小麦BNS雄性不育系晚霜冻抗性和低温不育特性观察

BNS是一个低温敏感型小麦雄性不育系,穗分化期间8 ℃以下低温可诱导其花粉败育。为了持续观察BNS的不育特性,于2017年秋季分期播种了BNS及其保持系郑麦366。2018年4月5日至6日该地区发生晚霜冻,草面温度-1.7 ℃,许多小麦品种受到冻害。抽穗后,观察BNS和郑麦366两个材料的冻害特征、穗分化进程和自交结实率,结果发现,10月9日正季播种的郑麦366冻害严重,受冻株率超过75%,11月18日播种的郑麦366未受冻;10月1日和11月17日播种的BNS未受冻,期间的5个播期均出现轻度冻害,受冻株率3.7%～5.4%;郑麦366和BNS两个品种冻害发生的温度敏感期均为药隔期至减数分裂期,并且冻害组织单位是整小穗,而非小花;10月1日和9日播种的BNS自交结实率分别为5.08%和10.41%,高于过去年份的结实率水平,分析发现是霜冻发生前12 d 连续15 ℃以上高温所诱导;BNS对低温敏感始于雌雄蕊分化始期,1周左右即可完成不育诱导,此后高温仅转换少部分小花为可育,后来的霜冻强低温也未能恢复BNS为完全不育。     

粘类小麦细胞质雄性不育系恢复性能及其杂种优势和细胞质效应的研究

为更好地揭示粘类小麦细胞质雄性不育系(CMS)的恢复性能、杂种优势和细胞质效应,以推动三系杂交小麦的生产应用,以4类19种异质粘类小麦CMS为母本,与系列恢复系亲本进行不完全双列杂交,获得248个互为同核异质、同质异核、异质异核的杂种F1,对粘类小麦CMS的恢复规律等进行了研究。结果表明:(1)影响粘类CMS恢复性能的主要因素是恢复系、不育系核型、不育系胞质类型,三因素对恢复度的影响表现为:恢复系>不育系核型>不育系胞质类型;(2)粘类CMS与系列恢复系的杂种F1穗长、分蘖均值分别为其亲本的1.129倍和1.273倍,具有很强的杂种优势,株高为亲本的0.997倍,具有一定的负向优势;(3)对粘类小麦CMS产生单倍体的影响表现为:不育系核型>不育系胞质类型>恢复系,单倍体产生程度与不育系核型和不育系胞质类型相关,单倍体产生频率只和不育系核型直接相关,单倍体产生频率与单倍体产生的严重程度没有直接关系,利用特定不育系核型可有效避免产生单倍体。     

五种小麦雄性不育系的初步研究

对 K、V、Un、L、Sh型等5种小麦细胞质雄性不育系的分析结果表明,K、V、Un型不育系的恢复源广,且Un型不育系的恢复度普遍较高;L、Sh型不育系可被3个T型恢复系所恢复,且恢复度也较高。K、V、Un型的不育-恢复机制比较相似.但也存在着差别。杂种优势分析结果表明,杂种小麦籽粒产量优势普遍存在,平均超中亲16.92％、超高亲12.67％。产量构成因素的杂种优势大小次序为:单株穗数>千粒重>单穗粒数。恢复度不高是“三系”杂种小麦优势较小的主要原因之一,也可能是导致杂种营养生长优势相对超过生殖生长优势的原因。K、V型不育系杂种优势较小,L、Un和Sh型不育系杂种优势较强,尤其以L、Un型优势比较突出。     

小麦粘型不育系其恢复系的选择新方法初探

为了探索选育小麦粘型优良恢复系的简便、快捷方法,采用多元统计分析进行了粘型不育系优良恢复系选择新方法的研究.研究结果表明,在筛选恢复系时不论采用国内法还是国际法所得出的结论是一致的;典型相关分析表明,欲提高F1的恢复度尤其是以国内法计算的恢复度时应重点选择分蘖力强、穗下节间较长、株高中等、穗子不太大的品种或品系;通过逐步回归分析得出了亲本株型性状对F1恢复度(国内法)性状的回归方程,其结果与典型相关分析的结果非常接近,说明用本方程进行恢复度预测是准确可靠的.     

