小麦光温敏雄性不育遗传研究进展

小麦光温敏雄性不育系的发现,开辟了两系法利用小麦杂种优势的新途径。由于小麦光温敏雄性不育性是一种典型的生态敏感型遗传现象,其遗传行为既受内部基因控制,又受外部光、温等环境因子的调节,遗传机制非常复杂。因此,加强小麦光温敏不育系遗传机制的研究,明确光温敏雄性不育基因控制的方式,将为光温敏不育系的选育、鉴定,以及充分利用两系杂交小麦的杂种优势提供重要的理论依据。本文对小麦光温敏雄性不育类型与理论、不育性遗传机制和分子生物学的研究及不育系的选育进行了综述,并探讨了该领域的研究前景。     

人工控制条件下BS型小麦光温敏雄性不育系育性与光合特性的关系研究

BS型小麦光温敏雄性不育系（简称不育系）是二系法杂交小麦应用的核心,为了研究不育系育性与光合特性的关系,改进不育系制繁种技术,提高繁种产量,以5份不育系（BS107、BS1086、BS640、BS608和BS366）和常规品种京411为研究材料,利用人工气候箱进行光温调控,研究不同材料在孕穗期、抽穗期、开花期、花后10d、花后20d和花后30d的净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、胞间CO₂浓度（C_i）、蒸腾速率（T_r）和光合系统Ⅱ（PSⅡ）最大光化学效率（F_v/F_m）等光合特性指标的差异,分析短日低温（不育系制种区）和长日高温（不育系繁种区）条件下不育系结实率与P_n、G_s、C_i、T_r和F_v/F_m的相关性。结果表明：BS107和BS1086的P_n、G_s和T_r变化趋势相近,BS640和BS366的G_s和C_i变化趋势相近,BS608的P_n、G_s、C_i和T_r变化趋势与其他不育系差异较大。P_n、G_s、C_i和T_r较高的材料为BS640,P_n和T_r较高的材料为BS1086,P_n、G_s和T_r较低的材料为BS608。在短日低温条件下,不育系结实率与P_n、G_s、C_i、T_r和F_v/F_m相关性不显著;在长日高温条件下,不育系结实率与P_n、G_s和T_r呈正相关,从相关系数的大小来看,对结实率影响最主要的因子是G_s,其次是P_n和T_r。     

基因枪转化光温敏雄性不育小麦受体的选择与培养条件优化

为了选择适宜的基因枪转化光温敏雄性不育小麦的受体,并对幼胚组织培养条件进行优化,以小麦光温敏雄性不育系BS210、BS366以及常规品种京411的幼胚为材料,分别对碳源、除草剂浓度和基因型进行筛选.结果表明,在以蔗糖和麦芽糖为碳源的诱导培养基上,幼胚的出愈率差异不显著;在以蔗糖和麦芽糖为碳源的分化培养基上,愈伤组织的分...     

小麦光温敏雄性不育系BS210育性的主基因＋多基因混合遗传分析

应用植物数量性状“主基因+多基因混合遗传模型”方法，分析了光温敏核雄性不育系BS210，与两个恢复系（BY149和O201）配制的2个杂交组合的亲本P₁、P₂、F₁、F₂育性的遗传效应。结果表明，两个组合F₂的育性（结实率）次数分布均呈混合的正态分布，最适遗传模型均为E-1，即育性由两对加性-显性-上位性主基因和加性-显性多基因共同控制。两对主基因的加性效应近似相等，在两个组合中分别为－10.626、－10.068和－14.659、－14.655，主基因遗传力分别为25%和40%。两个组合的多基因加性效应分别为－6.225和5.025，多基因遗传力分别为16.67%和13.33%。两个组合的主效基因表现类似，但多基因效应存在较大的差异。环境对育性的影响较大，二系杂交小麦组合的育性受遗传因素和环境因素的共同控制。     

小麦光温敏雄性不育系91-1研究初报

5年研究表明,91—1品系属光温敏核型雄性不育/可育系,育性转换明显,便于应用。在衡水(北纬37°44′,东径115°42′),实现育性转换指标为:10月6日前播种,冬前总积温/总日照达到508.9℃/397.5h,幼穗分化进入单棱期,翌年表现不育;10月10日后播种,幼穗分化处于初生期/伸长期,翌年正常可育,实现不育系自身繁种。该品系农艺性状伏,配制组合杂种优势明显,可满足一系两用。     

一种普通小麦光温敏不育系的发现及初步研究

291S是笔者在普通小麦新品系西农291中发现的自然突变的雄性不育材料。本研究对291S的育性转换特性、雄性败育特点及不育性的遗传规律进行了初步分析。分期播种试验表明,291S是一种光温敏雄性不育系,秋播短日低温条件下表现为部分可育,春播长日高温条件下表现为高度不育,其可繁性和不育性经选择可以得到有效改良。291S在一定的光温条件诱导下会出现雄蕊心皮化现象。花粉粒I2-KI染色发现,291S在不育阶段花粉败育类型以圆败为主。遗传分析表明,291S可能为隐性核不育类型,其不育性由一对主效基因控制,还受到微效基因的修饰作用。291S类型的光温敏不育材料在两系法杂交小麦育种上具有良好的应用前景。     

