斯卑尔脱(T.spelta)小麦和莫迦小麦(T.macha)1BS染色体对K 型小麦不育系育性恢复和几个重要性状的影响

为了明确斯卑尔脱(T.spelta)小麦和莫迦小麦(T.macha)1BS染色体对K型小麦不育系育性恢复等的影响,利用1B/1R 小麦K 型不育系K3314A 、YS型小麦温敏雄性不育系YS3314和YM型小麦温敏雄性不育系YM3314进行秋播、春播试验,考察3种类型不育系育性对温度的反应,并分别与普通小麦品种(系) 90(13)21、L783、温6、陕354和邯6172杂交, 测定和比较其F1的恢复性、单倍体发生频率和几个重要农艺性状.结果表明,YS3314和YM3314秋播完全雄性不育,春播则自交结实,K3314秋播、春播皆雄性不育,说明T.spelta和T.macha的1BS染色体导入使K3314A 获得温敏特性.YM型小麦温敏雄性不育系比YS型小麦温敏雄性不育系和1B/1R 类型不育系更易恢复; YS型小麦温敏雄性不育系其杂交F1产生极少或不产生单倍体,且在单株有效穗数和有效小穗数等性状上具有明显的优势,YM型小麦温敏不育系则在穗粒数上具有明显的优势.     

YM型小麦雄性不育系KTM3314A的温敏特性

为了明确YM型小麦温敏不育系KTM3314A的育性转换特性,以1B/1R类型K型小麦雄性不育系K3314A和YM型小麦雄性不育系KTM3314A为试验材料,进行分期播种(秋播、春播)和剪穂再生试验,以K3314A为对照,比较不同播期及再生分蘖穗的自交结实率,并与同期的温度、湿度等气象数据对照,以确定KTM3314A的温度敏感期和临界温度。结果表明,K3314A秋播、春播及再生分蘖穗皆完全雄性不育,KTM3314A秋播完全雄性不育,春播及再生分蘖穗育性部分恢复,育性转换的温度敏感期在孕穗前后5 d,临界温度为18.14℃,表明KTM3314A具有温度敏感特性。     

带有莫迦小麦(T.macha)染色体片段的普通小麦温敏雄性不育系YM3314的初步研究

为简化杂交小麦制种环节,扩大和创新小麦温敏雄性不育遗传资源,在提莫菲维小麦细胞质背景下利用莫迦小麦1B染色体上的T型恢复基因作为选择标记,将与其连锁的莫迦小麦雄性不育温敏基因导入普通小麦3314的核基因组,获得带有莫迦小麦1B染色体有关育性片断的材料TM3314,经回交导入粘果山羊草细胞质背景,育成KTM3314A(简称为YM3314).经秋播、秋播剪穗再生分蘖、夏播、春播试验,YM3314在陕西杨陵秋播雄性不育,秋播剪穗再生分蘖、夏播、春播均雄性可育;结合人工气候箱控温控光试验结果表明,YM3314的雄性不育具有温度敏感特性,对日长似乎不敏感.带有莫迦小麦温敏雄性不育基因的小麦雄性不育系,可称作YM型小麦温敏不育系.     

来自莫迦小麦的T型恢复基因的染色体定位

Tm3314是西北农林科技大学选育的具有莫迦小麦（T．macha var．subletschchumicum）T型恢复基因和K型不育基因的基础遗传材料。为了以Tm3314的T型恢复基因作为K型不育基因的遗传标记选育非1B／1R类型的K型不育系，对Tin3314的T型恢复基因进行了染色体定位。单、缺体分析结果表明，Tm3314的T型主效恢复基因位于1B染色体上，5A、2B、4B染色体上存在育性恢复的微效基因或修饰基因，而在1D染色体上具有育性恢复的抑制基因。对Tm3314和Tsp3314的T型恢复基因的等位性测验表明，二者的T型主效恢复基因可能是等位或紧密连锁的。根据Tsp3314来自斯卑尔脱小麦（T．spelta var．duhamelianum）的T型主效恢复基因的染色体位置，进一步将Tm3314的T型主效恢复基因定位于1B染色体短臂上。     

