K-19小麦雄性不育-育性恢复体系的研究

该研究以粘果山羊草Ae.19(Ae.Kotschyi 19)为母本,中国春和云南铁壳小麦为桥梁亲本进行远缘杂交,获得雄性不育株,再用普通小麦品种(系)与其测交和连续回交,育成了具有粘果山羊草Ae.19细胞质普通小麦细胞核的K-19小麦雄性不育系,并选育出K-19农矮3号A等10余个优良K-19不育系,其不育性稳定,没有发现单倍体,综合性状好。从普通小麦品种(系)中发现了恢复力高的K-19小麦雄性不育恢复系(源),筛选出原KR_1等7个恢复系,国内法恢复度高达88.2％～96.9％,国际法恢复度高达116.4％～150.4％,其后代不产生单倍体或单倍体频率很低,综合性状好。K-19小麦雄性不育-育性恢复体系的建成,丰富了小麦杂优育种种质库,具有良好的生产利用价值。     

外源λDNA导入普通小麦雄性不育变异的分子验证

将外源λDNA导入普通小麦品系 81 45 2 7,获得一细胞质雄性不育变异体 ,稳定成系 ,简称D型不育系 ,受体 81 45 2 7可作其保持系。用32 P标记的λDNA作为探针 ,对受体 81 45 2 7、D型不育系及其与鲁麦 1 4号的杂种F1 核DNA和叶绿体DNA进行点杂交。实验结果表明 :D型不育系及杂种F1 核DNA和叶绿体DNA点杂交均呈阳性反应 ,而受体无阳性反应。说明外源λDNA片段已经整合进了不育变异体核基因组和叶绿体基因组中 ,并且可以稳定遗传。该结果从分子水平上初步证明了外源DNA导入技术的可靠性     

小麦D型细胞质雄性不育系与保持系叶绿体DNA的RAPD分析

将外源λDNA导入普通小麦品系 81 45 2 7,选出 1稳定的细胞质雄性不育系 ,简称D型不育系。受体 81 45 2 7可以作该不育系的保持系。供体λDNA、受体81 45 2 7、D型不育系及其与鲁麦 1 4号的杂种一代叶绿体DNA的RAPD分析结果显示 ,D型不育系及杂种一代有 1条与供体相同而在受体中不存在的特异带 ,另外有两条特异带在受体和杂种一代中存在 ,而在不育系中消失 ,这两条带可能与育性有关。RAPD分析证明供体DNA片段可以整合插入到受体叶绿体基因组中 ,改变原有的基因表达和调控 ,导致性状变异     

小麦生理型雄性不育系中天冬氨酸蛋白酶与绒毡层代谢的相关性分析

为探讨化学杂交剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育系花药绒毡层细胞凋亡过程与花粉粒败育的关系,以小麦生理型雄性不育系及其可育系花药为试验材料,结合前期绒毡层细胞凋亡研究的结果,采用透射电镜超微观察花药绒毡层细胞结构,定量检测与凋亡相关的天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)的表达量,同时利用含明胶的十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对天冬氨酸蛋白酶活性进行验证。结果表明,在小麦花药发育单核期,生理型雄性不育系花药绒毡层细胞较可育系绒毡层细胞提前降解;在四分体至三核时期,3个天冬氨酸蛋白酶基因在不育和可育系中均表现为先升高后降低的趋势,且单核期表达量最高;天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)在花药发育单核时期以及四分体时期,不育系较可育系均明显上升;天冬氨酸蛋白酶活性研究表明,在花药发育各时期该酶活性在不育系与可育系中均表现出明显差异,且在不育及可育系花药中天冬氨酸蛋白酶活性都呈先升高后降低的趋势,在二核期活性达到最高。表明在SQ-1诱导的生理型不育系中,天冬氨酸蛋白酶的变化与绒毡层细胞凋亡、结构变化及雄性不育花粉粒败育密切相关。本研究初步揭示了生理型小麦败育的机理,为进一步深入研究小麦雄性不育机理,培育能广泛应用于生产实践的优良不育系提供了一定的理论依据。     

