小麦杀雄剂SQ-1反复施用与人工多次模拟降雨对其药效及植株结实率的影响

为明确小麦杀雄荆SQ-1喷施后遇雨及雨后复喷对小麦的杀雄效果及异交结实率的影响,采用人工模拟降雨冲洗SQ-1和重复喷药喷水处理,研究了不同处理对SQ-i的杀雄效果以及异交结实率的影响,结果表明：（1）杀雄荆SQ-1在雨前2h喷施便可以被植株吸收,达到良好的杀雄效果;（2）雨后复喷SQ-1可达到完全杀雄效果,但喷施次数越多异交结实率越低。     

杀雄剂SQ 1诱导的小麦生理型雄性不育系交替氧化酶基因(AOX1)的表达分析

为了揭示小麦生理型雄性不育败育过程与交替氧化酶（AOX1）基因表达的关系,利用荧光定量技术分析了小麦交替氧化酶基因家族AOX1基因（AOX1a和AOX1c）在K型遗传型不育系[ms（Kots）-90-110]、K型不育系和恢复系杂交后经多代回交选育的可育系（BC5F1）以及杀雄剂SQ-1诱导的BC5F1小麦生理型雄性不育系的旗叶和花药（单核期、二核期、三核期）中的表达情况。结果表明,AOX1a基因在供试可育系（BC5F1）和遗传型不育系[ms（Kots）-90-110]中的表达规律一致,都表现为旗叶中的表达量较少,花药单核期表达量最高,二核期和三核期表达量下降;SQ-1诱导的生理型不育系中AOX1a基因在旗叶中表达量也最少,花药单核期表达量最高,二核期表达量减少,但三核期略呈上升;与其他2个材料相比较,生理型不育系的单核期AOX1a基因的表达量极显著增加,二核期极显著降低。AOX1c基因在3个材料各时期的表达规律一致,都表现为先升后降;但在表达量上,可育系与生理型不育系各时期的表达量两者几乎没有差异,遗传型不育系中的单核期表达量极显著低于可育系和生理型不育系。推测,AOX1a基因在生理型不育系单核期和二核期的异常表达,可能影响了花药发育过程中抗氰呼吸途径,导致呼吸代谢紊乱,引起花药败育;AOX1c基因没有参与生理型不育的代谢调节。     

杀雄剂CH1对冬小麦雄性不育的效应研究

为探讨化学杀雄剂CH1对冬小麦雄性不育的诱导效果及其与乙烯利的互作效应、筛选CH1最佳使用剂量和表面活化剂组合，用6个CH1剂量水平、7种表面活化剂和3种浓度的乙烯利进行不同配伍组合，对不同组合处理下3个小麦品种的农艺性状、雄性不育率和饱和授粉结实率进行了分析。结果表明：（1）在15~30 g·hm^-2剂量下，CH1可诱导3个品种雄性不育率达95%以上，说明CH1具有诱导小麦雄性不育的作用；随CH1剂量的增加，3个品种的饱和授粉结实率均呈下降趋势，其中20~30 g·hm^-2处理的饱和授粉结实率明显偏低，推测雌蕊受到了一定的伤害；（2）观察花药和雌蕊发育情况，发现未喷施CH1的植株花药大且开裂，羽毛状柱头较大，而CH1处理的不育株花药瘦小，呈剑状，不开裂，羽毛状柱头较小；（3）随着CH1剂量的增加，3个品种均表现出株高逐渐降低和抽穗期延迟的现象，CH1对旗叶的药害反应因品种不同存在差异；（4）CH1剂量为10 g·hm^-2时，与其他表面活化剂相比，NE1820对普冰151的旗叶伤害较轻，对株高无明显抑制作用，可提高饱和授粉结实率；(5) CH1剂量为15 g·hm^-2时，添加2种浓度乙烯利后，3个品种的株高比未添加乙烯利降低，抽穗期延迟，其中添加5 mL·L^-1乙烯利后3个品种均能达到100%雄性不育，并且饱和授粉结实率相比未添加乙烯利平均高7%左右。因此，CH1采用15 g·hm^-2剂量，配伍1% NE1820和5 mL·L^-1乙烯利可诱导小麦产生完全的雄性不育，且获得较高的授粉结实率，可作为杂交小麦制种候选方案进一步研究与利用。     

