高温对滇型杂交水稻雄性不育系育性的影响

 本文在对滇型杂交水稻雄性不育性研究的基础上,提出了温度敏感雄性不育的概念。发现滇Ⅰ型粳稻不育系滇寻1号A是一个典型的温度敏感不育系,并提出利用这一特性来实现滇型杂交水稻种子生产“两系化”的设想。滇型杂交水稻雄性不育系异地种植的结果表明,除滇Ⅰ型滇寻1号A外,在不同的气侯条件下一般表现完全不育。滇寻1号A在较高温度地区种植时则表现出育性恢复的现象。进一步研究表明,其育性转换的主导因子是温度。育性转换的临界发育时期为花粉母细胞形成期至双核花粉发育期。育性转换的临界日平均温度为22.0℃。低于此温度时表现为完全不育。而高于此温度时,在一定范围内可育性随温度增高而增加。对此不育系自交结实后代的观察发现,自交结实后代仍表现为完全不育,亦具有温敏的特性。恢保关系与滇寻1号A本身完全相同。研究还表明:这是一个对温度敏感的不育系,可以通过异地播种选择在适宜温度条件下种植来繁殖不育系,或配制杂种而利用杂种优势,还可作生理遗传的研究材料。     

K型雄性不育小麦育性恢复基因的遗传特点及育性稳定性研究

利用2个K型小麦雄性不育系、21个恢复系及2个对照材料,组配杂交组合,经杂交、自交获得F1(AXR)和F2等世代材料,并考查其自交结实率,结合植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型进行遗传分析,同时对部分组合的育性稳定性进行研究。结果表明:K型小麦雄性不育系的育性基因rf主要由雌配子传递,属配子体雄性不育类型;育性受2对加性-显性主基因+加性-显性多基因共同控制,且第1对主基因控制育性的作用强于第2对主基因;在F2群体中主基因的遗传率为62.44%,多基因遗传率为0,环境方差占表现型方差的37.56%,说明该类型小麦雄性不育性以主基因遗传为主,同时受多基因和环境的影响。育性稳定性研究表明,虽然K型细胞质雄性不育小麦的育性恢复年际间波动很大,但通过筛选可以获得恢复度高且稳定的恢复系,进而为杂交小麦的育种提供支持。     

两系法杂交水稻研究的进展

两用核雄性不育系是两系法杂交水稻的基础,我国现已育成17个达到规定标准的两用核不育系。根据育性对光温条件的不同反应,它们分为光敏型和温敏型两个基本类型,在生产上均有实用价值,但要因地制宜选用。两系法品种杂交水稻已经研究成功,一批优良组合开始在生产上试种和示范。两系法亚种间杂交水稻的选育也取得了很大的进展。     

小麦D~2型细胞质光敏雄性不育性的研究

D2型细胞质与有些普通小麦材料的细胞核互作,可产生特异核质互作不育现象,其中有的表现为长光照敏感型雄性不育。文章研究了具有D2型细胞质的光敏不育系Ae.crassa—Norin26、核质杂种NC2134及克引11、克引12在黑龙江省克山地区自然条件下的育性表现,并以NC2134为细胞质供体,与20个小麦品种(系)杂交,获得一些核质代换系材料,对其育性及主要性状进行观察研究。结果表明:(1)在自然条件下,播种期对育性有影响,随着播种期推迟,Ae.crassa—Norin26不育度增加,1 999年4月22日播种达到全不育,Norin26则在所设播种条件下表现正常可育;(2)NC2134表现可育,这与其可能携带雄性不育的恢复基因有关,克引11、克引12在正常播种情况下表现高度不育甚至全不育;(3)不育系的不育性表现为不同程度的雄蕊心皮化;(4)不同普通小麦材料其核质杂种育性表现不同,有些材料其核质代换低世代分离出一定比例的高不育、半不育及可育株,通过进一步的核置换,可转育成相应的D2型细胞质不育系。     

水稻籼粳亚种间杂种广亲和基因与不育基因

克服杂种不育性是利用籼粳亚种间杂种优势的关键。总结了目前已定位的籼粳亚种间杂种的广亲和基因、雌配子败育座位、雄配子体败育座位及花粉不育座位等,并提出了把"广亲和基因"和"特异亲和基因"结合利用的设想。     