F型小麦雄性不育系恢复性研究

F型小麦雄性不育系（FA）是我国近年来发现的新型普通小麦细胞质雄性不育系,该不育系通过小麦品种间近缘杂交获得,具有良好的不育性和恢复性。为了解FA的生态适应性,本研究通过FA与116份恢复性材料进行组合配制,在北京和河南南阳两个试验区进行种植,筛选高恢复性材料和强优势组合。研究发现,FA的花粉粒在两地都表现为瘦小、空瘪,花药成熟后不能完全开裂,主要通过开颖授粉,且在南阳种植的植株花粉碘染率低于北京。通过对FA杂交组合结实率的分析,在北京和南阳分别筛选出结实率大于90%的高恢复性组合72个和25个,分别占比62.07%和21.55%;进一步筛选出北京和南阳两地结实率均大于90%的高恢复性组合22个,占比18.97%,说明FA具有较好的恢复性。比较FA和杂交组合F₁代在北京及南阳两地的结实率,发现在南阳结实率小于5%的低恢复性杂交组合12个,且这些组合在北京的结实率显著高于南阳,推测FA及部分FA的杂交组合具有一定的光温敏特性。将FA与小麦光温敏核雄性不育系BS366具有相同父本的20个组合进行比较,发现FA与BS366的恢复源存在差异,其育性恢复机制存在一定差异。     

小麦-簇毛麦6VS/6AL易位染色体在不同小麦背景中的遗传稳定性及其在配子中的传递

为研究小麦-簇毛麦6VS/6AL易位染色体在不同小麦背景中的遗传稳定性及其在配子中的传递,利用高抗白粉病的普通小麦-簇毛麦6VS/ 6AL易位系92R137与不抗白粉病的栽培品种百农64、百农9310、邯5310、小偃54、淮麦20、徐麦856进行杂交,并用这些品种分别与杂种F1进行正反回交.对杂种F1花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ的细胞学观察表明,在减数分裂中期Ⅰ易位染色体6VS/ 6AL通常以6AL与6A 染色体配对形成棒状二价体.各杂种F1高抗白粉病,位于6VS上的抗白粉病基因Pm21呈显性,在F2中有69.0%～74.0%的植株抗白粉病,接近1对显性基因遗传的理论值.由于6VS与6AS在通常情况下不发生配对交换,因此可通过白粉病抗性鉴定并结合利用6VS上的分子标记来跟踪6VS/ 6AL易位染色体的传递.测交结果表明,以F1作母本6VS/ 6AL易位染色体通过雌配子的传递率为49.2%(45.8%～54.9%);以F1作父本6VS/ 6AL易位染色体通过雄配子的传递率为44.7% (43.1%～46.8%),均接近50%的理论值.但在各组合中,6VS/ 6AL易位染色体通过雄配子的传递率均低于通过雌配子的传递率.     

F型小麦雄性不育系测恢研究及杂种优势分析

小麦F型雄性不育系是具有普通小麦细胞质的新型细胞质雄性不育系。本研究利用364个普通小麦品种(系)与F型雄性不育系FA杂交配制F1,测定其育性恢复性。结果表明,49个小麦品种(系)对F型不育系具有完全恢复性,其F1的自交结实率(国际法)达到甚至超过对照(黄淮冬麦区主栽品种周麦18),这些材料可作为FA的恢复系供进一步研究利用。这一结果说明,小麦F型雄性不育系的育性较易恢复。另外,7个小麦品种(系)对不育系FA不具有恢复力,可用于转育新不育系。从364个组合初选出15个组合,经超标杂种优势分析,7个组合表现更优,具有不同程度的增产潜力,需进一步升级试验、筛选鉴定。     