化学药剂诱导红麻雄性不育效果的初步研究

化学杀雄是农作物利用杂种优势的途径之一。红麻杂种一代优势显著，但目前尚无有效的制种方法。据国外报导，用0．01—0．05％ Embutox(2，4-二氯苯氧丁酸钠)处理红麻可产生部分雄性不育。为了探索红麻化学杀雄利用杂种优势的可能性，我所于1979—1980年进行了化学药剂诱导红麻雄性不育的研究，     

化学药剂诱导红麻雄性不育效果的初步研究

化学杀雄是农作物利用杂种优势的途径之一。红麻杂种一代优势显著,但目前尚无有效的制种方法。据国外报导,用0.01—0.05% Embutox(2,4—二氯苯氧丁酸钠)处理红麻可产生部分雄性不育。为了探索红麻化学杀雄利用杂种优势的可能性,我所于1979—1980年进行了化学药剂诱导红麻雄性不育的研究,初步筛选出二氯丙酸和茅草枯两种药剂对红麻均有较好的杀雄效果,可达到高度雄性不育。现将结果分述如下:     

GENESIS诱导小麦雄性不育活性窗口研究

在小麦大小分蘖达到适宜喷药期，而部分主茎（大约1％左右）已经超过Feeks9.0的情况下，为了检测GENESIS是否能有效地抑制这类主茎的自交结实，选择了20个优势群亲本基因型小麦品种（系）进行了试验。结果表明，当小麦生长时期处于Feeks9.0-9．8时，进行一次叶面喷施，所有参试品种仍可达到95％以上的杀雄效果，能够有效地抑制小麦自交结实，同时对其中10个参试小麦品种进行人工饱和授粉，证明GENESIS对雌蕊的育性没有明显影响。     

化学杂交剂SQ-1诱导雄性不育小麦开颖特性的研究

为了优化化杀杂交小麦制种体系,观察了大田制种条件下喷施杀雄剂SQ-1后小麦Fp1(杂交小麦"西杂一号"的母本)的开颖特性,同时对杀雄剂浓度、pH值以及处理时期对开颖特性的影响进行了研究.结果表明:(1)SQ-1诱导的雄性不育小麦开颖初期开颖角度的日变幅较大,Fp1在低浓度化杀剂水平下(3 kg/ha和4 kg/ha)还出现"二次开颖"现象;(2)开颖角度与不育度之间存在矛盾,能够获得较大开颖角度的处理一般难以获得较高的不育度.综合来看,用pH值为8的缓冲液配制的SQ-1在使用剂量为4 kg/ha、Feekes 8.5时喷施,Fp1能够达到育种要求的不育度,同时能保持较大的开颖角度.     

遗传型与生理型雄性不育小麦花药和旗叶蛋白质的比较研究

为了研究小麦遗传型和生理型雄性不育在生化机制上的异同,以遗传型[S型不育系ms(S)2611和ms(S)1376]和生理型雄性不育小麦西农2611和西农1376(高温诱导和化学杀雄剂SQ-1诱导的雄性不育)为材料,分别取其小孢子处于单核早期的幼穗,单核后期、二核期、三核期的花药及旗叶进行了可溶性蛋白质的比较研究.结果表明,从不同发育时期的旗叶可溶性蛋白中尚未发现特异蛋白的存在,但在花药中发现有特异蛋白的存在,表现在二核期生理型雄性不育及遗传型雄性不育材料均比正常的可育材料缺少了1条分子量为31 kD的多肽.这条多肽很可能是花粉发育过程中某一环节所必需的,缺少了它就形成不育,因此这条多肽很可能和育性相关.     

