小热激蛋白基因(hsp23.5)在小麦BNS雄性不育系和转换系中的差异表达

23.5kD小热激蛋白(sHSP)是BNS(Bainong sterility)型雄性不育系和转换系花药的一个重要差异表达蛋白。为了探讨该蛋白与BNS不育性的联系,本研究利用荧光实时定量PCR方法,在不育发生的3个关键时期,四分体期、单核期和二核初期,定量检测该蛋白的基因hsp23.5在不育系及其转换系花药中的mRNA表达水平。结果显示,hsp23.5基因在转换系花药中从四分体到二核期呈持续上升趋势,但在不育系中表达量则显著下调,3个时期的表达量分别比同时期转换系下调3.8、20.0和4.6倍。克隆的hsp23.5片段序列,经BLAST比对,与来源于普通小麦(Triticm aestivum)的hsp23.6和硬粒小麦(T.turgidum)的hsp23.5小热激蛋白序列一致性最大,为94%,进化树分析遗传距离也最近。同时发现该基因在单核向二核期发育期间由于较高气温出现,表达量表现回复上调。这些结果表明,hsp23.5基因在BNS花药中组成型表达,同时也有温度诱导表达特性,在不育系中表达量显著下调。提示hsp23.5基因与BNS雄性不育发生有重要联系。     

小麦光温敏核雄性不育系BS20育性的QTL分析

以小麦(Triticum aestivum L.)光温敏不育系BS20×Fu3 DH群体的289个系为材料,于2005-2006年度种植于北京海淀和安徽阜阳,进行了育性(结实率和结实小穗率)的调查.利用SSR标记和分离群体分组分析法(BSA)分析该群体中与育性相关的分子标记,用128对SSR引物,初步构建BS20×Fu3群体的分子标记遗传连锁框架图.BSA的结果表明,与育性连锁的3个标记是Xgwm294、Xgwm374和Xgwm44,分别位于染色体2AL、2BS和7DS;采用混合线性复合区间作图法对小麦育性进行QTL分析,检测到6个QTL,分布在1AS、2BS、2DL、6AL、6BL和7DS染色体,贡献率为1.1%～12.5%,其中7DS上的QTL与2BS、6AL和6BL上的QTL存在显著的互作效应.综合BSA和QTL分析结果,确定染色体7DS和2BS上的QTL重复性较好、贡献率和互作效应较大,为小麦光温敏核雄性不育性状的重要QTL,标记区间分别为Xgum44-Xcfd14和Xgwm148-Xgwm374,贡献率分别为7.2%～12.5%和2.1%～2.5%.     

两系小麦不育系BNS雄性育性的转换

于2006-2009年在湖南长沙采用分期播种方法以两系小麦不育系BNS和对照百农矮抗58、农大211、农大3688和杨麦13为试验材料,研究了BNS雄性育性在南方生态区域的转换规律。结果表明:随播种期的推迟,BNS雄性育性表现为完全败育→高度不育→部分可育→完全可育的育性转换规律;雄性完全败育阶段以花粉典型败育为主;3月中、下旬开花阶段,花粉完全败育;4月上旬开花阶段,雄性育性发生转变,4月中旬开花阶段,花粉可育。雄性育性的转换伴随着开花习性发生转换。     

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。     

冬小麦温敏型雄性不育系LT-1-3A选育及育性转换与遗传研究

连续 9年对冬小麦“津丰 1号 济南 1 3 矮秆早 济面小佛手”F0 代60 Co辐射处理后代选系LT 1 3A进行研究 ,结果表明 :( 1 )基因型LT 1 3A属于温敏型雄性不育系 ,具有低温不育、高温可育的特性。 ( 2 )雌雄蕊分化期———花粉粒成熟期是该不育系育性反应敏感期。 ( 3 )敏感期内 ,日平均温度是影响育性变化的主要因素 ,1 8℃为该不育系育性转换起点温度。日均温度 <1 8℃ ,表现不育 ;日均温度 >1 8℃ ,表现可育。 ( 4)不育系的不育性受 1对隐性基因遗传控制。 ( 5 )在衡水 (东经 1 1 5°42′、北纬 3 7°44′,海拔 3 1 7m ,小麦适宜播期为 1 0月 1日～ 1 0月 1 0日 ) ,1 1月 5日及以前播种表现不育 ;1 1月 1 5日至早春顶凌晚播 ,表现可育     

