小麦温光敏雄性不育研究进展

小麦温光敏雄性不育是杂种优势利用的重要部分。而小麦温光敏雄性不育受遗传和环境等因子影响,遗传机理较为复杂,因此,探讨小麦温光敏雄性不育机制及不育基因的控制方式对其利用极其重要。文章介绍了小麦温光敏雄性不育类型、生理生化研究、遗传学研究及分子生物学等方面的研究进展,并对小麦温光敏雄性不育选育策略及利用前景进行了讨论。     

温光敏雄性不育小麦BNS育性的遗传效应分析

【目的】探究新型生态型雄性不育系BNS的遗传特点,为不育系的转育与改良提出理论指导,并为BNS败育机制的进一步研究奠定基础。【方法】利用7个品种（系）与BNS的正反交组合,判断BNS雄性不育的胞质效应,并利用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型,连续3年对BNS/山农055525 F1、F2的育性表现进行分析,判别其最佳模型,并估计遗传参数。【结果】BNS雄性不育性主要受核基因的控制,部分品种（系）表现胞质效应。BNS/山农055525 F2育性呈现连续分布状态,具有明显的多峰或偏态现象,遗传符合E_1,即2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因模型。主基因遗传率为72.5%—79.7%,多基因遗传率为4%—11.6%,环境方差占表型方差的比例为8.8%—23.6%。BNS雄性不育基因的表达受温度因子的影响较大,F2自交结实率及遗传参数因年度间的温度不同而异。【结论】BNS的雄性不育性受2对主基因和多基因的共同控制,并初步发现存在一定的胞质效应。2对主基因对育性的遗传影响较大,其加性效应远远大于显性效应。因此,在不育系的转育与改良过程中可以进行早代选择,以提高育种效率。     

BNS小麦雄性不育系育性的稳定性和波动性

BNS 是一个对低温敏感的小麦雄性不育系,多年观察研究表明，该不育系具有稳定的不育性和转换性。但2012年对7个播期的BNS育性观察发现，与已报道的2008、2009年资料相比，各分期播种的花粉可育率上升0.46%～19.94%，部分达显著水平；自交结实率提高2.74%～34.59%，达显著或极显著水平。将开花前32 d每4 d设1个温度子阶段，对各播期子阶段的滑动积温与花粉可育率和自交结实率做相关分析，发现温度对育性影响可覆盖花粉发育绝大部分时期，开花前4 d的温度影响仍达显著水平。气象资料调查表明，2012年是一个温度相对较高的年份，材料种植地区4月份最低气温较近5 a高，正是该高温导致2012年BNS不育性下降，可育率提高。可见，确定BNS的安全不育播期应充分考虑当地可能出现的特殊气象温度。     

小麦温敏雄性不育系BNS的遗传稳定性及恢复性

【目的】研究小麦温敏雄性不育系BNS的遗传稳定性和恢复性。【方法】采用BNS分期播种(2011-10-08、10-28、11-11及2012-02-13、03-12)、BNS与常规品种(680个)测交、BNS与YS型温敏雄性不育系732A正反交等方法,研究BNS的遗传稳定性、可恢复性及其与其他温敏不育系的关系。【结果】(1)随播期的延迟BNS自交结实率逐渐提高,国际法、国内法计算的自交结实率分别为18%~126%和7%~79%,但晚春播(2012-03-12)小麦育性较早春播(2012-02-13)下降;不同播期的自交种正常秋播,自交结实率均很低且保持稳定,国际法、国内法计算的自交结实率分别为11%~18%和3%~6%;随着播期的延后,孕穗期至抽穗期缩短明显,由19d缩短为9d。(2)在正常秋播的BNS小麦中发现的3株完全可育株(BNSB1、BNSB2和BNSB6),单株收获并正常秋播,各群体均为完全可育株,自交结实率与小偃22接近。(3)测交的680个组合的杂种F1中,16个组合自交结实率(国际法)达到90%以上,占总组合的2.35%,其中7个组合自交结实率达到100%(国际法)以上,且超过对应父本的自交结实率。(4)BNS与732A的正反交F1均自交可育,自交结实率(国际法)分别为38.89%和40.63%,且732A的强恢复系均不能成为BNS的恢复系。【结论】小麦的温敏雄性不育系BNS的温敏不育特性可稳定遗传,是非K型细胞质的不育类型小麦。     