玉米雄性不育系晋玉1A的选育及其特性

【目的】 利用分子生物学和细胞学方法确定晋玉1A的雄性不育类型,鉴定玉米种质资源对该不育系的恢保关系,并测定其一般配合力和特殊配合力,为应用晋玉1A雄性不育系开展杂交育种工作提供依据。【方法】在海南乐东、山西晋中、忻州和运城,调查晋玉1A连续3年田间的育性;对晋玉1A与郑58的雄花、花药、花粉进行观察比较;对晋玉1A与昌7-2杂交F₁代的花粉进行I₂-KI染色观察;用专性PCR方法对晋玉1A的不育类型进行鉴定;以晋玉1A作母本,与158个自交系进行测配,对F₁代进行田间育性调查,以筛查与之适配的恢复系与保持系;对以晋玉1A配制的可育杂交种F₂代群体和BC₁群体,进行育性调查;对晋玉1A及郑58与10个玉米自交系杂交F₁代的籽粒产量性状进行一般配合力和特殊配合力分析。【结果】晋玉1A在以上4个地点,连续3年的田间不育性状保持稳定。晋玉1A与郑58的雄花外形相似,但其颖壳不开裂,花药不外露,无花粉散出。I₂-KI染色表明,晋玉1A的花粉完全败育。对晋玉1A与昌7-2杂交F₁代植株花粉的显微观察表明,64.4%的花粉粒能够被I₂-KI正常染色,35.6%花粉粒败育,说明该不育系属于配子体不育类型。经专性PCR鉴定,晋玉1A和昌7-2的细胞质都属于S型雄性不育细胞质类型。昌7-2核基因组携带恢复基因,掩盖了其细胞质雄性不育的表型。郑用琏等设计的专性鉴定引物特异性更强。在以晋玉1A作母本进行测配的158个自交系中,鉴定出96个保持类型,47个恢复类型和15个半恢复类型。在以晋玉1A配制的可育杂交种F₂代群体中,存在3.1%—8.7%的不育株,表明恢复系中存在微效恢复基因。晋玉1A和郑58分别与10个自交系配制的同父异母杂交种之间籽粒产量差异不显著;对这些杂交种F₁代配合力分析表明,晋玉1A的一般配合力略高于郑58。【结论】晋玉1A属于S型胞质雄性不育系,其不育性状稳定,花粉完全败育,在现有玉米种质资源中有一定量的恢复与保持类型材料。它与昌7-2杂交的F₁代植株能够产生正常雄穗并散出可育花粉。微效恢复基因的存在使得花粉可染率向可育方向偏移,并导致F₂群体中出现不育株。用晋玉1A和郑58分别与相同父本配制的杂交种间的产量均无显著差异,晋玉1A的一般配合力比郑58略高,可以在玉米杂交种选配中使用,也可用于转育新的不育系。     

高粱非买罗细胞质A_2，A_3，A_4，A_5，A_6，9E雄性不育系研究

高粱７个不同胞质核质互作雄性不育系统间育性反应各不相同，其败育程度Ａ１最为彻底，其余依次为Ａ５，Ａ６，Ａ２，９Ｅ，Ａ４。Ａ３胞质不育性表现最强，其次为９Ｅ，Ａ４，不育程度按照Ａ１→Ａ６→Ａ５→Ａ２→Ａ４→９Ｅ→Ａ３的顺序逐步增高，育性恢复也按同样顺序愈来愈困难。研究认为，除目前利用的Ａ１，Ａ２细胞质雄性不育系外，Ａ５，Ａ６，Ａ３３个胞质可用于高粱育种和生产。中国高粱恢复系（Ａ２恢复系）对Ａ５，Ａ６仍有较强的恢复力，可直接用于Ａ５，Ａ６系统杂交种选育，印度种质可用于Ａ５不育系、保持系选育，中国高粱资源可用于Ａ３不育系、保持系选育。Ａ１，Ａ２，Ａ５，Ａ６，Ａ３胞质的利用，可最大限度地解除核质互作限制，极大地丰富杂交种选配范围及其遗传基础。     

Establishment and Identification of Cytoplasmic Male Sterility in Brassica napus by Intergeneric Somatic Hybridization