将新的人工雄性不育基因导入小麦栽培品种的研究初报

利用ＰＤＳ－１０００型氢气基因枪将我们构建的雄性不育基因导入小麦栽培品种的幼胚愈伤组织,经含除草剂Ｂａｓｔａ的抗性培养基分化和生根筛选后得到２７株绿苗,ＰＣＲ和Ｓｏｕｒｈｔｅｍ检测均发现有３种株呈阳性,初步表明基因已整合到小麦的基因组中,转化频率达０．２％左右。     

水稻雄性不育新材料SC316的育性遗传研究

采用连续回交方法,将SC316不育基因转育到中籼898品种中,研究不同世代回交群体、姊妹交群体及可育单株后代群体的育性表现.结果表明,SC316不育基因在这些群体中的表现符合1对显性核不育基因遗传规律,该不育材料携带有显性核不育基因.     

小麦D2型细胞质长日光敏雄性不育可能分子机理的研究初报

一些D2型细胞质的核质杂种小麦在长日下(≥15h)出现雄性不育,表现为雄蕊心皮化,在短日下(≤14.5h)则育性正常,国内外学者将这种新型不育系称之为光敏细胞质雄性不育(Photoperiod-sensitiveCytoplasmicMaleSterilityPCMS).以D2型细胞质光敏雄性不育系农林26及其短日下可育对照为材料,对D2型细胞质光敏雄性不育的基因表达进行了研究.研究表明长日下小麦中与拟南芥控制花发育的B类基因AP3具有同源性的TaMADS#51在该不育系中(长日条件下)未见表达,而在短日下有表达,但只在幼穗中表达,叶片和成穗中均未见表达.初步认为该不育系在长日下出现雄蕊心皮化是由于控制雄蕊发育的B类基因沉默所致.研究揭示了一种核质互作+基因型环境互作的复杂互作造成类似于拟南芥中单基因突变的遗传现象.     

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.     

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,V...     

冬前积温对河南省小麦冬前生长发育的影响

为了给播期调整和提高自然资源利用率提供科学依据,在大田试验条件下,以3个半冬性和3个弱春性小麦品种为供试材料,对冬前积温为350~900℃.d范围内的小麦冬前生长发育进行了分析。结果得出:①播种-出苗的天数和所需积温随着冬前积温的降低而增加,冬前积温每降低100℃.d,播种-出苗天数约增加0.7d,所需积温约增加3.7℃.d(半冬性)或2.5℃.d(弱春性);②冬前积温与冬前主茎叶龄和冬前每叶积温均呈显著正相关(P0.01),冬前积温每降低100℃.d,冬前主茎叶龄约减少0.9片(半冬性)或1.0片(弱春性),每叶积温减少5.0℃.d左右;③随冬前积温的降低,幼穗分化进入单棱期和二棱期的时间推迟,单棱期持续天数增加而二棱期持续天数减少,冬前积温每降低100℃.d,单棱期平均增加10.0d(半冬性)或12.9d(弱春性),二棱期平均减少15.5d(半冬性)或17.4d(弱春性)。结论为,符合冬前壮苗叶龄指标的适宜冬前积温为550~750℃.d(半冬性)和450~600℃.d(弱春性),保证小麦以二棱期安全越冬的适宜冬前积温为650~800℃.d(半冬性)和550~700℃.d(弱春性),从叶龄指标和安全越冬两方面考虑,河南省小麦适宜冬前积温范围为650~750℃.d(半冬性)和550~600℃.d(弱春性)。     

