小麦雄性不育系中TaPDC-E1a及其调节酶基因的表达特征

为进一步研究杀雄剂SQ-1诱导小麦雄性不育的机制,采用电子克隆的方法分离TaPDC-E1a基因,并利用半定量RT-PCR技术分析该基因及其调节酶基因PDK和PDP的表达特性。结果表明,TaPDC-E1a基因编码388个氨基酸,具有TPP保守结构域,可能存在2个丝氨酸磷酸化位点;与可育系相比,TaPDC-E1a基因在生理型不育系和遗传型不育系中表达下调;PDK基因在生理型不育系中表达下调,而在遗传型不育系中表达上调;PDP基因在可育系及不育系中的表达趋势无明显变化。表明经杀雄剂SQ-1诱导形成的生理型不育系在败育过程中其能量代谢途径更容易受到影响,推测对PDK基因进行调节的上游信号机制在小麦生理型不育系与遗传型不育系中可能不一致。     

Sc2053诱导小麦雄性不育形态学和细胞学观察

应用化学杂交剂Ｓｃ２０５３诱导小麦雄性不育的形态学和细胞学特征观察结果显示，经处理的小麦植株变矮，植株及麦穗呈现浅绿色，穗子呈爆裂状，花药不开裂，呈现雄性不育株的形态特征，这些特征可做为估算小麦群体化学杀雄效果即绝对不育率的依据。经Ｓｃ２０５３处理的小麦雄性不育有无花粉和花粉败育两种类型。无花粉型是在小孢子刚形成时发生败育，从而是产生无花粉的空壳型花药。花粉败育型是小孢子只发育到单核花粉，二胞花粉     

小麦新型化学杂交剂的筛选

为拓展小麦化控两系途径的药剂种类,降低化学杂交剂(CHA)成本,利用西农1376检验15种化学药剂、4个浓度、3个施用时期(小麦不同发育时期)的诱导不育效果, 并对花药败育的机制进行了研究。结果表明,各处理诱导小麦花粉败育效果差异较大,Feek’s 7.5和9.5时期,15种药剂各浓度处理诱导植株营养生长发育异常或花粉败育不明显;Feek’s 8.5时期,T6药剂0.24 kg hm^-2诱导雄性不育率为93.33%,植株表型及雌蕊发育正常,对其饱和授粉,能获得杂交种子,且饱和授粉结实率较高。石蜡切片观察该处理诱导雄性不育花药的绒毡层细胞降解过程异常,自单核早期绒毡层细胞核明显降解,单核中后期花粉内核也开始降解,直至三核期,绒毡层细胞及花粉内核及营养物质基本消失,仅剩少量花粉壁残留,最终导致花粉败育。因此认为,T6诱导的小麦生理型雄性不育与绒毡层的异常降解直接相关。     

黏类小麦细胞质雄性不育相关基因cMDH的克隆与表达分析

为深入研究黏类小麦雄性不育的分子遗传机制,利用抑制差减杂交技术构建了黏类小麦育性相关基因的二核期SSH文库.经文库筛选后,得到一个在可育文库中表达的与胞质苹果酸脱氢酶基因同源的EST序列.以该EST序列为信息探针,经电子克隆、RT-PCR、PCR克隆与序列分析,获得了小麦胞质苹果酸脱氢酶(cytosolic malate dehydrogenases,cMDH)基因的cDNA与DNA序列,利用荧光定量PCR技术对该基因在不育株和可育株花药中的表达进行了分析,并比较了MDH在小麦不育株和可育株中的活性变化.结果表明,该基因的cDNA序列长1213 bp,编码333个氨基酸;DNA序列长2 908 bp,含有7个外显子和6个内含子;该基因在不育株和可育株花药发育3个时期(单核、二核和三核)的表达均表现为先升后降的模式,而且该基因在不育株花药发育的二核期和三核期的表达相对于可育株被明显抑制;MDH在小麦不育株和可育株中的活性变化趋势与定量结果一致.推测该基因在花粉发育早期表达,它的下调表达可能影响了小麦雄蕊发育过程中的能量供应而导致雄性不育.     