小麦生理型与遗传型雄性不育相关基因锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)及果糖1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)的表达分析

锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)是一种重要的抗氧化剂,果糖1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)是叶绿体光合碳化阶段起重要调节作用的关键酶.本研究以小麦(Triticum aestivum L.)生理型与遗传型等基因雄性不育系及其对应育性正常的保持系为材料,选取花粉小孢子发育各时期的花药及三核期子房,对供试材料花药全蛋白表达差异研究的基础上,对雄性不育相关基因(Mn-SOD)及FBA进行核酸水平的实时荧光定量PCR分析,结果发现,与可育保持系相比,(1)生理型雄性不育系Mn-SOD基因在幼穗期、单核期和三核期表达量显著下调,而酶活力在幼穗期上调,在单核期下调;遗传型雄性不育系Mn-SOD基因在幼穗期和单核期表达量下调,酶活力在幼穗期上调,在二核期下调.(2)生理型雄性不育系和遗传型雄性不育系FBA基因表达量在幼穗期和单核期均下调,而对应同时期的FBA酶活力也下调,而遗传型不育系FBA基因在三核期表达量和FBA酶活力均上调.(3)Mn-SOD和FBA在遗传型雄性不育系三核期子房和花药中表达量均高于生理型雄性不育系和正常可育系,而在生理型雄性不育系花药中,Mn-SOD表达量明显低于对照可育系,在子房中其表达量略高于正常可育系.基因表达具有组织特异性,其蛋白表达较基因表达具有一定滞后性.Mn-SOD基因过量表达(单核至二核期),从而清除花药代谢紊乱产生的过多的活性氧,维持细胞正常功能;而花粉败育(生理型和遗传型雄性不育)导致花药失去活力,从而使花药叶绿体光合能力下降,FBA下调表达.研究结果提示,不同发育时期FBA及Mn-SOD酶活力变化与基因表达水平相一致,且这两个指标的变化直接或间接的影响了小麦花药的育性程度.     

小麦生理型雄性不育花药中能量相关基因的表达

为揭示小麦(Triticum aestivum L.)生理型雄性不育机理,以化学杂交剂SQ-1为诱导剂,构建了普通小麦西农1376不育和可育生理系,用RT-PCR技术分析了3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)和NFUDP4基因在不同发育时期的不育和可育花药中的表达差异.结果表明,与同期对照相比,GAPDH和NFUDP4基因在不育花药单核期到三核期均下调表达,其中在大量花粉粒败育的单核期,GAPDH下调表达尤为显著.因此,小麦生理型雄性不育花药败育过程中,一方面由于GAPDH基因表达受抑制,使糖酵解受阻导致能量供应不足;另一方面,NFUDP4基因下调表达,可能引起线粒体某一Fe-S族蛋白装配需要的分子骨架减少而使其数量不足,从而可能引起Fe-S族蛋白参与的生化反应减弱,如呼吸链电子传递受阻引起能量供应不足,与小麦生理型雄性不育具有一定关系.     

小麦生理型雄性不育花药中能量相关基因表达

为揭示小麦(Triticum aestivum L)生理型雄性不育机理, 以化学杂交剂SQ-1为诱导剂,构建了普通小麦西农1376不育和可育等生理系,用RT-PCR 技术分析了3-磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH）和NFUDP4基因在不同发育时期的不育和可育花药中的表达差异。结果表明,与同期对照相比,GAPDH和NFUDP4基因在不育花药单核期到三核期均下调表达,其中在大量花粉粒败育的单核期,GAPDH下调表达尤为显著。因此,小麦生理型雄性不育花药败育过程中,一方面由于GAPDH基因表达受抑制,使糖酵解受阻导致能量供应不足;另一方面,NFUDP4基因下调表达,可能引起线粒体某一Fe-S 族蛋白装配需要的分子骨架减少而使其数量不足,从而可能引起Fe-S族蛋白参与的生化反应减弱,如呼吸链电子传递受阻引起能量供应不足,与小麦生理型雄性不育具有一定关系。     