一个水稻育性相关基因在小麦雄性不育系中的表达

为了确定小麦中一个编码与水稻光温敏雄性不育有关的酶的基因（FJ803924）是否与小麦雄性不育系的育性有关,采用半定量PCR和电泳分析,测定了此基因在人工控温下生长的5种小麦（非1B/1R 类K型不育系732A 及其保持系732B、YS型温敏雄性不育小麦A3017、1B/1R 类K 型不育系K3314A 及其保持系3314B）不同时期幼穗中的表达量变化趋势。结果表明,此基因在高、低温处理下在732A和A3017中出现较明显的表达量差异,而在另外几种小麦中表达量变化差异不明显。此基因在不同小麦中的表达受温度影响的程度不同,与小麦育性的关系也不尽相同。     

YS型小麦温敏不育系A3314育性转换过程中叶片和幼穗酶活性的变化

为研究YS型小麦温敏雄性不育系的育性转换机制,在不同育性条件下,测定了YS型小麦温敏不育系A3314及其原同型保持系TSP3314不同发育时期叶片和幼穗中过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)含量.结果表明,两种育性条件下,A3314幼穗中酶的变化较叶片对其育性影响大;同一发育时期SOD、POD、CAT活性基本呈现不育条件下比可育条件下低的趋势,特别是在减数分裂期后表现更加明显.MDA含量与SOD、POD、CAT活性变化趋势相反.这些结果说明YS型小麦温敏不育系中酶活性与花粉育性密切相关.     

YS与1B/1R类型K型小麦雄性不育系配合力的比较研究

为了明确YS与1B/1R两类K型小麦雄性不育系的配合力差异,利用1B/1R类型K型小麦雄性不育系K3314A(A1)和YS型小麦温敏雄性不育系A732(A2)、A3017(A3)作母本与7个恢复系进行不完全双列杂交(NCII),对所得F1代的株高、穗长等7个农艺性状的配合力进行了分析.结果表明,10个亲本各性状的一般配合力效应值(GCA)和各组合特殊配合力效应值(SCA)均具有正向和负向两类, 它们在一定基因型均值的基础上表现为加强或削弱该性状的作用.21个杂交组合中,各性状的特殊配合力最高值都出现在2个YS型温敏雄性不育系组配的组合中.其中A3017/新乡9408、A732/新乡9408和A732/温6有较高的生产利用价值.一般配合力效应值(GCA)在同一性状不同亲本间和同一亲本不同性状间均存在显著差异,2个YS型不育系在产量性状上GCA均表现为正值,K3314A的GCA表现为负值.亲本中A732、K460较为理想.     

非1B/1R和1B/1R类型K型小麦雄性不育系幼穗部分生理指标的变化

为了揭示非1B/1R及1B/1R类型K型小麦雄性不育系雄性败育的生化机制,在不同发育时期对K型非1B/1R小麦雄性不育系KTSP3314A及同型保持系TPS3314B与K型1B/1R小麦雄性不育系K3314A及同型保持系3314B幼穗中游离氨基酸总量、可溶性蛋白含量、可溶性糖和淀粉含量进行了测定.结果表明,非1B/1R类型的K型不育系幼穗的这些生理指标与1B/1R类型K型小麦雄性不育系的变化不同.1B/1R类型不育系除可溶性糖含量在整个发育时期与其同型保持系差别不明显外,其它物质的含量在单核小孢子时期均差异明显;非1B/1R类型不育系这四种物质含量在二核小孢子时期均差异较大.由此说明,这两类K型不育系的雄性败育进程有所不同,非1B/1R类型K型不育系的雄性败育时间晚于1B/1R类型K型不育系,并在雄性败育的过程中伴随着部分生理指标的变化.     