BS型小麦光温敏雄性不育系光合特性研究

为了解BS型小麦光温敏雄性不育系光合特性的差异,分析其光合特性的影响因子,以指导高光效不育系的选育,以6份BS型小麦光温敏不育系和常规品种京411为研究材料,于北京顺义(不育系繁殖区)和河南南阳(不育系制种区)分期播种,分析不同材料在抽穗期、开花期和花后30 d的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、叶绿素荧光参数(F_v/F_m)等光合特性指标的差异,以及不同区域不育系的P_n、T_r和结实率与播期、旗叶面积及株高的相关性。结果表明,不育系的P_n、G_s、T_r和F_v/F_m变化趋势均为抽穗期或开花期达到最高值,花后30 d降为最低值,而C_i的变化趋势为花后30 d达到最高值。P_n和T_r较高的材料为BS485,G_s和T_r较高的材料为BS366;P_n较低的材料为BS93,T_r较低的材料为BS1453和BS210。在北京顺义,P_n与结实率、G_s、T_r和F_v/F_m呈正相关,与旗叶面积呈负相关;T_r与播期、P_n和G_s呈正相关,与株高和F_v/F_m呈负相关;结实率与P_n呈正相关,与旗叶面积呈负相关。对P_n影响最主要的因子是播期和T_r,其次是结实率、F_v/F_m、G_s和旗叶面积;对T_r影响最主要的因子是播期、G_s和P_n,其次是株高和F_v/F_m;对结实率影响最主要的因子是P_n,其次是G_s和旗叶面积。在河南南阳,P_n和结实率与各因子相关性均不显著;T_r与播期和G_s呈正相关,与C_i呈负相关;对T_r影响最主要的因子是播期和G_s,其次是C_i。     

普通小麦光温敏雄性不育的类型与长日高温敏感型不育系的选育

普通小麦比较普遍存在的光温敏雄性不育现象,主要有三种类型,即短日低温敏感型,长日高温敏感型和既对短日低温敏感又的长日高温敏感的“两极光温敏感”型,现已育成具有普通小麦缩胞质的长日高温敏感型雄性不育系９４－３３７ｓ,文中阐述了选育的经过,并进行了讨论。     

F型小麦雄性不育系小孢子发育的细胞学观察

为明确F型小麦雄性不育系雄性败育的细胞学机理,以西农979为对照,采用醋酸洋红染色制片等方法观察花粉母细胞减数分裂、小孢子发育过程及成熟花粉粒育性表现,并套袋自交,于成熟期统计结实率。结果发现,F型小麦雄性不育系仅有2.15%的花粉母细胞减数分裂Ⅱ异常,其余绝大多数花粉母细胞减数分裂正常,但小孢子由单核期进入二核期后,生殖核和营养核先后降解,导致无核小孢子的出现,其比率为77.04%。成熟花粉粒经1% I₂-KI染色后显示异常的花粉粒比率高达94.8%,其中包括圆败、典败和染败类型,但以染败型为主。F型小麦雄性不育系套袋自交结实率为2.5%。上述三方面的研究结果彼此相符,据此认为,小孢子由单核期进入二核期后,生殖核和营养核先后降解导致无核小孢子的产生是F型小麦雄性不育系雄性败育的主要细胞学原因。     

粘类小麦CMS育性基因分布区研究

为更有效地选育小麦不育系的高恢复系,以8个粘类小麦细胞质雄性不育系（Cytoplasmic malesterility,CMS）为测验种,对310份来自国内外不同地区的普通小麦品种及亲本材料对粘类小麦CMS系的育性恢保关系进行调查,并采用聚类分析法研究了粘类小麦CMS育性基因的地区分布。结果表明：（1）高恢复能力的品种在中国春麦区和南方冬麦区的分布比例均超过50%,具有保持性的品种在加拿大分布最多,我国北方冬麦区次之,春麦区分布最少。（2）不同地区品种恢复度存在差异。（3）将48个普通品种聚为3类：第1类品种对粘类CMS的平均恢复度均低于20%,属全不育和高不育类型;第2类品种的平均恢复度在20%～55%范围内,基本属于半不育类型;第3类品种的平均恢复度均大于55%,属高可育和全可育类型。（4）对不育系进行聚类：90-110核背景下,K型和V型聚为一类,Ven型和B型聚为一类;224核型下V型和B型聚为一类,再和K型聚为一类,与Ven型距离最远;相同细胞质背景下,90-110和224两种核型分别在一定水平上被分为2个类别。     

几类异质小麦雄性不育系育性恢复的染色体行为研究

为了研究异质小麦雄性不育系减数分裂中期Ⅰ与后期Ⅰ的染色体行为及与育性恢复的相关性,以几类异质小麦雄性不育系为母本,用常规品种(系)作为父本与其杂交,调查了杂种F1减数分裂中期Ⅰ单价体频率与后期Ⅰ染色体变异率及自交结实率之间的相关性.结果表明:(1)花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ单价体频率与后期Ⅰ染色体变异率呈显著正相关,后期Ⅰ染色体变异率与自交结实率呈负相关,但不显著;(2)相同异质不育系与相同或不同品种杂交时减数分裂中期Ⅰ单价体频率与后期Ⅰ染色体变异率及结实率差异不显著;(3)不同异质不育系与相同或不同品种杂交时减数分裂中期Ⅰ单价体频率与后期Ⅰ染色体变异率差异性较为显著,但减数分裂中期Ⅰ单价体频率与结实率差异性不显著;(4)异质小麦中,异源胞质影响染色体变异,但核基因是调控的关键因素.     