甘蓝型油菜光、温敏雄性不育系Huiyou50S花粉败育的细胞学观察

Huiyou50S是从甘蓝型油菜品种汇油50中发现的半不育株选育而成的光、温敏雄性不育系,育性受隐性核基因控制,在高温、长光周期下不育而在低温、短光周期条件下可育。本文通过半薄树脂切片、扫描电镜、花粉压片染色、花药整体透明方法对Huiyou50S及其近等基因系Huiyou50F的花药发育过程及花粉形态观察比较。结果表明, Huiyou50S的花药造孢细胞、花粉母细胞、减数分裂、四分体阶段均正常,在单核期出现明显异常,虽然能形成花粉壁,但小孢子细胞质收缩、解体,最终只剩余空瘪的花粉壳; Huiyou50S的花药绒毡层在单核后期提前降解,绒毡层解体速度快于可育株Huiyou50F。Huiyou50S的小孢子的完全败育主要发生在单核时期,绒毡层发育与小孢子异常有某种关联,该结论为油菜光、温敏雄性不育类型划分及育种应用提供了依据。     

棉花温敏雄性不育系"特棉S-1"的研究与利用

以新型高温敏雄性不育系特棉S-1为材料,研究了特棉S-1在自然生态条件下的生长发育规律和异交特性及所配制的杂交组合间的品比试验。结果表明:特棉S-1整个生育期为120 d左右。各处理从播种到出苗所需的时间一般为4~5 d,从出苗到现蕾一般为40~50 d。通过近3年的大田试验,特棉S-1植株一般表现为7月上、中旬从第1果枝的第3果节和第2、3果枝的第1果节开始出现不育,该不育系不育的终止期在8月下旬。不同年份的不育始止期相差较小,且不育性状持续时间变化也较小,一般为42 d,在此时期是特棉S-1最安全的杂交制种时间。在特棉S-1不育期间,不同日期的授粉成铃率无明显的差异。不同时间点的授粉成铃率差异达显著水平,以上午10:00-11:00时为最佳。在2003年,利用特棉S-1为母本配制了7个杂交组合,在各杂交组合的品比试验中以农杂310、313的表现最佳。     

YM型小麦温敏雄性不育系不育基因的QTL定位

YM型小麦温敏雄性不育系的不育基因被定位在1Bs染色体片段上, 但已发现的相邻分子标记与该基因的遗传距离较大, 达10 cM以上。为寻找与该基因连锁更紧密的分子标记, 以YM型温敏雄性不育系ATM3314与恢复系中国春杂交的F₂代200株为作图群体, 从1Bs的22个SSR引物中筛选出5个在亲本和F₂代中分离的SSR引物, 构建了1个包含5个标记的1Bs局部遗传连锁图谱。结合F₂代个体的育性调查, 采用复合区间作图法在YM型温敏雄性不育系的1Bs染色体上检测到不育基因的1个主效QTLrfv1-1和1个微效QTLrfv1-2。rfv1-1位于SSR标记Xgwm18和Xwmc406之间, 与两标记的遗传距离分别为6.0 cM和4.6 cM, LOD值为8.80, 加性效应23.87, 显性效应10.44, 可解释表型变异的23.91%; rfv1-2位于Xwmc406和Xbarc8之间, 与两标记的遗传距离分别为4.0 cM和3.4 cM, LOD值为3.10, 加性效应17.59, 显性效应5.99, 可解释表型变异的7.78%。本研究初步定位了YM型小麦温敏雄性不育系1Bs染色体片段上不育基因的QTL, 为进一步准确定位该基因奠定了基础。     

小麦同核异质雄性不育系花粉发育的超微结构

对小麦８３（２１）３５核背景下三种细胞质雄性不育系（Ｔ,Ｖ,Ｋ）及保持系的花粉发育过程进行了超微结构研究,发现Ｔ型和Ｖ型不育系花粉败育前和败育中,液泡膜处于解体状态,细胞质和液泡间的有效分隔被破坏,液泡对细胞质的吞噬细胞强烈,线粒体等细胞器解体或退化,Ｖ型不育系花绒毡层内表面缺乏乌氏体分泌,在Ｋ型不育系花粉败育前,没有观察到线粒体,质体等细胞器结构方面的异常变化,但见到一种同心圆复合膜状结构以很高     