来自莫迦小麦(T. macha)的T型恢复基因Rf3和K型不育基因rfv1的SSR标记分析

为了建立非1B/1R类型K型小麦细胞质雄性不育系的分子标记辅助选育技术体系,对基础遗传材料Tm3314来自莫迦小麦1BS染色体的T 型恢复基因Rf3和K型不育基因rfv1进行了分子标记定位.以Tm3314和T型不育系T504A的杂交F2代作为定位群体,利用分离集团分析法(BSA),从1BS染色体上10对SSR引物中筛选出与目的基因连锁的2个SSR标记Xbarc8和Xgwm18.然后结合(T504A/Tm3314)F2群体在T型细胞质下的育性分离情况和F2可育株与K型不育系K119A测交所得的K型细胞质下的育性结果,运用Mapmaker 3.0b软件进行连锁分析,结果表明,Xbarc8和Xgwm18与Rf3基因的遗传距离分别为5.5 cM和8.1 cM,与rfv1基因的遗传距离分别为22.2 cM和19.6 cM,且2个SSR标记位于两个育性基因之间.     

几类小麦雄性不育系育性敏感时期可溶性蛋白质和ATP酶活性的分析

为了研究K型和YS型小麦雄性不育系雄性不育的生化机制,用Native-PAGE凝胶电泳技术对稀盐缓冲液提取的不育系及其保持系育性敏感期旗叶和小穗中的可溶性蛋白进行了分析,并对不育系和保持系小穗质膜和液泡膜H+-ATP酶活性进行了比较.结果显示,1B/1R类K型不育系3314A和非1B/1R类K型不育系732A的同型保持系732B的旗叶在二核期和三核期均出现一分子量大小相同的特异性条带.对小穗的电泳结果显示,1B/1R类K型不育系3314A和非1B/1R类K型不育系732A单核期与其同期相应保持系相比,表达了一些特异性的蛋白.而YS型光温敏不育系A3017二核期和三核期比单核期多出现了特异蛋白条带.这些小穗中表达的特异蛋白可能与育性相关.另外,通过对质膜和液泡膜H+-ATP酶活性测定表明,不育系小穗单核期ATP酶活性较高,尤其是不育系液泡膜H+-ATP酶活性在单核期均明显偏高.     

小麦温度敏感不育系A3314温敏特性研究

为了建立技术简便、成本低廉的二系杂交小麦种子生产体系 ,选育适应范围广泛的温敏不育系 ,采用多点分期播种和分期剪穗再生分蘖等方法 ,调查分析了小麦温度敏感不育系 A3314的育性转换条件 ,结果表明 :A3314在中国黄淮冬麦区、云贵冬麦区、西北春麦区、东北春麦区各点 ,按当地小麦生产正季播种均表现稳定雄性不育 ,雄性不育的安全播种期达 6 0 d左右 ;而在黄淮和云贵冬麦区春播、夏播则自交结实 ,适宜条件下自交结实率可达 6 0 %以上。杨陵 10期分期播种和 8期分期剪穗再生分蘖的育性与各期孕穗至开花期间的日平均气温、空气相对湿度、日长的关系分析表明 :A3314的育性具有温度敏感特性 ;孕穗期前后 8d,即减数分裂至单核期 ,是其育性转换的敏感时期 ,此期处于 >18.3℃温度条件下 ,A3314则由雄性不育转换为可育 ;育性转换与日长无显著相关 ;在敏感期>18℃的可育环境下 ,自交结实率与 4 0 %～ 80 %范围内的空气相对湿度呈显著正相关。根据 A 3314的温敏特性 ,推测它在中国大部分小麦产区均可安全用于杂交小麦制种。     

YS型小麦温敏雄性不育系育性控制遗传模型的初步分析

为了揭示小麦温敏雄性不育系育性控制的遗传基础,以YS型小麦温敏不育系A731、A732-1与其恢复系中国春杂交构建了2个组合,对这2个组合的P1、F1、P2和F2及其再生分蘖的育性进行调查,利用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型的4世代联合分析和单个世代分析方法,分析了该类型小麦温敏雄性不育系雄性育性的遗传控制特点.结果表明,不育条件下,YS 型小麦温敏不育系的雄性育性均由2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因控制,主基因遗传率较高,达56.73%～71.20%,多基因遗传率达27.65%～41.20%;可育条件下,A731小麦的温敏育性由2对加性-显性主基因控制,A732-1小麦温敏育性由2对加性-显性-上位性主基因控制,主基因的遗传率均在58.41%以上.这些结果说明YS型小麦温敏雄性不育系的育性主要由两对主基因+多基因相互配合控制,主基因的遗传率较高.     