粘类小麦雄性不育基因rfv1定向导入的研究

为了研究粘类非1BL／1RS小麦雄性不育基因rfv1定向导入的途径与方法,从而创制粘类非1BL／1RS小麦雄性不育系的新保持系,以非1BL／1RS普通小麦变种莫迦小麦为供体材料,综合农艺性状优良的1BL／1RS易位系（普通小麦品种）西农Fp1为受体材料,采用定向回交置换方法,同时结合根尖染色体镜检和SDS-PAGE检测,将莫迦小麦核基因组中的rfv1不育基因定向导入到西农Fp1的核基因组,完成育性染色体的专一替换,育成既携有来自莫迦小麦核基因组的rfv1不育基因,又具有西农Fp1核背景的粘类非1BL／1RS小麦雄性不育系的新保持系。该方法为杂种优势利用中更好地发挥粘类小麦雄性不育系的实际作用奠定了坚实的技术支撑。     

粘型小麦雄性不育恢复系间育性基因的累加和互作效应研究

为了探讨粘型小麦雄性不育育性恢复基因的累加和互作效应,以含有显性太谷核不育基因的小偃6号为工具材料,选用9个粘型小麦雄性不育优良恢复系进行聚合杂交,对其育性恢复基因的累加和互作效应进行了研究.结果表明:(1)供试恢复系不同组合与各世代间恢复基因聚合所产生的恢复力明显不同,其中5906、WN9888、V1、西纯2号具有大穗、多花多粒的特点,聚合其中之一,再累加其他恢复基因,恢复力有明显提高;(2)供试材料WN9888和5451的育性恢复基因有较好的互补性,二者累加极易选育出高恢复力的恢复系;(3)小穗中间小花结实性与国际法恢复力累加效应之间呈显著正相关.这些结果表明,不同恢复系间彼此累加杂交,恢复力存在明显的互作效应,可以进一步挖掘主、微效基因之间的互作效应来改良恢复系的恢复能力;选配多小花、小穗中间小花孕性好的恢复系和杂交种,提高杂交种国际法恢复度,增加其穗粒数,是改良当前粘型雄性不育恢复系恢复力及提高其恢复效能、促进不育系走向生产实践的有效途径之一.     

F型小麦雄性不育系育性的遗传分析

F型不育系（FA）是我国近年来新选育的普通小麦细胞质的CMS型不育系,为确定FA育性基因的遗传模型,采用植物数量性状主基因+多基因遗传模型的5世代联合分析方法,以FA/临汾3158、FA/冬81、FA/HB-7三个杂交组合的P₁、P₂、F₁、F₂群体和FA/HB-7的F_2:3群体为试材,分析了FA育性的遗传特性和遗传效应。结果表明,FA育性受2对加性-显性-上位性主基因和加性-显性多对微效基因共同控制,基因互作效应明显。三个F₂群体结实率的主基因遗传率为50.58%~71.77%,多基因遗传率为0~45.58%,环境遗传效应值为3.84%~44.12%;三个F₂群体结实小穗率的主基因遗传率为52.35%~66.36%,多基因遗传率为0~17.77%,环境遗传效应值为25.70%~47.65%。FA/HB-7的F_2:3群体育性在北京、南阳两地的主基因遗传率相差较大,北京、南阳结实率和结实小穗率的主基因遗传率分别为7.50%和5.45%、90.89%和77.83%,多基因遗传率均为0.00%。FA育性以主基因遗传为主,但环境对性状的影响较大,推测FA育性可能具有一定的环境诱导效应。研究结果为进一步改良和利用FA及其杂种优势利用奠定了基础。     