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。     

小麦K-型细胞质雄性不育系COI1基因的克隆与表达分析

COI1(coronatine-insensitive 1)基因是茉莉素信号传导中起关键作用的基因,与植物的抗病性、花粉育性密切相关。为探讨COI1与小麦K型细胞质雄性不育性之间的关系,本研究从小麦K型细胞质雄性不育系豫麦3号中同源克隆得到COI1基因的三个拷贝。该基因大小为2.8 kb,开放阅读框为1 761 bp,编码586个氨基酸残基的蛋白,含有COI1蛋白典型的F-box和LRR保守结构域。进化分析结果表明COI1基因的三个拷贝分别与来自小麦祖先种乌拉尔图小麦、拟斯卑尔脱山羊草和粗山羊草、大麦以及短柄草的COI1亲缘关系较近,而与拟南芥、大豆、黄瓜等的COI1亲缘关系较远。利用中国春缺体四体系统进行染色体定位分析,发现它们分别定位于小麦4A、4B、4D染色体上。对COI1基因在小麦品种中国春的根、茎、叶和幼穗中的表达模式分析发现三个拷贝呈组成型表达,但幼穗中Ta COI1A的表达量明显高于Ta COI1B和Ta COI1D。在不育系、保持系和F1代不同发育时期的花药中,COI1基因的三个拷贝在不育系单核期花药的表达量明显高于保持系,在二核期至三核期(不育系花粉败育的关键时期),Ta COI1B和Ta COI1D在不育系和保持系中的表达趋势一致,而Ta COI1A在不育系中的表达呈上调趋势,在保持系和F1代中的表达呈下调趋势,说明Ta COI1A基因在不育系和可育系(保持系和F1代)花药中的表达有明显差异,可能跟不育系的花粉败育有关。     

小麦生理型和遗传型雄性不育系及其保持系小花完整叶绿体蛋白质组分比较研究

采用固相pH梯度SDS聚丙烯酰胺双向凝胶电泳技术,以小麦遗传型雄性不育系ms(S)-1376、杀雄剂SQ-1诱导的生理型雄性不育系ms(A)-1376,以及对应的保持系(A)-1376 (杀雄剂诱导前的正常可育系)所构建的等基因和等生理差异系为试材,比较分析了2种分离纯化完整叶绿体的方法。在确立了一套适用的技术方法的基础上,研究了三者在花粉小孢子萌发单核早期小花完整叶绿体蛋白之间的差异。采用30%、45%和60%的不连续蔗糖密度梯度离心的方法能够获得完整且纯度较高的叶绿体,经TCA-丙酮提取蛋白质后,PDQuest软件分析,在分子量14.4~66.2 kD,等电点4~7的线性范围内可分辨出2-DE图谱上239个较为清晰的蛋白质点,对其中的6个差异表达蛋白质点进行MALDI-TOF肽质量指纹图谱分析,从生物信息学数据库检索鉴定出6个差异蛋白质点分别是酰基辅酶A脱氢酶结构域蛋白、钙调结合蛋白磷酸酶、多催化功能肽酶、热休克蛋白60、光受体蛋白2及1个未知功能的表达蛋白质。这些蛋白质在供试小麦叶绿体物质能量代谢、叶绿体防卫抵御机制、叶绿体细胞内信号转导及植物极性生长等生理应答反应中起调控作用,它们能在本研究供试两不育系和对应可育系中差异表达,可能与雄性不育相关。     

ATP合成相关基因在小麦BNS不育系育性转换中的差异表达

为了探讨ATP合酶α亚基和腺嘌呤磷酸核糖基转移酶(APRT)与温敏雄性不育系BNS育性的联系,利用荧光实时定量PCR方法,在花药发育的4个重要时期(四分体期、单核期、二核期和三核期),定量检测ATP合酶α亚基和APRT相关基因在不育及可育条件下花药中的mRNA表达水平。不育条件下,ATP合酶α亚基基因从四分体到二核期表达量持续下降,与可育株相比在单核期表达量显著下降;APRT1在4个时期的表达量低于其在相应可育条件下的表达量,而APRT2基因在BNS不育和可育条件下维持较低的表达水平。APRT相关基因表达量在三核期均有较显著提高,且可育条件下比不育条件下提高更明显。因此认为,ATP合酶α亚基基因与BNS育性转换密切正相关,APRT基因在三核期转录水平的变化与BNS育性转换有一定关系。     