Exploitation of novel cytoplasmic male sterility(CMS)is a main approach for widening the cytoplasmic genetic background of hybrid oilseed rape and avoiding epidemic risk in oilseed rape production.In this study,symmetric somatic hybrids between Brassicanapus var.Zhongshuang4 and Sinapis arvensis(Yeyou18)were produced by protoplast fusion.Two of the six established hybrids were male sterile showing trace or no pollen release upon flowering with non-or slightly extended stamens.Using Zhongshuang4 as a recurrent parent to pollinate the male sterile plants,the ratio of male sterile plants increased with the number of backcrosses.As early as in BC3 generation,most of the sterile families had nearly 100%sterile plants.Up to BC4 generation,the male sterility became stable and no fertility segregation was observed.All F1 progenies from tested crosses using restorer and maintainer lines of Polima CMS were 100%sterile,indicating that the established CMS by somatic hybridization is different from Polima CMS.The origin of the cytoplasm and potential use of this hovel CMS in oilseed rape breeding were discussed.Key wotds:Oilseed rape,Protoplast fusion,Cytoplasmic male sterility,Sinapis arvensis     

甘蓝型油菜polCMS育性恢复位点的全基因组关联分析

【目的】甘蓝型油菜波里马细胞质雄性不育(pol CMS)在中国已被广泛应用于杂交种育种,其育性恢复程度表现出受1对主效基因的控制,并受微效修饰基因的影响。通过全基因组关联分析方法挖掘育性恢复位点,并对候选基因进行比较分析。【方法】通过芸薹属60K SNP芯片对308份甘蓝型油菜自然群体进行基因型分型,并用pol CMS系301A作母本,与上述材料分别进行杂交得到308份F1,每份F-_1分别于2013年和2014年进行种植,每年2次重复,于始花期根据花粉育性和花蕊发育情况调查F1植株的育性等级,同时对测交父本自然群体进行群体结构分析和亲缘关系评估,并结合测交父本的基因型分型结果和F_1的育性等级进行全基因组关联分析(GWAS)。从GWAS分析中显著的SNP左右100 kb区间或与显著SNP处于同一单体型块(R~20.5)的区间内预测候选基因,并对候选基因进行QTL比较分析和单体型或等位基因的效应分析。【结果】方差分析结果显示,两年F_1的育性等级存在显著差异(P0.01),但相关分析发现,两年的育性等级存在显著的正相关(r=0.52,P0.001)。群体结构分析显示,所有测交父本被分为3个亚群(冬性、春性和半冬性),亲缘关系分析发现,任何2个材料之间平均亲缘关系值为0.072,73%的任意材料间亲缘关系值小于0.1,其中,约53%的材料亲缘关系值为0。GWAS分析共检测到13个与育性恢复程度显著关联的SNP,构成了6个候选区间,分别位于A01、A09、C03、C06和C08 5条染色体上,单个SNP解释的表型变异介于2.53%—9.96%。从中共预测到6个与育性恢复位点相关的候选基因,其中4个编码的蛋白含有恢复基因特有的PPR保守基序。共线性分析发现,4个候选基因中的2个(Bna A09g46700D和Bna C08g40710D)位于A09和C08染色体部分同源区间,且与已克隆的pol CMS育性恢复位点ORF2同源。另外2个新鉴定到的候选基因(Bna C03g45840D和Bna C06g13000D)连锁的SNP等位基因或单体型变化都与育性等级显著相关(P0.001)。【结论】通过GWAS分析鉴定到多个与油菜育性恢复有关的候选基因,开发基于与这些基因连锁位点或SNP的功能标记将有助于对该不育系统进行恢复系和保持系的筛选。     

甘蓝型油菜与甘蓝种间杂种的鉴定及特性研究

采用新型甘蓝型油菜细胞质雄性不育源(Eru CMS)为材料,通过杂交与胚抢救技术,获得甘蓝型油菜与甘蓝的种问杂种,对杂种进行鉴定并对杂种性状进行研究.用流式细胞仪和染色体计数鉴定后发现,真杂种的DNA含量为两亲本的中间值,并且染色体数目均为28条.通过对真杂种特性进行研究,结果表明:杂种植株幼苗形态都介于亲本之间,生长...     

优质香稻不育系川香28A的选育及利用

以湘香二Ａ中雄性可育株为父本材料,与Ｄ９０Ａ杂交、回交,通过排除微效恢复基因和微效温敏不育基因,转育成具有Ｄ型不育胞质的优质香稻不育系川香２８Ａ。该不育系的垩白粒率较珍汕９７Ａ低１８倍,垩白面积小７５倍;稻米香味浓;配制的杂交种亦表现外观和食味品质好。目前,川香２８Ａ已配制出一批优质高产组合。香优１号于１９９７年通过四川省优质杂交稻区域试验;川香２８Ｂ作为优质种质用于保持系米质改良的育种计划之中。     