小麦光敏不育系中光121S的育性转换及杂种优势利用研究

小麦杂种优势利用经历了半个世纪的研究,但至今未能在生产上大面积推广。本课题组前期利用光敏不育材料N4-IS与米拉的变异株系4151杂交,经9个世代的定向单株选择,育成了不育系中光121S。为进一步了解其育性特点,对其进行两年三季的温度测试以及播期和定光试验。结果表明,中光121S为光敏不育系,其育性转换只受光照时长控制,不受气温和其他不育基因影响。其育性转换时期为孕穗期,日长 12.3 h以下为雄性不育,可以配制杂交种;日长12.3 h以上育性开始恢复;日长12.8 h能完全恢复可育,且能够繁殖种子。经三年利用84个普通小麦品种与中光121S进行测交,发现杂种育性均能完全恢复,证明中光121S的不育基因属于隐性遗传,所有普通小麦品种都是其良好的恢复系,能及时利用常规育种的成果,筛选出强优势组合。已测配出超标优势高达35.3%的强优势组合为中光121S/南814。     

大麦核质互作雄性不育三系的选育和杂种优势研究

通过大麦核质互作雄性不育三系的选育,主要研究了不育的保持与育性的恢复;花粉败育的细胞学观察;三系及杂种不同时期酯酶同工酶的表现;开花性状;不同棱型杂交组合的杂种优势。另外,就大麦杂优的未来发展作了展望。     

YS型小麦温敏不育系A731雄性败育的细胞学研究

为了明确YS型小麦温敏不育系雄性败育发生的具体时期和败育的细胞学机理,以温敏不育系A731和其同型保持系731B为供试材料,采用花粉粒制片和石蜡切片法,对其花药形态特征及小孢子形成和发育过程进行细胞学观察。结果表明,不育系和保持系均能进行正常的减数分裂形成小孢子;保持系731B的花药和小孢子发育正常,只有极少数后期发育不正常;不育系A731花粉不育类型为典败和圆败;单核期小孢子可正常形成核,二核期正常形成营养核和精核,但有些营养核不清晰,三核期花粉粒染色后精核呈圆形,不能形成梭形精子;二核期花药中绒毡层提前解离侵入药室,造成小孢子败育。表明该温敏不育系的败育主要发生在二核期到三核期,推测二核期是其雄性败育发生的关键时期,败育的原因可能与绒毡层结构的异常有关。     

小麦温光敏雄性核不育系K78S及其衍生不育系的配合力分析

为了评价小麦温光敏核不育系的配合力,采用14×6不完全双列杂交对14个温光敏核不育系和6个恢复系的7个性状进行了配合力分析。结果表明,穗粒数、千粒重、穗长和小穗数的一般配合力(GCA)方差达极显著水平,这些性状以加性效应为主;单株产量、单株穗数和株高的GCA和特殊配合力(SCA)方差均达极显著水平,3个性状同时受加性和非加性效应的共同作用。GCA好的亲本一般都有较大的产量及产量构成因子GCA效应值以及较多的正效GCA产量构成因子,不育系S1、S6、S7、S9、S12、S13、m14均具有较好的GCA。10个单株产量最大组合的产量构成因素SCA效应值分析结果表明,强优势组合产量三要素的重要性依次为穗粒数、有效穗数和千粒重,不育系的小穗数和株高,恢复系的单株穗数、穗粒数、千粒重及株高的田间表型值与其GCA效应值呈极显著正相关,这些性状的表型值可直接用于指导亲本选配。     

高温不育小麦育性转换特性研究

为研究高温雄性不育小麦周13S -1的育性转换特性,2004～2005年在广东湛江进行了分期播种试验.结果表明,周13S -1育性变化趋势为"部分不育-高度不育-部分不育",不育的时间长,不育期败育程度高.温度是引起周13S -1雄性育性发生转换的主要原因,日长对其雄性育性没有显著影响.抽穗前26～18 d平均日均温与自交结实率的相关达极显著水平.当抽穗前25～21 d平均日均温在20.32℃以上时周13S -1表现完全不育;低于19℃表现部分不育,能够自交结实,且育性随着温度的降低而升高.说明周13S -1的育性临界温度在20℃左右.在湛江10月15日至11月15日播种表现高度不育,自交结实率在1.5%以下,可以用于生产杂交种;10月15日以前和11月15日以后播种均表现部分不育,可以自交繁殖.育性转换对温度的敏感时期为抽穗前26～18 d,此时生育时期为倒二叶露尖前后,穗分化时期为药隔期.相关分析表明花粉育性和自交结实率无显著相关.