异源细胞质对小麦雄性不育系主要农艺性状、花粉粒核分裂及花药绒毡层降解的影响

为了更好地利用核质互作小麦雄性不育系并解析不同类型细胞核与异源细胞质互作对花药绒毡层细胞及花粉粒核分裂特征的影响,本研究以2套核(偃师9号细胞核和90-110细胞核)质(K型、B型、S型、V型和Ven型细胞质)互作雄性不育系及其保持系(偃师9号保持系和90-110保持系;偃师9号细胞核属1B/1R类型;90-110细胞核属非1B/1R类型)为材料,调查其主要农艺性状(株高、穗长、穗下节间长和分蘖数),观察不育系及其保持系花药绒毡层降解和花粉粒核分裂特征。结果表明,核质互作雄性不育系细胞核是1B/1R类型或非1B/1R类型时,其农艺性状受细胞质类型的影响,且存在不同程度的差异。S-偃师9号花粉粒核分裂异常发生在单核早期,属典败型;Ven-偃师9号花粉粒核分裂异常发生在单核晚期,属典染杂合型;K-偃师9号和V-偃师9号花粉粒核分裂异常发生在二核期,属染败型;B-偃师9号花粉粒核分裂异常发生在三核期,属染败型。K-90-110与S-90-110花粉粒核分裂异常发生在单核晚期,分别属染败型和圆败型;V-90-110和Ven-90-110花粉粒核分裂异常发生在二核期,V-90-110属染败型,Ven-90-110属典染杂合型;B-90-110花粉粒核分裂异常发生在三核期,属染败型。V-偃师9号和Ven-偃师9号花药绒毡层细胞降解异常发生在单核早期,K-偃师9号和B-偃师9号花药绒毡层细胞降解异常发生在二核期,而S-偃师9号花药绒毡层细胞降解异常发生在三核期;B-90-110、S-90-110和Ven-90-110花药绒毡层细胞异常降解发生在单核早期,K-90-110和V-90-110花药绒毡层异常降解发生在单核晚期。上述结果表明,异源细胞质分别与1B/1R类型细胞核和非1B/1R类型细胞核间存在互作模式的差异,会不同程度地影响核质互作雄性不育系的农艺性状,同时引发花药绒毡层细胞差异性代谢异常,最终导致花粉粒核分裂异常,产生不同的败育类型。本研究为进一步揭示小麦核质互作雄性不育机理和更好地利用异源细胞质提供了理论依据。     

辐射水稻雄性不育性在异源胞质背景的遗传表达

60 Coγ射线辐射水稻恢复系获得 4个隐性单基因不等位雄性不育突变体。用雄性不育突变株 可育株杂合体植株作父本 ,与 1 5个种质的同核异质代换系 (作母本 ) ,杂交配组成 60个组合。结果F1代小穗正常可育 ,F2 代分离出数量不等的雄性不育株。未发现雄性不育基因与异源胞质互作表现完全可育的基因型。     