粘类小麦雄性不育系线粒体DNA的AFLP标记及SCAR转化

为了能在分子水平上有效鉴定具有粘果山羊草(Aegilops kotschyi)、偏凸山羊草(A.ventricosa)、普通小麦变种斯卑尔脱(Triticum spelta)细胞质雄性不育系及其保持系90-110和8222,提高其在杂交小麦(Triticum aestivum L.)研究与应用中的定向遗传改良,本研究对其线粒体DNA进行了扩增片段长度多态性(amplified fragment length polymorphism,AFLP)标记和序列特征性片段扩增区域(sequence characterized amplified region,SCAR)标记。通过AFLP标记方法,应用64对引物组合EcoRⅠ-NNN/MseⅠ-NNN对小麦同核异质雄性不育系和保持系进行扩增,共扩增出682条带,其中113条为多态性条带。引物E-AGG/M-CTA组合在粘果山羊草细胞质雄性不育系中扩增出一条大小约300 bp的特异性条带,对该特异条带进行回收、测序,利用Primer Premier 5.0软件重新设计SCAR引物,并对这3种类型同核异质小麦细胞质雄性不育系和保持系进行扩增,其中引物YW1在3种细胞质雄性不育系和保持系中都扩增出条带,而引物YW2仅在粘果山羊草细胞质雄性不育系扩增出一条198 bp的特异性片段,结果表明,已成功地将AFLP标记转化为操作简便、表现稳定的SCAR标记。此片段与小麦线粒体基因组有很高的同源性(同源性为99%),为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)脱氢酶基因(GenBank登录号:EU534409.1)上的序列,该酶是线粒体中氧化磷酸化的入口酶,与小麦细胞质雄性不育密切相关。本研究可以用于粘类小麦细胞质雄性不育系分子标记辅助育种,也为小麦细胞质种性鉴定提供了技术支撑和理论依据。     

小麦T型细胞质雄性不育恢复基因Rf1和f4的SSR标记分析

为进一步探讨小麦(Triticum aestivum L.)T型细胞质雄性不育(T-CMS)育性恢复的遗传机理,并为利用T型不育系选育强优势杂交小麦分子辅助育种提供理论与技术支撑,本研究以小麦ms(S)矮抗58/R113的F2代分离群体中的极端可育株和极端不育株分别建立恢复池和不育池,采用分布于小麦第一染色体群(染色体1A、1B和1D)及第六染色体群(染色体6A、6B和6D)上的196对SSR引物进行扩增筛选.结果表明,(1)位于1AS染色体上的3个SSR标记和位于6BS染色体上的4个SSR标记均在亲本和基因池间扩增出了稳定的多态性差异条带;(2)定位群体验证结果表明,恢复基因Rf1与1AS染色体上Xgwm136、Xgpw7062和Xgdm33标记的遗传距离分别为4.8、9.6和13.7 cM,3个标记与Rf1之间的顺序依次为Xgdm33、Xgwm136、f1、Xgpw7062; (3)恢复基因Rf4与6BS染色体上的Xgpw1079、Xgwm193、Xgpw7011和Xgwm508标记的遗传距离分别为3.4、6.8、13.7和21.5 cM,4个标记与Rf4之间的顺序依次为Xgpw 011、Xgpw1079、Rf4、Xgwm19和Xgwm508.研究还表明,T-CMS恢复系R113的育性是由Rf1和f4两对主效恢复基因和多对微效基因共同控制的,筛选的上述7个SSR标记可直接用于T型或者类似T型,如S型杂交小麦分子标记辅助育种,可有效提高对应恢复系的选择效率.     

小麦T型细胞质雄性不育恢复基因Rf1和Rf4的SSR标记分析

为进一步探讨小麦(Triticum aestivum L.)T型细胞质雄性不育(T-CMS)育性恢复的遗传机理,并为利用T型不育系选育强优势杂交小麦分子辅助育种提供理论与技术支撑,本研究以小麦ms(S)矮抗58/R113的F2代分离群体中的极端可育株和极端不育株分别建立恢复池和不育池,采用分布于小麦第一染色体群(染色体1A、1B和1D)及第六染色体群(染色体6A、6B和6D)上的196对SSR引物进行扩增筛选。结果表明,(1)位于1AS染色体上的3个SSR标记和位于6BS染色体上的4个SSR标记均在亲本和基因池间扩增出了稳定的多态性差异条带;(2)定位群体验证结果表明,恢复基因Rf1与1AS染色体上Xgwm136、Xgpw7062和Xgdm33标记的遗传距离分别为4.8、9.6和13.7 cM,3个标记与Rf1之间的顺序依次为Xgdm33、Xgwm136、Rf1、Xgpw7062;(3)恢复基因Rf4与6BS染色体上的Xgpw1079、Xgwm193、Xgpw7011和Xgwm508标记的遗传距离分别为3.4、6.8、13.7和21.5 cM,4个标记与Rf4之间的顺序依次为Xgpw7011、Xgpw1079、Rf4、Xgwm193和Xgwm508。研究还表明,T-CMS恢复系R113的育性是由Rf1和Rf4两对主效恢复基因和多对微效基因共同控制的,筛选的上述7个SSR标记可直接用于T型或者类似T型,如S型杂交小麦分子标记辅助育种,可有效提高对应恢复系的选择效率。     