Triticum spelta 1BS染色体对K型小麦不育系花粉发育的影响

利用非1B/1R与1B/1R类型小麦雄性不育系及保持系, 对2类K型不育系及其保持系花粉发育过程中丙二醛含量、花粉细胞膜透性、SOD活性、花粉发育形态等几个方面进行比较研究。结果表明,2类型小麦不育系花粉丙二醛含量和花粉提取液电导率从减裂期到散粉成熟期变化趋势基本一致,都呈上升趋势,而保持系在花粉发育全过程中2项指标都基本保持平稳。2类型不育系SOD活性从单核期到三核期都一直呈下降趋势。与保持系相比, 2类不育系的SOD活性从单核期到二核期均显著高于其相应的保持系,三核期均低于其相应的保持系,且呈继续下降趋势。推断2类不育系的败育过程和败育时期基本一致,花粉败育的关键时期可能均为单核期到三核期。但花粉发育形态的染色观察表明,非1B/1R不育系从二核期出现花粉形态异常,而1B/1R不育系到三核期才出现,似乎又反映出非1B/1RK型不育系花粉败育稍早于1B/1RK型不育系。     

厚轴茶雄性不育株花药败育的生物学特性和细胞学研究

为明确厚轴茶(Camellia crassocolumnaH. T. Chang)雄性不育株花器发育形态、花药和花粉败育时期及兵细胞学特征,利用体视显微镜、石蜡切片技术、染色体制片和DAPI染色法,对厚轴茶雄性不育株和可育株开花迚程、花器形态、花药发育过程、花粉母细胞减数分裂及小孢子发育过程比较观察。结果显示,厚轴茶花属于完全花,花药其四室、呈蝶形,花药壁发育为基本型,绒毡层细胞其双核,于四分体时期形成分泌型细胞,单核花粉期开始降解,花粉母细胞经过减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ和胞质分裂后形成四面体型四分体,小孢子呈三角形,成熟花粉为二细胞型花粉。花蕾发育早期,不育株雄蕊发育正常,与可育株无明显差异。花蕾发育后期,不育株花丝弯曲,花药粘连、干瘪、褐化、坏死,不裂药。不育株减数分裂期绒毡层细胞异常增生、排列混乱,单核至双核花粉期绒毡层延迟降解。不育株花粉母细胞减数分裂过程中存在环状单价体、滞后染色体、染色体桥、染色体缺失、不均等分离、微核和多分体等异常现象。不育株小孢子胞质紊乱,单核期花粉粒相互粘附,花粉壁皱缩变形,花粉细胞质和细胞核模糊不清,成熟花粉细胞空瘪凹陷。研究结果表明,厚轴茶雄性不育花器形态属雄蕊萎缩型和花药异常型,花药发育受阻于减数分裂至单核花粉期,存在花粉母细胞败育型和单核败育型。单核花粉期是兵花药败育的主要时期。花药绒毡层异常发育和延迟降解,花粉母细胞减数分裂染色体行为异常,小孢子和花粉粒发育异常可能是兵花药败育的主要原因。     

矮败小麦群体改良的方法与技术

矮败小麦是具有矮秆基因标记的太谷核不育小麦. 根据轮回选择的基本原理和方法, 结合矮败小麦的特点, 我们逐步建立起一套简单易行的群体改良方法. 其主体技术包括组建一个好的基础群体, 利用控制授粉向群体引进优良基因, 通过开花前不良可育株的淘汰提高优良基因的频率, 借助于可育株与不育株的异交使基因重组, 以及正确地选     

Development of dominant nuclear male-sterile lines with a blue seed marker in durum and common wheat

