玉米胞质雄性不育系的研究进展

玉米雄性不育材料是玉米遗传育种中的一个极其主要的种质资源,笔者简述了玉米胞质雄性不育材料近期以来的研究和利用情况。玉米育种工作者将从多方位、多层次加以研究和利用雄性不育材料,随着生物技术的迅速发展,玉米雄性不育材料在玉米育种和制种中将得到更为广泛的利用。     

玉米新不育胞质WBMs的利用潜力研究

 在广州、武汉两地多次对华中农业大学玉米研究室新近从我国地方群体“巫溪”中发现的玉米雄性不育细胞质WBMs进行育性和细胞质效应观察。结果表明,WBMs是一个不育性及恢复性稳定、无明显不良细胞质效应的Ⅰ、Ⅱ级S组雄性不育胞质,它作为可在玉米雄性不育育种和生产中应用的新不育胞质,将丰富我国有限的可利用的玉米雄性不育细胞质资源,应用前景广阔。     

玉米C型细胞质雄性不育系的利用途径探讨

利用雄性不育系育种是提高玉米杂交种质量和产量的一项重要措施 ,这已得到国内外许多育种家的证实。美国近期在玉米杂交种生产中 ,利用胞质雄性不育系育种占2 5 %以上 ,其中Ｃ型不育系占 80 %。我国 2 0世纪 80年代以来 ,也用Ｃ型胞质雄性不育系育出了一批“三系”杂交种用于生产 ,笔者近年来通过对Ｃ型细胞质雄性不育系及恢复系的转育 ,选育出了 4 78ｃｍｓ、14 5ｃｍｓ、85 2ｃｍｓ等不育系和 4 0 2、5 2 1、驻 0 9等恢复系 ,并应用细胞遗传杂交分离的规律对“三系”杂交组合进行了多种利用形式的组配试验 ,为拓宽细胞质雄性不育系的利用…     

玉米CMS育性恢复专效性分类系统的研究

据玉米雄性不育育性恢复专效性原理,用Ｍｏｌ７核背景下分别带有和线粒体等Ｔ,Ｃ,Ｓ不育胞质的３个近等基因系测定了我国玉米育种常用和新近选育的２４个自交系对雄花育性的遗传效应。从中提出一套适合我国当前玉米育种应用的不育胞质分类系统,找出了一系列Ｓ,Ｃ组不育胞质的恢复系和保持系。另外,初步观察到一个对Ｔ胞质性恢复的自交系ＨＺ３２,有待进一步研究证实。     

一玉米C型胞质雄性不育系的恢复利用研究

随着玉米单粒播种技术的推广,对玉米杂交种的纯度要求越来越高;随着农村用工成本的增加,减少玉米制种人工去雄用工的需求越来越迫切。利用玉米雄性不育特性进行玉米杂交制种,既可提高杂交种纯度,又能减少人工去雄用工,是玉米育种者一直追求的目标。以往研究表明,玉米C型胞质雄性不育性稳定,是利用雄性不育配制玉米杂交种的主要类型,但恢复系难选,导致三系配套的品种不多,生产中应用的面积有限。近年来,随着我国种质的不断改良扩增,现代自交系的遗传基础发生了变化,试验用一批现代自交系对一C型胞质雄性不育系测交,研究当代自交系对C型雄性不育系的恢复性及选育优势杂交组合的效率。结果表明,测交组合完全恢复的占16.95%,部分恢复的占66.95%,产量超过对照郑单958的占1.77%,未出现完全恢复而产量又超过郑单958的组合。由此表明,现代自交系对C型雄性不育完全恢复的概率与前人研究报道的稍有提高,选育育性完全恢复、产量超标(对照品种)、无严重缺陷的优势组合效率仍较低;进行不育性育种,育种者不仅要讲究方式方法,还要有足够的耐心。     

玉米恢复系胞质类型作用的研究

玉米雄性不育性研究中的疑异,与恢复系胞质类型作用有关。不育系与恢复系测交,如两胞质为异型,容易发生育性不稳定现象。生产上要利用不育化组合,必须筛选出具有正常胞质的恢复系。     

玉米新不育胞质WBMs小孢子败育的细胞学观察

 利用普通光学显微镜和透射电子显微镜研究了新发现的玉米细胞质雄性不育材料WBMs的小孢子败育过程。观察到Mo17cms-WBMs的小孢子在单核花粉中期以前发育正常，部分小孢子从单核花粉晚期质核出现异常，多数小孢子可正常发育到二核花粉期，随后开始崩溃，形成空瘪皱缩的花粉粒。雄性不育材料WBMs胞质的小孢子败育过程与S组唐徐胞质不育材料类似，败育发生晚，绒毡层等体细胞活动正常，属典型的配子体不育类型。     