普通小麦T型,V型和K型细胞质雄性不育系花粉败育机理的细胞学研究

从细胞学的角度对小麦８３（２１）３５核背景的Ｔ型、Ｖ型和Ｋ型细胞质雄性不育系的花粉败育机理进行了研究。发现三类不育系的小孢子发生过程基本正常，Ｔ型不育系的花粉主要在小孢子后期发生败育，以典败型和圆败型为主；Ｖ型不育系的花粉主要在小孢子后期至二细胞花粉期败育，以圆败型和浅染败型为主；而Ｋ型不育系的花粉主要在二细胞花粉后期至三细胞花粉期败育，以浅染败型和深染败型为主。药室合并现象普遍发生是Ｔ型不育系花药的一个突出特点，而Ｖ型和Ｋ型人育系花药各壁层的发育是正常的。核质发育关系不协调是不育系花粉败育的根本原因。细胞学观察结果可以作为不育细胞质类型划分的一项参考指标。     

小麦T型细胞质雄性不育保持系线粒体DNA片段转化不育系的初步研究

细胞质雄性不育在植物界普遍存在,其不育机理一直是人们研究的热点。采用花粉管通道法,利用T型细胞质雄性不育保持系75-3369B线粒体的基因文库,选取其中所载外源片段较大的重组子转化T型不育系小麦75-3369A,结果重组子ME252和ME317的转化后代变成可育,表明线粒体的部分片段可以使细胞质雄性不育系的育性发生转变。     

小麦不同胞质不育系花粉败育的细胞学比较研究

以５种小麦同核异质胞质雄性不育系为材料，观察其花药及小孢子的形成与发育过程，对各个材料进行比较，结果表明：１．小孢子败育发生在小孢子发育的各个时期，小孢子母细胞时期与单核期为两个败育高峰期。２．单核期以前出现小孢子母细胞粘连、大型细胞、多核质团及整个花药败育等现象；单核期发生大量败育，以小孢子胞质稀薄式解体为主，兼有部分绒毡层异常；单核期以后存留极少数小孢子，可继续进行有丝或无丝的核分裂，形成２￣     

F型小麦雄性不育系和SQ-1诱导的不育植株花粉形态电镜扫描观察

利用电镜扫描技术,对F型小麦雄性不育系和化学杀雄剂（SQ-1）诱导的不育植株花粉粒形态结构进行观察,比较花粉粒大小、形状及萌发孔孔盖等特征。结果表明,正常发育、SQ-1诱导和F型不育系三者之间花粉粒极轴长度差异均达到极显著水平。SQ-1诱导和F型不育系花粉粒均为典型的不规则败育形状,萌发孔孔盖均有不同程度凹陷,同时发现萌发孔孔盖脱落现象。     

Fertility alteration in the photo-thermo-sensitive male sterile line BS20 of wheat (Triticum aestivum L.)

The photo-thermo-sensitive male sterile (PTMS) wheat line BS20 showed male sterility under short-day photoperiod and low temperature conditions. Photo-thermo-controlled growth chambers were used to study the fertility alteration characteristics of PTMS wheat line BS20. The period of photo-sensitivity and thermo-sensitivity was coincident with the pollen development stages from pollen mother cell (PMC) formation to mono-nucleate. Fertility alteration of BS20 was induced mainly by temperature, and the critical point of temperature was 10–12^∘C. Below the critical temperature, BS20 remained sterile and was not affected by photoperiod. However, above the critical temperature, the fertility of BS20 improved as the temperature rose. In the temperature range of 12–14^∘C the fertility of BS20 improved significantly as the photoperiod extended.     

雄性不育小麦BS210育性转换特性

二系法杂交小麦属我国原创性成果,温光敏雄性不育小麦是二系法杂交小麦应用的核心。BS210是本课题组选育的小麦雄性不育材料,2012—2014年通过3个生态区分期播种试验和人工气候箱温光调控试验,研究了BS210的育性转换特性。在不育制种生态区,适期播种条件下,BS210的不育度可达95%~100%,其安全制种播种时期为安徽阜阳9月30日至10月10日、云南丽江9月30日;在可育繁种生态区,晚播条件下,BS210的自交结实率可达70%以上,其安全繁种播种时期为北京海淀11月10日、北京顺义9月30日至11月10日。BS210以温度敏感为主,光照时长对BS210育性影响较小,温度转换敏感期为药隔至单核期。在光照10.0~12.5 h时,其温度转换阈值为10~12?C;在光照14 h时,其温度转换阈值为8~10?C。在短日低温条件下,花粉粒碘染以染败为主,表现为不育;在长日高温条件下,花粉粒碘染为圆形、黑染,表现为可育。通过明确BS210育性转换特性,为指导BS210安全制繁种生态区的选择提供理论依据。     

一种普通小麦光温敏雄性不育种质初探

在83(1)-44/3/Chun18/Bau//Seri杂交组合的后代中发现PTS不育株,通过分期播种初步推断其不育与温度、光照生态因素有关。低温是造成其育性下降的主要因素,光长也影响其育性,短日照时其育性下降,长日照时育性上升。低温造成的育性下降不能通过光照时间的延长来补偿,而短日造成的育性下降高温可以补偿。