外源茉莉酸甲脂（MeJA）对光温敏不育小麦花药开裂率及结实率的影响

为了明确茉莉酸甲酯（MeJA）对光温敏不育小麦花药开裂的诱导效应,于抽穗至开花期对小麦光温敏雄性不育系BS366、BS400、BS210及3个常规小麦品种的活体穗部分别进行0、0.1、0.3、0.5 mmol/L浓度MeJA的喷施处理,统计不同浓度处理后的花药开裂率及结实率。结果表明,在喷施0.3和0.5 mmol/L MeJA后,不育系的花药开裂率和结实率增加显著,而常规品种增加不显著。本研究证明,喷施外源MeJA可显著增加小麦光温敏不育系的花药开裂率,进而有效提高其自交结实率,对提高亲本繁殖系数,降低制种成本具有一定的作用。     

五种小麦雄性不育系的初步研究

对 K、V、Un、L、Sh型等5种小麦细胞质雄性不育系的分析结果表明,K、V、Un型不育系的恢复源广,且Un型不育系的恢复度普遍较高;L、Sh型不育系可被3个T型恢复系所恢复,且恢复度也较高。K、V、Un型的不育-恢复机制比较相似.但也存在着差别。杂种优势分析结果表明,杂种小麦籽粒产量优势普遍存在,平均超中亲16.92％、超高亲12.67％。产量构成因素的杂种优势大小次序为:单株穗数>千粒重>单穗粒数。恢复度不高是“三系”杂种小麦优势较小的主要原因之一,也可能是导致杂种营养生长优势相对超过生殖生长优势的原因。K、V型不育系杂种优势较小,L、Un和Sh型不育系杂种优势较强,尤其以L、Un型优势比较突出。     

YS型小麦温敏雄性不育系A3017控温条件下的花粉育性比较

为了研究温敏不育系在可育和不育温度条件下的花粉发育情况，通过人工控温的方法对YS型小麦温敏不育系A3017-310和A3017-312减数分裂期分别处在不育和可育温度条件下的花粉育性进行了分析．结果表明，不育温度条件（12～16℃）下，花粉粒多数败育，I2-KI染色不着色，染色不均匀，约1／3花粉粒发育至单核中后期或双核早期发生败育，大部分花粉粒发育到二核后期或三核期发生败育（染败），两个系的花粉粒碘染败育率分别为98．7％和99．0％，花粉萌发势分别为0．7％和0．5％，花药不开裂、不散粉，自交结实率均为0；可育温度条件下（正常分蘖穗为18～22℃，再生分蘖穗为20～25℃），花粉粒多数正常，花药能正常开裂、散粉，花粉粒在这两种可育温度条件下碘染的败育率无差异，均约为20％．花粉萌发势随温度升高而增加，A3017—310由60．7％增为71.5％。A3017-312由27．4％提高为63．1％;自交结实率（国际法）为34．6％～113．7％。A3017—310和A3017—312株系来源于同一组合的F6代，它们在不同的可育条件下，育性恢复程度有所不同，表明YS型温敏不育系在育性转换为可育后控制自交结实的遗传机制较为复杂。     

K型小麦雄性不育系育性恢复及产量相关性状分析

为了给K型小麦雄性不育系、恢复系的选育及杂种组合选配提供依据,以4个K型小麦雄性不育系与9个恢复系组配成36个杂交组合,探讨不同小麦雄性不育系的易恢性差异和恢复系的恢复力差异,并对杂种F1代的有效小穗数、穗粒数、千粒重等产量性状进行相关分析与通径分析。结果表明,4个小麦雄性不育系中,A116的易恢性最好,A306、A1129的易恢性适中,KJ32A的易恢性最差。9个恢复系中,RE9、R92、RE6、R45233是一组恢复力较强且稳定的恢复系,平均恢复度均超过70%;R538、R45231、R159、R198的平均恢复度在64%～70%之间,是一组恢复力中等的恢复系;R417的恢复力较弱。本研究还表明,不育系与恢复系间存在一定互作效应。在产量性状上,有效小穗数及穗粒数表现出明显的优势。说明在杂交小麦强优势组合选育上,K型小麦雄性不育系A116的应用价值较大,同时还应注意优势组合的有效穗数和穗粒数的选择。     