温敏核雄性不育小麦BNS的育性转换规律初探

为探讨低温雄性不育小麦BNS的育性转换规律,2007-2009年通过分期播种试验,对BNS育性转换特性进行了初步研究。结果表明,BNS具有不育彻底、育性转换彻底的特性,育性变化趋势为:完全败育-半不育-完全可育。低温是影响BNS育性转换的主要原因,表现低温不育,高温可育。BNS感受低温的敏感部位为发育的幼穗;BNS育性转换敏感期在抽穗前5~18 d,即雌雄蕊分化期至四分体形成期;在温度敏感期内,温度低于8℃时表现彻底不育,8~12℃是育性转换温度,温度高于12℃时表现完全可育。在豫北地区,9月23日-10月17日播种,表现彻底不育,可用于生产杂交种;11月18日以后播种均表现完全可育,可以自交繁殖不育系种子。     

温敏雄性不育系小麦BNS败育的细胞学观察

[目的]为了明确温敏雄性不育系小麦BNS雄性败育的细胞学机制.[方法]采用醋酸洋红染色对温敏雄性不育系小麦BNS花粉母细胞减数分裂和小孢子发育过程进行细胞学观察,采用浓度1％I2-KI溶液染色法进行花粉育性统计.[结果]BNS不育系在减数分裂过程中异常,中期Ⅰ出现染色体滞后现象;二分体时期细胞质分配不均匀,染色体靠边,没有在细胞中央;四分体时期子细胞大小不一,其子细胞存在落后染色体,有的二分体经过第2次分裂没有形成4个子细胞,而是分成3个子细胞;小孢子发育过程中观察到单核靠边期,未能发育到双核期和三核期,还出现空孢现象;开花期的花粉彻底败育.而扬麦13能形成正常的二核期和三核期,花粉可育.[结论]减数分裂过程中出现的异常行为是导致BNS花粉败育的原因之一.单核期是其败育的关键时期.     

谷子光敏雄性不育系选育及应用研究

 以谷子光敏雄性不育材料“6 83”为不育源 ,选育出 4个新光敏不育系SMPA1～SMPA4 ,与“6 83”相比 ,其农艺性状有明显改善 ,且SMPA2、SMPA3的抽穗期接近本生态区品种类型 ,便于利用 ;光敏不育特性的遗传特点待进一步研究。通过测配 ,筛选出铁谷 1号、98 391等一批光敏不育恢复系 ,以及以SMPA1～SMPA4为不育系初步选出了SMPA1× 98 391等 3个强优组合。     

温敏雄性不育系小麦BNS败育的细胞学观察

[目的]为了明确温敏雄性不育系小麦BNS雄性败育的细胞学机制。[方法]采用醋酸洋红染色对温敏雄性不育系小麦BNS花粉母细胞减数分裂和小孢子发育过程进行细胞学观察,采用浓度1%I2-KI溶液染色法进行花粉育性统计。[结果]BNS不育系在减数分裂过程中异常,中期Ⅰ出现染色体滞后现象;二分体时期细胞质分配不均匀,染色体靠边,没有在细胞中央;四分体时期子细胞大小不一,其子细胞存在落后染色体,有的二分体经过第2次分裂没有形成4个子细胞,而是分成3个子细胞;小孢子发育过程中观察到单核靠边期,未能发育到双核期和三核期,还出现空孢现象;开花期的花粉彻底败育。而扬麦13能形成正常的二核期和三核期,花粉可育。[结论]减数分裂过程中出现的异常行为是导致BNS花粉败育的原因之一。单核期是其败育的关键时期。     

激素调控对小麦温光敏核不育系育性转换的影响

以小麦温光型细胞核雄性不育系C050S为材料,研究了生长素、赤霉素、脱落酸和乙烯调控对小麦温光敏核不育系育性转换的影响。结果表明,在育性敏感期用外源IAA,GA3和ABA处理温光敏核雄不育小麦的不育株和可育株,其花粉育性和自交结实率都有不同程度的提高,可以降低不育植株的不育度,提高可育植株的可育度;用乙烯利(CEPA)和氨基乙氧基乙烯基甘氨酸(AVG)处理调控乙烯水平可以显著地改变温光敏核雄不育小麦的育性。     

激素调控对小麦温光敏核不育系育性转换的影响

以小麦温光型细胞核雄性不育系C050S为材料,研究了生长素、赤霉素、脱落酸和乙烯调控对小麦温光敏核不育系育性转换的影响.结果表明,在育性敏感期用外源IAA,GA3和ABA处理温光敏核雄不育小麦的不育株和可育株,其花粉育性和自交结实率都有不同程度的提高,可以降低不育植株的不育度,提高可育植株的可育度;用乙烯利(CEPA)和氨基乙氧基乙烯基甘氨酸(AVG)处理调控乙烯水平可以显著地改变温光敏核雄不育小麦的育性.     