In order to develop genie male‐sterile lines with a blue seed marker, male‐sterile plants, controlled by a dominant nuclear gene Ms2, were used as female parents against a 4E disomic addition line ‘Xiaoyan Lanli’(2n= 44, AABBDD+4EII) as the male parent to produce monosomic addition lines with blue seed. Male‐sterile plants from the monosomic addition lines were pollinated with durum wheat for several generations and in 1989 a male‐sterile line with the blue grain gene and the male‐sterile gene Ms2 on the same additional chromosome was detected and named line 89‐2343. Using this line, the blue seed marker was successfully added to a short male‐sterile line containing Ms2 and Rht10. The segregation ratios of male sterility and seed colour as well as the chromosome figurations of different plants indicated that the blue grain genes, Ms2 and Rht10 were located on the same additional chromosome. Cytological analysis showed that the blue marker male‐sterile lines in durum wheat and common wheat were monosomic with an additional chromosome 4E. The inheritance ratio for blue seed male‐sterile plants and white seed male‐fertile plants was 19.7% and 80.3%, respectively, in common wheat. The potential for using blue marker sterile lines in population improvement and hybrid production is discussed.     

矮败小麦及应用途径分析

矮败小麦是具有矮秆基因标记的显性核不育材料，非矮秆品种与之授粉，后代群体中的矮秆株是雄性不育的，而非矮秆株是雄性可育的。矮败小麦是太谷核不育小麦的第二代产品，多方面优于太谷核不育小麦，在常规育种、轮回选择和基础研究中有远大的应用前景。     

K—19型小麦雄性不育系的创建及其育性恢复源的发现

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。再用普通麦７８－１等为轮回亲本，与其测交并连续回交，育成了Ｋ－１９－７８－１Ａ等小麦雄性不育系。然后用５００余份普通小麦品种（系）与Ｋ－１９－７８－１Ａ进行测交，获得４６９个组合Ｆ１杂种，其中７３个测交种（占总数的１５．５７％）能完全保持Ｋ－１９型小麦的雄性不育性。其余３９６个测交种（占总数的８４．４３％）对Ｋ－１９型小麦雄性不育系表现不同程度的育性恢复。恢复度幅度为１．０％～９７．５％。３９６份材料中有１４．１４％对Ｋ－１９型不育系表现高度恢复，按国内法计算恢复度达到８０．１％～９７．５％；测交、回交后代产生单倍体频率在０～１７．５％之间，发现一批综合性状好、不产生单倍体的保持系和恢复源。     

矮败麦的生长发育特性及传粉特点分析

1997～ 1999年对 4 4个转育多代的矮败麦材料和父母本花期相遇程度不同的 6个群体进行了有关数据的调查、分析 ,结果表明 :(1)矮败麦的株高、抽穗期和开颖期 (分别以S1,S2 ,S3 表示 )与其姊妹散粉株的对应性状 (F1,F2 ,F3 )的关系分别是 :S1=0 5 98F1(R2 =0 4 88) ,S2 =3 5 37 0 814F2 (R2 =0 60 0 ) ,S3 =5 771 0 85 6F3 (R2 =0 5 0 0 )。另外矮败麦还表现为成穗多 ,结实率低 ,子粒饱满度和粒重不高 ,但我们所用是其后代可育株 ,故对矮败麦的选择标准要适当放宽。 (2 )矮败表的穗下节伸长 (抽穗 )速度只及其可育株的 5 8 5 % ,伸长速度无明显的高峰 ,但其伸长的持续期稍长 ,这说明矮化和发育推迟可能是同一发育现象所导致的两个结果。 (3)可育株、不育株开花、开颖之间的时间间隔和其穗子之间的空间间隔的大小对株间传粉和不育株结实都至关重要。小麦自花授粉作物的花器特点对及时高效地接受外来花粉有一定的障碍作用 ,所以人工辅助授粉可提高不育株的结实率。相比之下矮败麦更容易接受来自距离稍远一些的花粉 ,这对于进行异交传粉特别是矮秆群的传粉和杂交具有重要价值     

Characterization of a male sterile mutant from progeny of a transgenic plant containing a leaf senescence-inhibition gene in wheat