K、V型小麦雄性不育恢复系轮回选择的研究I.轮选群体的育性分离及性状表现

利用太谷核不育小麦组建成K(Ae.kotschyi)、V（Ae.ventricosa)型小麦恢复系表型轮回选择群体，对C0～C3不同轮选世代的育性及其农艺性状进行了分析研究。结果表明，K、V型小麦雄性不育恢复基因对大谷核不育小麦的育性没有影响，符合可育:不育=1:1的分离比例。经过3次轮回选择，小麦株高、穗粒数、百粒重和单株产量具有一定的选择效果，其中株高比对照降低3.3cm，穗粒数增加2.7粒，效果更明显。     

非1B/1R和1B/1R 类型小麦K型雄性不育系穗长和小穗数性状的遗传分析

为明确非1B/1R和1B/1R 类型小麦K 型雄性不育系穗长和小穗数的遗传规律,利用非1B/1R类型KTSP732A和1B/1R类型K3314A 两种K型不育系材料,采用主基因+多基因混合遗传模型分析法,对穗长和小穗数两类性状进行单世代和多世代混合分离分析.结果显示,非1B/1R类型KTSP732A和1B/1R类型K3314A穗长性状均符合加性-显性-上位性多基因模型(C-0),无主基因存在;非1B/1R类型KTSP732A的小穗数性状符合两对等显性主基因+加性-显性多基因混合模型(E-6),主基因遗传率为40.7%;而1B/1R类型K3314A的控制小穗数性状基因类型与非1B/1R不同,该类型无主基因存在,也符合加性-显性-上位性多基因模型(C-0).     

两类小麦温敏雄性不育系育性敏感时期生理生化指标的变化

为了研究两类雄性不育小麦(C49S型光温敏不育小麦K2-875-2A和YS型温敏不育小麦3017A)雄性败育的生理生化机制,在低温不育 (白天13℃,夜间10℃)和高温可育(白天23℃,夜间19℃)条件下,对两类雄性不育小麦花药发育过程中小穗的可溶性蛋白质、可溶性糖、脯氨酸以及RNA含量进行了测定.结果表明,不育和可育条件下,两类雄性不育小麦小穗可溶性蛋白质含量在二核期后均呈现下降的趋势;各时期可溶性蛋白质含量不育条件下均低于可育条件;不育和可育条件下可溶性糖含量均逐步降低,到三核期达到最小值.不育条件下可溶性糖含量均低于可育条件;不育条件下脯氨酸含量呈下降的趋势,而可育条件下则呈上升的趋势,不育条件下脯氨酸含量低于可育条件,其中三核期脯氨酸含量差异最大;不育和可育条件下RNA含量均呈现下降趋势,RNA含量单核期以后不育条件下均低于可育条件.     

F型小麦雄性不育系恢复性研究

F型小麦雄性不育系（FA）是我国近年来发现的新型普通小麦细胞质雄性不育系,该不育系通过小麦品种间近缘杂交获得,具有良好的不育性和恢复性。为了解FA的生态适应性,本研究通过FA与116份恢复性材料进行组合配制,在北京和河南南阳两个试验区进行种植,筛选高恢复性材料和强优势组合。研究发现,FA的花粉粒在两地都表现为瘦小、空瘪,花药成熟后不能完全开裂,主要通过开颖授粉,且在南阳种植的植株花粉碘染率低于北京。通过对FA杂交组合结实率的分析,在北京和南阳分别筛选出结实率大于90%的高恢复性组合72个和25个,分别占比62.07%和21.55%;进一步筛选出北京和南阳两地结实率均大于90%的高恢复性组合22个,占比18.97%,说明FA具有较好的恢复性。比较FA和杂交组合F₁代在北京及南阳两地的结实率,发现在南阳结实率小于5%的低恢复性杂交组合12个,且这些组合在北京的结实率显著高于南阳,推测FA及部分FA的杂交组合具有一定的光温敏特性。将FA与小麦光温敏核雄性不育系BS366具有相同父本的20个组合进行比较,发现FA与BS366的恢复源存在差异,其育性恢复机制存在一定差异。