1份玉米胞质雄性不育材料的分类研究

[目的]报道1份败育彻底、育性稳定、农艺性状优良的玉米胞质雄性不育材料TFMs。[方法]采用综合鉴定、逐级分类的方法,对1份不明类型的玉米胞质雄性不育材料进行了研究。[结果]不同播期的育性表现为：5月15日播种的有3株花药较饱满,部分花药外露,但未见花药开裂现象,其他株和其他播期植株花药均瘦瘪,无花粉,完全不育;育性恢复专效性测定结果表明,获白、自330、N6测交F1,花药大小颜色、开花散粉正常,可育株率100%,镜检可染花粉率90%以上,推测其为孢子体不育。[结论]经初步判定,TFMs属于C组胞质雄性不育。     

菜心细胞质雄性不育系转育研究

以油菜波里马胞质雄性不育系为不育源,四九菜心等6个品种为轮回亲本进行杂交、回交转育研究。结果表明:经过4个世代的单株选择和回交转育,选育出菜心胞质雄性不育材料经济性状与轮回亲本相似,平均不育株率为89.4%。其中以80天特青为轮回亲本转育的不育材料表现最好,不育株率达到98%,基本达到菜心胞质雄性不育系的育种目标。     

自交系068对玉米细胞质雄性不育系的恢复性

以玉米细胞质雄性不育系为材料,对自交系068的育性恢复性进行测定。结果表明,068对478、黄早四、48-2背景下的CMS-T、CMS-C、CMS-S不育胞质分别呈完全恢复、部分恢复和不育性保持。068对同核异质不育系的不同胞质之间未检测到育性恢复上的明显差异。068同不育材料一次测交与再次回交的育性测定结果存在差异。自交系068对可作为CMS-T、CMS-C和CMS-S不育胞质的共同恢复系,为利用多胞质进行不育化制种提供了条件。     

玉米细胞质雄性不育与恢复基因研究进展

玉米作为我国重要的粮、饲两用作物在保障粮食安全,推动社会经济发展和提供工业能源等方面扮演着关键的角色。细胞质雄性不育是高等植物中普遍存在的生物学现象,玉米细胞质雄性不育可以分为T型、C型与S型3种类型。不育基因来源于线粒体基因重排形成嵌合基因,新形成的嵌合基因对花药中小孢子的发育产生危害导致败育的发生。恢复基因的存在可以消除不育基因的危害,使小孢子正常生长。由于不育基因为线粒体基因,恢复基因为细胞核基因,对细胞质不育与恢复机理的研究同样是探究质-核互作关系的桥梁。同时对雄性不育系的利用是玉米利用杂种优势的一个重要技术手段,玉米生产上利用细胞质雄性不育对于作物杂种优势的利用、杂交种的制种都有重要意义,不但能够解放劳动力降低制种成本,而且提高了制种纯度增加产量。对玉米细胞质雄性不育的分类、特征及近年来发现的玉米细胞质雄性不育基因与育性恢复基因进行概述,并探讨了玉米细胞质雄性不育应用过程中的问题与发展前景,以其为细胞质雄性不育在生产上的推广利用提供参考。     

玉米细胞质雄性不育性(CMS)的激素调控机制

在以前的研究中我们首次报道了玉米细胞质雄性不育(CMS)花药组织生长素亏损——细胞分裂素盈积现象。这种激素含量的异常在雄性不育性的表达与实现进程中起着重要的调节作用,但现有的研究资料尚不能揭示这种调节作用的机制。本文根据目前有关激素作用机制的几种认识以及玉米 CMS 分子生物学研究成果,结合作用对玉米 CMS 小孢子发育和败育过程中物质代谢系统、能量代谢系统、植物激素系统、生物物理系统、细胞学及超微结构等方面的研究结果,对认识 CMS 机制中有代表性的 Flavell 假说进行了评述,对激素调控玉米 CMS 的可能的分子机制提出了自己的看法。     

一个新的玉米胞质雄性不育系的获得及鉴定

细胞质雄性不育(cytoplasm male sterility,CMS)在作物杂种优势中具有广泛的应用。玉米CMS系在商业玉米新品种培育及产业化中已经并必将继续发挥不可或缺的重要作用。在两个玉米自交系C7-2和PH4CV杂交后代中发现一个胞质雄性不育系CF3,并进一步获得其衍生不育系CZ58。表型调查和细胞学观察结果表明CF3及CZ58不育系的花药不外露,可以产生少量花粉,但花粉粒呈现不规则透明状,无活性;特异性PCR及测序结果表明CF3不育系的线粒体为S型,遗传学分析表明其雄花败育比较彻底,不育性状稳定,恢复系比较广泛,说明CF3是一种新的S型胞质雄性不育系,CF3及其衍生系CZ58在玉米杂交种培育与推广中具有较好的应用潜力。     