~(60)Coγ射线辐照诱发创造水稻显性雄性核不育系

早籼品种浙 92 48干种子经 3 0 0Gy60 Co γ射线辐照后 ,M1代植株的育性大幅下降 ,并出现了完全不育株。选用浙 92 48M1高不育株再经人工去雄后与G93 89杂交 ,所得杂种M2 F1仍分离出雄性不育株。继续用浙 92 48回交 ,M3BC1 M6BC4群体中仍出现不育株与可育株 ,分离比为 1∶1。用早籼新品系浙辐 5 0 4、H41 6,中籼新品系长丝软占、玉占 ,三系杂交籼稻保持系辐南B、3 5 1B及恢复系IR3 6、2 0 964与BC2群体中的不育株杂交 ,所有杂交一代群体都出现不育株与可育株分离 ,比例接近 1∶1。此外 ,回交、杂交群体中分离出的可育株与不育株进行姐妹杂交 ,后代也按 1∶1分离出不育株与可育株。然而 ,所有可育株的后代 ,不管来自杂交、回交或是姐妹交 ,均未出现育性分离 ,表现正常可育。本实验所得的不育突变株及其衍生不育株的花药瘦小 ,花粉呈典败或圆败 ,自然结实率与套袋结实率很低。上述结果表明 ,诱发产生的不育系属显性雄性不育 ,由细胞核内单基因控制     

陆地型长绒棉主要经济性状遗传模式分析

选取两个遗传稳定的陆地型长绒种质系与 3个陆地棉品种按Griffing方法Ⅰ、模式Ⅰ全互交设计配成 5× 5共 2 5个杂交组合。对 9个经济性状进行调查 ,并建立Wr对于Vr的回归方程 ,测验“加性 +显性”模式的符合 ,制Wr对于Vr回归图 ,并估算各遗传参数。结果表明 ,纤维长度、纤维强度、马克隆值、籽棉产量、皮棉产量、单株铃数和单铃重遗传符合Hayman的“加性 +显性”模式 ,非等位基因间相互作用影响不显著。无论图解分析或平均显性度均表明纤维长度、纤维强度、马克隆值F1代为部分显性 ,加性效应方差在这 3个性状总遗传方差中占据相当重要的作用。分析性状中 ,与纤维长度、马克隆值和皮棉产量有关的增效基因 ,既有隐性也有显性 ,位点不同而有差异。纤维长度、纤维强度和马克隆值广义和狭义遗传力均较高。     

辐照花粉对玉米F_1M_1结实及后代植株的影响

用6 0 Coγ射线辐照玉米杂交种 (F1)的花粉 ,然后采取自交方法授粉 ,以探讨辐照花粉对F1M1结实及后代植株的影响     

旱稻(Oryza sativa)×长芒稗(Echinochloa caudata)远缘杂交后代结实率及杂种优势分析

以旱稻基因型旱 65(OryzasativaL .)为母本 ,稗草长芒稗 (Echinochloacaudata)为父本进行远缘杂交 ,获得实粒种子。连续 5年试验结果表明 :( 1 )F0 高度不孕 ,并伴有杂交种发育夭折现象。去雄 82 4朵小花 ,结实率为 1 2 1‰。 ( 2 )F1杂种优势明显 ,育性正常 ,结实率 92 2 6% ,单株产量超母本 80 3 9%。 ( 3 )F2 农艺性状分离严重 ,但育性无分离。群体 40 5株无不育株出现。选育出的优良变异单株“远F2 1” ,超亲优势为 55 64%。 ( 4)对“远F2 1”衍生F3株系 1 60株考种株穗数、株高、穗长、主茎穗一级枝梗数、穗总粒数、穗实粒数诸性状 ,平均超亲优势分别为 2 3 2 %、1 5 1 8%、47 2 6%、3 3 84%、2 4 2 6%及 2 1 62 % ,差异显著。 ( 5)F5光合速率测定 ,超母本2 9 72 %。远缘杂交对不同属间引入目的基因 ,非常有效。     

小麦花培突变体新品种川辐5号的选育及相关技术研究

用 1 50Gy的6 0 Coγ射线诱变处理 (绵阳 88 3 3 4× 88 1 1 52 5)杂交当代干种子 ;从MF2 代中选择优良单株为供试材料 ,以MW1 4和改良MS为基本培养基进行离体花药培养 ,获得MH1代纯合二倍体花粉株系 ;1 996年选育出遗传稳定、综合性状优良的花培突变体新品系 60 86及其姊妹系 60 85和 60 87。 2 0 0 2年新品系 60 86通过四川省农作物品种审定委员会审定 ,命名为川辐 5号。表明利用辐射诱变并结合花药培养 ,可有效地缩短小麦育种周期 ,提高辐射育种效率     