氮素对不同生育期小麦植株累积硒的影响

【目的】施用氮肥是农业生产上最重要的增产措施之一,但增施氮肥对不同生育期小麦植株中硒累积、 转运和分配的影响尚不明确。本研究通过盆栽试验研究不同氮水平对小麦生长过程中植株各器官硒累积的影响,为合理施氮提高小麦硒含量提供理论参考。【方法】 试验设置N 100 mg/kg和200 mg/kg 两个水平,每个氮水平设置低硒 (Se 0.81 mg/kg)和高硒 (Se 5.02 mg/kg) 处理,分别在小麦苗期、 拔节期、 孕穗期、 抽穗期、 扬花期、 灌浆期和成熟期取样,分析不同生育期小麦对土壤外源硒的吸收速率,探讨不同硒水平下施氮量对小麦各器官硒累积、 转运和分配的影响。【结果】 1)与低氮相比,高氮促进了小麦籽粒产量增加,低硒的促进作用大于高硒,低硒和高硒时的高氮处理小麦籽粒产量较低氮处理分别提高了21.7%和13.7%。低硒时的高氮处理能提高小麦穗(特别是籽粒)和老叶中的硒含量,籽粒和颖壳硒含量较低氮处理分别提高了31.2%和13.6%,但高硒时高氮处理却导致小麦各器官(特别是籽粒和根)中硒含量下降,其中籽粒和根部硒含量较低氮处理分别下降了13.2%和17.8%。 2)相同硒水平下,高氮处理小麦根部硒占植株总硒的比例较低氮处理下降了约1/4; 在营养生长阶段,低硒时高氮处理能促进硒向小麦地上部转运,而在生殖生长阶段其能促进硒从小麦茎叶向颖壳和籽粒中转运,使得籽粒中硒占总硒比例提高了18.4%; 但高硒时高氮处理却促进硒从茎叶转运到颖壳中,致使籽粒中硒占总硒比例下降了8.0%。3)小麦根部硒含量在苗期和拔节期,抽穗期和扬花期之间增长幅度最大,说明此期间是小麦硒吸收的敏感期。【结论】小麦硒含量因生育期和外源硒水平的不同而异,施氮量也影响着小麦硒累积、 转运和分配。增施氮肥能提高硒的利用效率,建议低硒地区农业生产中补硒时要结合氮的合理施用。     

小麦生理型雄性不育系中反式烯脂酰-CoA还原酶基因(TaECR)的克隆及表达分析

超长链脂肪酸(VLCFAs)代谢在花药发育中发挥着重要的作用,而反式烯脂酰-CoA还原酶(trans-2,3-enoyl-CoA reductase,ECR)是催化超长链脂肪酸合成的脂肪酰-CoA延长酶之一.为进一步研究杀雄剂SQ-1诱导小麦雄性不育的机理,根据己报道二穗短柄草(Brachypodium distachyon)ECR基因,采用电子克隆获得序列并设计引物,从小麦(Triticum aestivum)中克隆ECR的开放阅读框cDNA序列,命名为TaECR,将该序列提交至GenBank,登录号为KC222053.序列分析表明,TaECR基因编码310个氨基酸,具有反式烯脂酰-CoA还原酶的经典结构域.表达分析表明,TaECR基因在小麦花药、颖片、叶和根中均有表达,其中在根中的表达量最底;与可育系相比,TaECR基因在生理型不育系三核期中表达急剧下调,在单核期和二核期表达趋势无显著变化,并与其蜡质积累量变化趋势基本一致,这表明TaECR基因调节的超长链脂肪合成途径可能参与了SQ-1诱导的败育过程.     

UDT1/TDR基因过表达对水稻育性的影响

研究水稻颖花的育性机理对于水稻生产具有重要意义。UDT1和TDR基因编码参与水稻花药绒毡层发育的bHLH转录因子,其功能缺陷会导致雄性不育,本研究的主要目的是分析UDT1/TDR过表达在花药发育中的作用。构建了UDT1/TDR的过表达载体,利用农杆菌介导方法转化粳稻品种“龙粳11”,对T_(1)代转基因植株进行I_(2)-KI染色、花药形态观察及结实率统计,明确了其表型。qRT-PCR技术检测获得4个UDT1-OE株系和3个TDR-OE株系,UDT1/TDR基因过表达植株的可育花粉粒显著下降,花药发育不正常,结实率显著下降。UDT1/TDR过表达会影响水稻花药的发育,降低可育花粉比例从而造成雄性不育。本研究进一步揭示了UDT1/TDR对水稻育性的影响,为解析雄性不育分子机理提供理论支撑。     