玉米秸秆不同还田方式下麦田温室气体排放特征

为了探讨玉米秸秆不同还田方式对麦田温室气体排放的影响,通过田间试验,设玉米秸秆不还田(CK)、玉米秸秆直接还田(CS)、玉米秸秆过腹还田(CGS)和玉米秸秆转化为食用菌基质,出菇后菌渣还田(CMS)4个处理,利用静态箱-气相色谱法测定了玉米秸秆不同还田方式下,麦田温室气体(CO₂、N₂O和CH₄)的排放特征。结果表明:玉米秸秆不同还田方式下,麦田温室气体通量均具有明显的季节变化,且排放量不同。在小麦生长季,CO₂和N₂O均表现为排放,其排放量为CK >CGS >CS >CMS;甲烷表现为吸收,其吸收量为CS >CGS >CK >CMS,且不同处理间差异显著(P<0.05)。从温室气体综合增温潜势(GWP)来看,在20、100年和500年3个时间尺度上,仅玉米秸秆不同还田方式这一环节,GWP均表现为:CS >CGS >CK >CMS,也就是说秸秆直接还田,显著增加麦田温室气体的全球增温潜势,其次是玉米秸秆过腹还田方式,而秸秆-菌渣还田则降低了麦田温室气体的全球增温潜势。从减少温室气体排放角度,推荐秸秆-菌渣还田方式。该研究结果可为秸秆合理利用和温室气体减排提供基础数据。     

玉米S型细胞质雄性不育恢复基因Rf3的精细定位及其候选基因预测

细胞质雄性不育(Cytoplasmic male sterility,CMS)广泛存在于高等植物,CMS-S是玉米CMS的一种,其育性可以被恢复基因Rf3完全恢复。目前Rf3基因尚未成功克隆。本试验根据玉米CMS-S配子体不育特点,提出一种全新的同质群体构建方法,通过该方法获得群体的所有个体均携带Rf3恢复基因,省去田间表型鉴定工作,并可在同一世代获得足够的重组个体。该方法可直接用种子提取基因组DNA,大大提高Rf3定位的效率。利用该同质定位群体,将恢复基因Rf3精细定位到分子标记A165与CG2之间,参照玉米自交系B73的基因组序列,两个标记之间的物理距离约为1.4 Mb。     

秸秆不同还田模式对玉米田温室气体排放和碳固定的影响

为了探讨小麦秸秆不同还田模式对玉米田温室气体排放和碳固定的影响,通过田间试验,测定了秸秆不同还田方式下玉米生长季温室气体(CO₂、N₂O和CH₄)的排放量和碳固定量,结果表明:秸秆不同还田模式对温室气体排放量影响不同,在玉米生长季,CO₂和N₂O累计排放量表现为秸秆过腹还田(CGS)>秸秆直接还田(CS)> 秸秆不还田(CK)> 秸秆-菌渣还田(CMS),CH₄的累计吸收量表现为CGS >CK >CMS >CS,且不同处理间差异显著(P<0.05);秸秆不同还田模式也影响土壤和植物的碳储量,耕层土壤有机碳储量表现为CGS> CMS> CS> CK,且不同处理间差异显著(P<0.05),植株、籽粒的固碳量表现为CGS> CS> CMS> CK,但不同处理间差异不显著(P>0.05).和CK相比,在CS、CGS和CMS模式下,玉米田对全球变暖的减缓效应均增加,但增加量不同,表现为CGS> CMS> CS >CK,既秸秆过腹还田模式下玉米田对全球变暖的减缓效应最大,其次是秸秆-菌渣还田模式,之后是秸秆直接还田模式.在秸秆过腹还田模式下,玉米田对全球变暖的减缓效应为22 493.83 kg CO₂·hm^-2,分别比CK、CS和CMS模式下玉米田对全球变暖的减缓效应增加24.2%、 18.7%和 1.6%.从减缓全球变暖的角度,推荐秸秆过腹还田模式,该模式也有利于形成粮食-秸秆-饲料-牲畜-肥料-粮食的良性循环,实现农田的固碳、减排.     

高油玉米三利用技术的研究

试验以不育农大108×高油5580、不育农大108×高油6528、不育农大108×高油4515、不育潞玉13×高油5580、不育潞玉13×高油6528、不育潞玉13×高油4515为材料对普通玉米高油化三利用技术进行研究。不育普通玉米和高油授粉者种植行比为3∶1和3∶3。试验得到以下结果:6个组合杂交当代子粒油分含量增加明显,说明利用普通玉米高油化模式可改进普通玉米品质;以不育农大108普通玉米为母本有一组合产量增加幅度较大,但油分增加幅度不大,说明组合选择较合理,但种植行比还有一定的空间;以不育潞玉13为母本的组合产量和油分均增加,说明不育潞玉13可作为当地高油玉米三利用技术的主推品种。     

两个新选玉米雄性不育材料的初步鉴定和分析

通过不育稳定性、恢复专效性以及分子特异性分析,对两个新选玉米不育材料"R1"和"R2"进行初步鉴定。结果表明,这两个不育材料均为可遗传的细胞质雄性不育,不育性表现稳定,且能被"恢313"保持,被"自凤1"恢复,特异PCR扩增的带型与C组细胞质雄性不育一致。初步判断这两个不育材料均属于C组细胞质雄性不育。但因它们的恢复系和保持系不尽相同,推测可能属于不同的C亚组。根据恢复株自交F2的分离比例,推断"R1"的育性恢复受2对或3对基因控制,而"R2"的育性恢复受1对显性基因控制。