水稻制种中杂交种子穗发芽生理特性研究

利用易于穗发芽和不易穗发芽的水稻不育系D69A和D23A分别与蜀恢527配合制种,比较研究水稻制种中杂交种子(F0)穗发芽过程中的生理差异。结果表明：制种组合D69A/蜀恢527F0种子穗发芽率为44.84%,比D23A/蜀恢527(穗发芽率为5.59%)易于穗发芽;在授粉后15d至完熟的籽粒灌浆期,经10d穗发芽诱导处理过程中,D69A/蜀恢527F0种子α-淀粉酶活性和β-淀粉酶活性均明显高于D23A/蜀恢527;同时D69A/蜀恢527F0种子ABA/GA含量比呈抛物线趋势变化,而D23A/蜀恢527F0种子ABA/GA含量比基本呈反抛物线趋势变化。这表明在杂交水稻制种中,内源激素组成中的GA含量优势和高水平的淀粉酶活性是穗发芽主要的生理特征。     

小麦单倍体辐射诱变育种技术研究

采用不同剂量的60 Co γ射线诱变处理杂交当代干种子,以 MW14 和改良 MS 为基本培养基;从MF1 或MF2 代中选择优良单株为供体进行花药培养。针对辐射诱变剂量、低温预处理供体幼穗、变温诱导培养和低温预处理愈伤组织与花培出愈率、绿苗分化率的关系以及越夏控苗和花粉植株移栽等问题进行了研究,以提高获得遗传稳定的可育性加倍单体—纯合二倍体花粉植株的频率,通过大田系谱法可快速选育出新的小麦突变体品种( 系) 及育种材料。这种小麦单倍体辐射诱变育种途径不仅保留了辐射诱变育种固有的特点,同时可将育种周期缩短3 ～4 个世代,提高了小麦辐射诱变育种的效率。     

三个棉花雄性不育株花药发育过程的研究

利用20Cy的~(60)Co γ射线对陆地棉品种苏棉22号的花粉进行辐照处理,处理后的花粉给雌蕊授粉,并收获种子.从M_1群体中选取3个雄性不育株,采用石蜡切片技术对花药发育过程进行研究.通过与对照比较,3个雄性不育株各个时期的败育特征有一定差异,但它们的主要败育特征是一致的:从小孢子母细胞时期至小孢子发育阶段都有败育,小孢子母细胞、绒毡层和中层细胞以及花药的形态都受到不同程度的影响,包括小孢子母细胞有微核及双核现象、减数分裂阶段小孢子母细胞的细胞质膨胀、绒毡层及中层细胞异常等.     

水稻eui基因对不育系若干农艺性状的影响

以核辐射诱变育成的长穗颈不育系 (eA系 )及原不育系 (A系 )为材料 ,早晚种两季 ,对eA系与A系的包穗与节间长、花器及若干其它重要农艺性状做了比较研究。结果表明 ,eui基因对缓解大多数不育系包穗有明显作用 ,对部分不育系可以基本解除包穗。eui基因对多数不育系倒一节间长、颖花长与株高有显著增效 ,对不育度基本无影响。eui1基因的效应强于eui2基因。eui基因的作用会因季节及遗传背景的不同而变化     

首例航天诱变玉米细胞核雄性不育株与可育株的株高生长分析

以航天诱变玉米细胞核雄性不育株的杂交F2 及姊妹交后代群体为材料 ,对育性分离群体中两种育性植株的株高及生长动态进行了分析。结果表明 ,在整个生育期的不同发育阶段两种育性植株的株高差异均达极显著水平 ,在发育的早期阶段 ,二者差异较小 ,随着发育进程的推进 ,株高的差异逐渐加大。进一步对两种育性植株的株高增长曲线进行分析 ,发现二者的最大生长速度存在差别。