚活性、种子吸水率、含水量、淀粉含量、淀粉糊化谷值粘度和峰值时间、热稳定性逐步上升,与发芽率正相关。A型淀粉粒表面破损,淀粉粒与蛋白质结合紧密,种皮结构松散;淀粉粒径、淀粉酶活性、可溶性糖含量和沉降值减小;面筋和粗蛋白含量变化不大。推测铭贤169种子的休眠性与种子母体成分有关,休眠解除期间发芽率变化受种皮结构、淀粉的分解程度、淀粉粒与蛋白质的结合方式、可溶性糖含量、淀粉含量和性质以及淀粉酶活性等因素影响。