A male sterile plant of wheat (Triticum aestivum L.) segregated from progenies of a transgenic family containing the leaf senescence-inhibition gene P _SAG12 -IPT in the genetic background of ??Xinong 1376??, a well adapted winter wheat cultivar. The male sterile plant (named TR1376A) showed no phenotypic changes, except for florets and male organs, compared to its male fertile sibling plants (named TR1376B). The glumes and florets of male sterile TR1376A plants widely opened whereas those of the fertile counterpart TR1376B were closed or opened only briefly at flowing. Anthers of TR1376A were slender and indehiscent, and failed to release pollen. Compared to TR1376B, TR1376A anthers contained greatly reduced amounts of pollen, which was inviable or weakly viable. Ultra-structure studies indicated that cells in the endothecium and middle layers of the anther wall were dissolved or poorly developed in the sterile anthers of TR1376A. Molecular studies showed that the male sterility of TR1376A was caused by a sequence deletion or mutation that occurred in the promoter region of the transgene. F₁ hybrids of TR1376A and TR1376B gave 1:1 segregation of male fertility to sterility, indicating that the male sterility of TR1376A was heritable and controlled by a single dominant gene (named Ms1376). To date, only a few dominant nuclear male sterility genes have been characterized and one of them (Ms2) has been successfully used to improve wheat cultivars through recurrent breeding strategies. The discovery of the Ms1376 gene provides another dominant male sterile source for establishing recurrent breeding systems in wheat.     

太谷核不育和T型不育小麦的发育解剖学特征

对回交转育的太谷核不育小麦的可育株、不育株、T型不育小麦植株及回交亲本植株的茎、叶、叶鞘的解剖学特征进行了比较研究.通过对数量化的解剖结构特征的单一自由度方差分析表明.茎、叶、叶鞘组织和维管束在发育过程中受到了不育基因的影响.初步证明不育基因不仅影响小麦生殖器官的发育,并引起败育.而且也影响营养器官的发育.     

蓝标型小麦核雄性不育、保持系的选育研究

将蓝粒小麦中携带有蓝色胚乳基因和育性恢复基因的4E 染色体,附加到小麦核型雄性不育系上,选育出蓝标型小麦雄性不育、保持系。该体系浅蓝粒种子长出植株自交结实,粒色分离为深蓝、浅蓝和白粒。其中,白粒种子长出植株,全部为雄性不育,为普通小麦品种所恢复,杂种优势显著;浅蓝粒种子植株则自交结实,粒色仍分离为深蓝、浅蓝和白     

种植密度对杂种小麦C6-38/Py85-1旗叶光合特性和产量的调控效应及其生理机制.

在低（L,基本苗150株／m2）、中（M,300株／m2）和高（H,450株／m2）3种密度下,供试杂种小麦C6-38/Py85-1及其亲本旗叶生长期间的净光合速率（Pn）、叶绿素含量（Chl）、可溶蛋白含量（Pro）、气孔导度（gs）和叶肉导度（gm）均随旗叶生长进程和密度增加不断降低,杂种各性状对密度变化的反应较其亲本敏感。各性状的离中     

A new male sterile mutant LZ in wheat (<Emphasis Type="Italic">Triticum aestivum</Emphasis> L.)

Genetic male sterility (GMS) genes in wheat (Triticum aestivum L.) can be used for commercial hybrid seed production. A new wheat GMS mutant, LZ, was successfully used in the 4E-ms system for producing hybrid wheat, a new approach of producing hybrid seed based on GMS. Our objective was to analyse the genetic mechanism of male sterility and locate the GMS gene in mutant LZ to a chromosome. We firstly crossed male sterile line 257A (2n = 42) derived from mutant LZ to Chinese Spring and several other cultivars for determining the self-fertility of the F₁ hybrids and the segregation ratios of male-sterile and fertile plants in the F₂ and BC₁ generations. Secondly, we conducted nullisomic analysis by crossing male sterile plants of line 257A to 21 self-fertile nullisomic lines as male to test the F₁ fertilities and to locate the GMS gene in mutant LZ to a chromosome. Thirdly, we conducted an allelism test with Cornerstone, which has ms1c located on chromosome 4BS. All F₁s were male fertile and the segregation ratio of male-sterile: fertile plants in all BC₁ and F₂ populations fitted 1:1 and 1:3 ratios, respectively. The male sterility was stably inherited, and was not affected by environmental factors in two different locations or by the cytoplasm of wheat cultivars in four reciprocal cross combinations. The results of nullisomic analysis indicated the gene was on chromosome 4B. The allelism test showed that the mutant LZ was allelic to ms1c. We concluded that the mutant LZ has common wheat cytoplasm and carries a stably inherited monogenic recessive gene named ms1g.