辣椒雄性不育系及三系配套的研究

利用引进的雄性不育株 ,进行大量测交 ,连续回交和父本自交 ,育成了灯笼形、羊角形、牛角形、线椒等不同类型的雄性不育系和保持系 ,其中牛角形类型筛选出相应的恢复系。在测交过程中 ,发现不同品种对雄性不育的保持能力有明显差异。不育系花药退化 ,无花粉粒或较少 ,醋酸洋红反应不着色或着色极浅 ,该不育属核质互作型     

Overview of the Study and Application of Cytoplasmic Male Sterility in Cotton

Cotton has significant heterosis. Hybrid cotton usually can increase production in lint yield by about 15% compared with conventional self-pollinated cultivars, and also can get obvious improvement in fiber quality, disease resistance, insect resistance, adversity resistance and photosynthetic efficiency. Among some links of cotton heterosis use, the most important link is the castration in the production of hybrid seeds. At present, there are four ways for the castration, such as hand emasculation, chemical male gametocide, nuclear male sterility and cytoplasmic male sterility (CMS). The production practice showed that use of cotton male sterility could not only simplify the hybrid seed production but also save the production cost on a commercial economic scale. In particular, the way of hybrid seed production by use of cotton CMS line, maintainer line and restorer line were the most effective way since it could overcome some disadvantages in the other ways. Therefore, in this paper, the study and application of the cotton CMS system in hybrid seed production were overviewed and some of problems currently limiting application were also addressed. At first, the genetic, cytological and biochemical characteristics of the cotton CMS were reviewed. Secondly, the positive/negative effects of sterile cytoplasm in hybrid F₁ were analyzed, and how to overcome these negative effects, such as pollen temperature sensitive and F₁ not expressing complete fertility, by developing strong restorer lines with a stronger ability for F₁ fertility restoration, was discussed in detail. For an example, transgenic strong restorer line could be developed by introducing the exogenous GST gene, which was assumed to have the function of enhancing pollen vitality, into some conventional restorer lines, and so that hybrids with higher heterosis could be produced by crossing this strong restorer with sterile lines. According to the characteristics of cotton as an often cross-pollination crop, this paper recommended in detail the key techniques of hybrid cotton seed production, such as rules of parent (sterile line and restorer line) selection, location selection and environment optimization for enriching native pollinators to produce more hybrid seeds. Then, the paper pointed out that compared with other crops, cotton hybrid seed production based on CMS system has four advantages in the cotton heterosis use: (1) The purity of hybrid seeds can be guaranteed because there is no pollen in anthers of cotton CMS line and its sterility is very stable and not affected by the climate and other environments; (2) The high yield of hybrid seed can be obtained since the long flowering period (about 3 months) of cotton does not result in the flowering asynchronism between sterile line and restorer line; (3) The wide ecological adaptability of cotton and the possibility of large-scale hybrid seed production will be benefited to popularize hybrid cotton; and (4) Interspecific heterosis between upland cotton (Gossypium hirsutum L.) and sea-island cotton (G. barbadense L.) can be used. It is predicted that the hybrid cotton production based on CMS system will be the main approach to utilize heterosis of cotton. Finally, the future works in study and application of CMS in cotton heterosis, especially in development of new sterile lines and restorer lines by use of modern biotechnology, was also discussed.     

新型雄性不育亚麻的杂种优势及温敏效应初探

在自然条件下，对亚麻雄性不育材料的不育性表现杂种优势及温敏效应进行了研究。结果表明，温度对不育性有重要影响，一定温度范围内，高温能使育性提高，结果率和结实率增加，低温使育性下降；结果率和结实率下降，同时还发现不同材料对温度的敏感程度不同。不育系与常规品种（系）杂交，杂种F1表现了较强的超亲势强，产量的平均优势率为39.73％，从产量构成因素看，单株果数的优势最为突出，对产量形成的影响最大，其次为有效分枝和千粒重，它们对产量形成也有一定影响；F1还表现了苗期生长速度快、多分枝多果及早熟的特性。通过该不育系利用杂种优势，将是提高亚麻产量的一条有效途径。     