CRMS诱导水稻雄性不育的研究：Ⅰ.CRMS诱导水稻雄性不育的效果

 CRMS是一种新筛选出的雄配子诱杀剂，经1985～1989年5年的田间试验，表明于水稻雌雄蕊原基分化至花粉充实期喷施CRMS，诱导不育效果明显，自交败育率可达95～100%，自然结实率可达30%左右；井延迟抽穗期2～3 d，降低株高5～10 cm。CRMS诱导水稻雄性不育的形式有三种:性别异化，花粉败育，花药不裂开。     

化学杂交剂SQ 1诱导四川小麦雄性不育的初步研究

为了明确化学杂交剂SQ-1对四川小麦雄性不育的诱导作用,以20个四川小麦品种(系)为研究对象,研究SQ-1不同喷药时期对不同基因型小麦的杀雄效果.结果表明,Feeks 8.5为四川小麦最佳喷施时期;适宜的喷施时期为Feeks 8.0～9.0.用4.0 kg/ha的SQ-1进行雄性不育的诱导,所有供试品种平均可达到97.09%的相对雄性不育率和49.77%的异交结实率.喷施SQ-1后,四川小麦的株高明显降低,抽穗推迟并且穗长缩短.另外,基因型的不同导致化杀效果及化杀后农艺性状有差异.     

化学杂交剂SQ 1诱导小麦雄性不育的效果及F1代杂种优势表现

为配制筛选山西省晋南麦区化杀杂种小麦强优势组合,选用20个小麦品种（系）,分为A、B两组,A组为山西省晋南麦区大面积推广品种10个,B组为自育且含异种属血统的品系10个,用化学杂交剂SQ1进行化杀。结果表明,在参试品种（系）生育时期处于Feeks 8.0～9.0时,喷施5.0 kg/hm的SQ1,诱导小麦雄性不育率达到98.76%以上;A组人工饱和授粉结实率和自然授粉结实率分别平均为70.87%和41.68%,B组分别为72.10%和57.31%,各材料间无显著差异,说明化学杂交剂 SQ1与参试小麦品种基因型间不存在互作效应。t检验结果表明,B组小区产量、穗粒数和公顷穗数的杂种优势与A组差异显著,杂种优势明显高于A组。评选出4个强优势组合,均含有异种属血统,其超标优势幅度达17.56%～43.13%,说明在利用化杀法时,选用较远缘的中间材料做化杀杂交亲本来提高杂种优势幅度是一条切实可行的途径。     

应用化学杂交剂GENESIS诱导春小麦雄性不育的研究

研究美国孟山都公司生产的化学杂交剂ＧＥＮＥＳＩＳ诱导东北春小麦雄性不育的效果及其应用技术,结果表明：⑴ＧＥＮＥＳＩＳ对东北春小麦具有良好的诱导雄性不育效果,在３ｋｇ／ｈｍ＾２剂量时,对供试的２０个基因型均能诱导９８．２％￣１００％的雄性不育率。对其中３份材料进行人工授粉,获得５７．５％￣６９．２％的人工授粉结实率,剂量达５ｋｇ／ｈｍ＾２时,最高人工授粉结实率仍达６５．５％;⑵ＧＥＮＥＳＩＳ对春小麦     

小麦温光敏雄性核不育系K78S不育性的遗传研究

K78S是以重庆温光敏小麦核不育系C49S-87转育的新不育系.为研究其不育性的遗传特性,利用组合K78S/1069和C49S-87/1069的杂种F1构建了2个DH群体即DH-1和DH-2群体,并对群体内各DH株系的育性进行了2个播期(2007年10月15日和10月25日)的重复鉴定.结果表明,DH-1和DH-2群体在2个播期间套袋结实率的相关系数分别为0.8050~(**)和0.6828~*,育性鉴定结果具有较好的一致性;通过曲线拐点法和卡方测验分析,DH-1的结实率在2个播期均表现为1∶3∶3∶9的分离比,表明K78S的不育性由2对隐性基因控制;DH-2在第1播期也表现为1∶3∶3∶9的分离比,但第2播期由于不育系C49S-87(套袋结实率达到17.1%)及其DH群体的不育性部分恢复,表现为1∶15的分离比,表明C49S-87的不育性仍由2对隐性基因控制.此外,DH-1、DH-2的套袋结实率分别在0～99.1%和0～98.8%的范围内均有分布,只是频数不同,因此不排除有微效多基因参与不育性的表达.     