辣椒雄性不育恢复系的筛选研究

对辣椒胞质雄性不育系8A与5个自交系组配的30个测交组合进行育性和结籽调查,结果表明,当组合中每个单株的育性为3级和4级,单株结果和果实形状正常,单果种子数多时,该组合为恢复组合,相应父本为恢复系。初步确定S7、S9、S10和S19共4个组合为恢复组合,相应父本R12-3、R12-5、R12-6、R22-2为恢复系。这4个恢复组合果实性状表现较好,符合育种需求;其中以恢复组合S19的折合产量最高,为74 478.0 kg/hm2,较对照品种陇椒2号增产36.7%,其余3个恢复组合均较对照减产。     

小麦光温敏雄性不育系BS366育性的遗传分析

采用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型对光温敏雄性不育小麦套袋自交结实率的遗传模型进行判别和遗传参数估计.结果表明:小麦光温敏雄性不育系BS366的自交结实率受2对主基因控制,主基因遗传率比较高,达到了63.66%～85.23%,不同组合和世代间具有一定差异;多基因遗传率0.49%～18.45%,说明小麦光温敏雄性不育性受主基因控制,环境因素影响相对较小,环境方差占总方差的14.29%～26.85%,因此在转育新不育系时可以对不育性进行早代选择.     

小麦BNS雄性不育显性遗传方式的观察与分析

BNS(Bai-Nong sterility)是一个对温度敏感的小麦雄性不育系,有完全的不育性和高自身转换性,在小麦杂交育种中有重要利用价值。为探讨该不育系的遗传方式,用该不育系与455个正常可育小麦品种杂交,结果发现F_1代套袋自交结实率从0到91%非正态连续分布,平均值24.52%,其中与BNS自交结实率相同的高不育组合占总组合数的15.42%,达到父本育性水平的高恢复组合占0.88%,其余是由低到高的部分不育组合。用F_1典型不育组合正反交,结果发现反交组合自交结实率虽提高显著,但远不达可育水平,仍是不育类型,表明BNS是核不育,不是质核互作不育。在核不育模式下,由于F_1有大量不育组合,表明BNS的不育性在F_1具有显性特征,由于F_1也有完全恢复组合,表明这些组合的父本中有恢复基因,且是非等位的。因此,BNS的不育性应是显性不育和非等位显性恢复的遗传模式。用F_1典型不育组合的F_2估计不育主效基因是2对,典型恢复组合F_2估计恢复主效基因也是2对。在2对显性不育基因和2对显性恢复基因的核遗传方式下,推断BNS、不育保持父本、不育恢复父本的基因型,然后用自交法和测交法检测后代分离,其中测交法用BNS测交可育组合的F_1基因分离,用无恢复基因的"郑麦366"测交不育组合F_1基因分离,4年共观察了16个F_2自交组合,20个Ft测交组合,结果表明,F_2和Ft的自交结实率不育与可育分离比与理论期望分离比均吻合,说明BNS的"显性不育和非等位显性恢复"遗传模式成立。     

两个籼型紫叶温(光)敏核不育系的配合力研究

为了明确紫叶性状导入不育系后对配组一代主要经济性状的影响，对新育成的籼稻温（光）敏核不育系苏紫Ｓ－１和苏紫Ｓ－２作配合力分析。结果表明：两个紫叶不育系主要经济性状的配合力多优于对照不育系。配制的杂种组合表现早熟、矮秆和丰产的性能；在产量因素方面表现穗数较多、单穗实粒数较多和千粒重高的特点；单株产量的一般配合力效应突出，其中苏紫Ｓ－２还具有较好的特殊配合力。     

光敏核不育系1023S的特征特性其应用

1023S是以N95076S为母本、C418为父本杂交选择育成的水稻粳型光敏核不育系.为了充分了解其特征特性,采取分期播种试验和相关指标测试调查相结合的方法进行研究.结果表明,其育性稳定,花粉败育彻底,不肓株率与不育度均为100％;开花习性较好,柱头外露率高,繁殖制种产量高,配合力强,对条纹叶枯病抗性好.     

核雄性不育基因向卵圆生态型大白菜中的成功转育

本研究根据“复等位基因遗传假说”，以甲型“两用系”AB21为不育源（直筒生态型），采用杂交、自交、兄妹交的方法。将核不育基因向卵圆生态型大白菜可育品系Lu6-11中转育，获得了不育株率100％的卵圆生态型大白菜核基因雄性不育系。扩大了原有不育系的遗传基础．拓宽了该优良雄性不育基因的应用范围。     

光温敏核不育水稻异交结实潜力的研究

异交结实潜力是指不育系在保证有充足外源花粉供应的条件下的最高结实率、本研究表明，不同的水稻光温敏核不育系具有不同的异交结实潜力。异交结实潜力的高低受遗传、环境及遗传与环境互作的共同影响；环境对不育系异交结实潜力影响的主因是温度，其作用的敏感时期是异交籽粒灌浆充实的前期；不育系的异交结实潜力也是决定制种产量的重要因素之一。