棉花细胞质雄性不育的研究与利用

棉花具有十分明显的杂种优势。杂交棉通常比常规棉增产15%左右,而且在纤维品质、抗病、抗虫、抗逆境和光合效率等性状上也有明显改良。在棉花杂种优势的利用中,最重要的环节之一是杂交种子的生产（制种）。目前,杂交棉制种常有四条途径,人工去雄授粉法制种、化学杀雄法制种、利用核雄性不育的“两系法”制种和利用细胞质雄性不育的“三系法”制种。生产实践表明,利用棉花雄性不育既可简化制种又可节省成本,特别是利用棉花细胞质雄性不育系、保持系和恢复系的“三系法”制种,可较有效克服其他制种方法的一些缺点,是最有效的途径。为此,文章在阐述棉花杂种优势利用途径的基础上,重点综述棉花细胞质雄性不育的遗传学、细胞学和生理生化的特点;深入阐述不育细胞质对杂种F₁的正/负效应,并就如何培育强恢复系的问题,以培育转GST的强恢复系为例,探讨克服不育细胞质对杂种F₁负效应的可能机制;根据棉花为常异花授粉作物和花器具有虫媒花特征的特点,详细介绍三系杂交棉制种的亲本（不育系和恢复系）选配、地点选择和环境优化等条件,以及如何综合优化这些条件提高制种产量的关键技术。利用棉花细胞质雄性不育的“三系法”制种,与其他作物比较,在杂种优势利用中具有4个突出的优点：（1）不育系为无花粉不育类型,育性不受气候等环境的影响,可保证杂种的纯度;（2）棉花开花期长达3个月,不存在制种时花期不遇的现象,制种产量有保证;（3）棉花生态适应性广,育成的组合可在各地种植,种子产业化效益明显;（4）可利用种间（海岛棉与陆地棉间）杂种优势。可以预言,基于细胞质雄性不育的三系杂交棉是大有前途的,将是棉花杂种优势利用的主要途径。最后,就本领域的发展趋势,特别是在利用现代生物技术培育新的不育系和恢复系方面进行了初步探讨。     

半显性矮秆K型小麦雄性不育系的选育

将致矮力适中且能改善小麦株高结构的半显性矮源D₂用于改良K型不育系,选育半矮秆高产杂交小麦强优势组合,经回交选育半显性矮秆保持系和回交转育不育系,获得一批不育性稳定、具有F₁致矮性的半显性矮秆K型不育系。     

影响小麦提型不育系种子质量的遗传因素

根据Ｔ型不育系和恢复系,不育系和保持系的两套双列杂交试验以及川７Ａ和其它保持系的４套回交试验。对影响Ｔ型不育系种饱满度和发芽率的遗传因素进行了分析,发现不育系异交子粒的发育进程和充实程度主要取决于母体的基因型;而不育系种子的发芽率则受母体基因型和花粉供体基因型的共同影响。用川７Ｂ给其它不育系授粉得到的杂交种子,其发芽率明显地高于这些不育系与同型保持系杂交产生的种子;不育系种子的饱满度也因有了川７Ｂ     

玉米雄性不育系双168ms的选育研究

用回交转育法将玉米自交系WN11转育成为双型雄性不育系双168ms.通过田间直观性状鉴定和显微镜下镜检,均表明双168ms的雄花不育性及其稳定性是可靠的.用自交选育法结合测交育性鉴定,选育出双型雄性不育的恢复系西18,用其与双168ms杂交,杂种一代雄花散粉能力达到100%.布点试验结果表明,双168ms×西18与普通胞质的同组合杂交种比,其籽粒产量均稍有增加.因此,西农11号的双型雄性不育化杂交种可以在生产上推广利用.     

水稻粳型亲籼系的创建及其在超级稻育种上的利用

水稻杂种的不育性是一个复杂的现象。20年来,本实验室一直从事水稻杂种不育性的遗传研究,共鉴定出6个F1花粉不育基因座位,或称特异亲和基因座位,其中的5个基因座,S-a、S-b、S-c、S-d和S-e已完成分子定位,这些基因座的基因模式为"单基因座孢子体-配子体互作"模式。在此基础上,提出了通过培育"粳型亲籼系"来克服水稻籼粳亚种间杂种不育性的设想,利用特异亲和基因人为创建了"粳型亲籼系"的水稻新种质,并建立了粳型亲籼系分子育种的技术体系。利用粳型亲籼系克服了水稻籼粳亚种间的杂种不育性,为水稻籼粳亚种间杂种优势利用开辟了新的途径。     

油菜雄性不育系微量花粉与其农艺性状相关性研究

为了更好地利用不育系，对优质油菜（B.napus）细胞质雄性不育系681A的微量花粉特性进行了研究。发现该不育系微量花粉对不育系植株及杂种后代的长势、花器大小及农艺性状等有较大影响。随着不育系不育程度的增大，不育系和杂种生长渐弱，且花变小，角果变短，种子数变少，农艺性状变差，提出利用较多微量花粉的不育系异地制种，是兼顾油菜“三系”杂种纯度和杂种优势的较好途径。