赤霉素与小麦生理型雄性不育的关系

为探究赤霉素与小麦生理型雄性不育的关系,以新型小麦化学杀雄剂SQ-1作为诱导剂,西农1376为材料,构建了西农1376不育和可育生理系,通过扫描电镜、荧光定量PCR、气相质谱等技术,研究了小孢子花粉形态、TaGAMYB和CYP709C1基因表达、硬脂酸和赤霉素含量和花粉育性。结果表明,化学杀雄剂SQ-1诱导的生理型雄性不育系花粉粒畸形,TaGAMYB和CYP709C1基因表达量显著下降,硬脂酸含量显著上升,赤霉素含量显著低于可育系。赤霉素对雄性不育系的育性有一定逆转效应。     

小麦生理型雄性不育系花药内源JA与ABA含量动态变化及其代谢通路差异基因表达研究

为了进一步阐明化学杂交剂SQ-1诱导小麦花粉败育的分子机制,以西农1376为材料,采用RNA-seq技术,对PHYMS-1376及其对照可育系CK-1376四分体、单核早期、单核晚期、二核期、三核期花药进行转录组测序,筛选出差异表达基因,进行GO富集、KEGG富集和GSEA富集分析,并利用高效液相法分别检测了PHYMS-1376及CK-1376上述五个时期花药中ABA和JA含量,通过qRT-PCR技术分析了ABA和JA通路关键差异基因的表达模式。结果发现,与CK-1376相比,在PHYMS-1376花药中共筛选出了 36 058个差异表达基因,主要富集到植物激素信号传导、苯丙素生物合成、淀粉和蔗糖代谢、氨基酸的生物合成4个通路;JA含量在PHYMS-1376四分体花药中显著降低（P<0.05）,至单核早期显著升高,单核晚期又显著降低,二核期显著升高,三核期显著降低;ABA含量在PHYMS-1376四分体至三核期花药中含量均高于CK-1376,其中在单核早期、单核晚期和二核期差异显著,可能与不育系各时期花药中PP2C关键基因TraesCS1D02G271000表达量过低相关,致使PP2C蛋白含量减少,进一步激活BIN2/BILs激酶,使SnRK2s磷酸化,促进ABA含量增加。上述结果表明：PHYMS-1376各发育时期花药中JA含量的异常波动与ABA含量的显著增加及上述2个通路关键基因的差异表达可能与SQ-1诱导小麦花粉败育密切相关。本研究为深入揭示SQ-1诱导小麦生理型雄性不育机理提供了一定的理论基础。     

染色体工程技术在小麦雄性不育研究和杂种优势利用中的应用

染色体工程技术主要包括染色体的添加、削减和代换。随着科学技术的不断发展，现代生物技术亦融入到染色体工程技术，赋予染色体工程以新的内容，不仅包括在染色体组、染色体和染色体片段水平上所进行的染色体遗传操作，而且涵盖了染色体原位杂交、染色体微切割和人工染色体等新技术。本文阐述了染色体工程技术在小麦雄，巨不育研究和杂种优势利用中的应用，其主要有：(1)育性基因的定位，如育性基因的单体、缺体、端体和缺四体分析等；(2)外源育性基因的染色体鉴定；(3)核型雄性不育的染色体保持技术；(4)育性载体染色体的定向替换等。本文还对染色体工程技术研究应用进展进行了分析与展望。