镍污染对小麦幼苗矿质营养元素吸收与累积的影响研究

试验研究Ni胁迫对小麦幼苗茎叶中Cu、Zn、Fe、Mn、Ca和Mg营养元素吸收及累积的影响结果表明 ,Ni胁迫下随土壤施Ni量的增加而小麦幼苗生长受抑 ,生物产量下降 ,小麦幼苗Cu、Fe、Ca和Mg累积量呈下降趋势 ,而Zn、Mn累积量呈增加趋势。小麦幼苗 6种营养元素累积率与其累积量的规律较吻合 ,表明作物受Ni毒害与营养元素代谢平衡失调有关     

黏类小麦CMS不育基因rfv1的分子细胞遗传学跟踪鉴定及定向转育研究

为了实现黏类小麦雄性不育基因rfv1的定向转育,创制优良的黏类非1BL/1RS小麦雄性不育新保持系,本研究以1BS上带有不育基因rfv1的非1BL/1RS小麦变种SP4、莫迦小麦为供体材料,以杀雄剂途径培育的小麦强优势组合西杂1号和西杂5号杂交小麦新品种的母本西农Fp1和西农Fp2为受体材料,采用专一核置换回交转育方法,同时结合根尖细胞学镜检、复合引物PCR及SDS-PAGE和A-PAGE技术,进行不育基因rfv1定向转入的鉴定,旨在育成既携带rfv1不育基因,又具有西农Fp1和西农Fp2核遗传背景的黏类非1BL/1RS小麦雄性不育新保持系。结果如下：（1）根尖体细胞随体鉴定和复合引物PCR分析表明,该法不仅能准确鉴定出1BL/1RS纯合易位系,还可鉴定出1BL/1RS·1BL/1BSrfv1 易位杂合体,两者结果一致。其中复合引物PCR更适合于回交后代中大量目标植株的筛选,为小麦雄性不育基因rfv1定向转移到1BL/1RS易位系提供了准确的鉴定方法与依据;（2）利用SDS-PAGE技术对供试材料进行高低分子量麦谷蛋白亚基的分析表明,在低分子量谷蛋白D亚基区存在莫迦小麦和SP4的特征带;而SP4的高分子量谷蛋白亚基区的6+8亚基,也可以作为示踪小麦雄性不育基因rfv1定向转移到非1BL/1RS易位系的特征亚基条带;（3）A-PAGE技术对醇溶蛋白的分析表明,在ω-醇溶蛋白区也发现莫迦小麦和SP4不同于西农Fp2的特异蛋白条带,也可作为示踪小麦雄性不育基因rfv1定向转移到非1BL/1RS易位系的特征蛋白条带。本研究成功地将小麦杂种优势利用中的杀雄剂法和三系法相结合,促进了小麦杂种优势利用新技术体系的建立。同时该方法亦可应用于黏类小麦雄性不育恢复基因Rfv1的定向转育,进而可实现小麦由生理型不育向遗传型不育的定向转化,以探索一套杂交小麦强优势组合多途径利用的新方法。     

小麦粘类CMS育性恢复基因的SSR分子标记与定位

利用SSR技术,对小麦粘类CMS（细胞质雄性不育）的1对近等基因系（NILs）和回交群体（BC₁'）进行分析,筛选与粘类CMS育性恢复基因相连锁的分子标记并进行恢复基因定位,以进一步探讨小麦粘类CMS育性恢复的遗传机理。结果表明：在18对位于1BS上的SSR引物中,有6对引物在近等基因系间扩增出了稳定的多态性差异;经分离群体验证表明,恢复基因与4对SSR引物的扩增位点Xwmc406、Xbarc8、Xwmc611和Xgwm273有连锁关系,遗传距离分别为2.7、2.8、21.4和26.2cM,这些标记可稳定应用于小麦粘类CMS育性恢复基因的辅助选择;研究还表明,小麦粘类雄性不育系的育性恢复主要受1BS上的1对主效恢复基因及一些微效基因共同控制;本研究标记出的恢复基因应为Rfv1;上述4个标记与该主效恢复基因Rfv1之间的位置顺序依次为Xwmc406、Rfv1、Xbarc8、Xwmc611、Xgwm273。