小麦核不育的遗传研究和雄性不育遗传模式的建立

综述了多年对小麦雄性不育研究的进展。太谷核不育小麦是显性雄性不育材料,它的显性不育基因Ms2位于4D染色体短臂上,距离着丝点31.16cM。以矮变1号小麦为标记性状供体,经大群体筛选和细胞学研究,研制出具有矮秆基因标记的显性核不育材料—矮败小麦。在矮败小麦中,矮秆基因Rht10与雄性不育基因Ms2在4D染色体短臂上连锁十分紧密,交换率仅为0.18%。该两基因的连锁片段已转移到中国春小麦ph1b突变体和八倍体小黑麦中。发现一套基因控制的雌雄性都不育的小麦遗传种质和双隐性基因控制的小麦核不育材料。综合分析已发现的核不育材料,提出植物基因互作型显性核不育材料起源假说;经遗传分析和数学推导,建立植物隐性核不育材料姊妹交后代育性遗传模式。     

矮败小麦及其在矮化育种中的应用

矮败小麦是具有矮秆基因标记的显性核不育材料。它接受非矮秆品种的花粉,后代分离的矮秆株为雄性不育,非矮秆株为雄性可育。矮败小麦在轮回选择和矮化育种中有重要价值。     

矮败小麦育种技术研究进展

矮败小麦是我国自主创制的小麦特异种质资源。其4D染色体上紧密连锁有显性矮秆基因Rht D1c和显性雄性核不育基因Ms2,因此,矮败小麦后代始终会分离出一半异交结实的矮秆不育株和一半自交结实的高矮秆可育株,是理想的遗传改良工具。经过多年研究与实践,建立了方便高效的矮败小麦育种技术体系,在我国小麦育种中发挥了重要作用。近年来,分子生物学研究的快速发展为矮败小麦育种技术的进一步提升提供了强有力的工具,同时,矮败小麦育种技术体系也为分子生物学研究成果在小麦育种中的应用提供了高效的技术平台。矮败小麦育种技术与现代分子育种技术结合,将为我国小麦育种技术的发展开辟新的途径。总结了矮败小麦育种技术研究进展,并对该项技术今后的发展趋势进行了讨论。     

矮败小麦创制与应用

 阐明矮败小麦创制的过程和其在小麦育种上应用前景,提出矮败小麦育种应用的理论和方法,探讨小麦雄性不育在杂种优势育种上应用的思路。     

小麦BNS雄性不育显性遗传方式的观察与分析

BNS(Bai-Nong sterility)是一个对温度敏感的小麦雄性不育系,有完全的不育性和高自身转换性,在小麦杂交育种中有重要利用价值。为探讨该不育系的遗传方式,用该不育系与455个正常可育小麦品种杂交,结果发现F_1代套袋自交结实率从0到91%非正态连续分布,平均值24.52%,其中与BNS自交结实率相同的高不育组合占总组合数的15.42%,达到父本育性水平的高恢复组合占0.88%,其余是由低到高的部分不育组合。用F_1典型不育组合正反交,结果发现反交组合自交结实率虽提高显著,但远不达可育水平,仍是不育类型,表明BNS是核不育,不是质核互作不育。在核不育模式下,由于F_1有大量不育组合,表明BNS的不育性在F_1具有显性特征,由于F_1也有完全恢复组合,表明这些组合的父本中有恢复基因,且是非等位的。因此,BNS的不育性应是显性不育和非等位显性恢复的遗传模式。用F_1典型不育组合的F_2估计不育主效基因是2对,典型恢复组合F_2估计恢复主效基因也是2对。在2对显性不育基因和2对显性恢复基因的核遗传方式下,推断BNS、不育保持父本、不育恢复父本的基因型,然后用自交法和测交法检测后代分离,其中测交法用BNS测交可育组合的F_1基因分离,用无恢复基因的"郑麦366"测交不育组合F_1基因分离,4年共观察了16个F_2自交组合,20个Ft测交组合,结果表明,F_2和Ft的自交结实率不育与可育分离比与理论期望分离比均吻合,说明BNS的"显性不育和非等位显性恢复"遗传模式成立。     

矮败小麦在高产、超高产育种中的应用研究

矮败小麦是太谷核不育基因m s2和矮秆基因Rht10的紧密连锁体,是一种具有矮秆性状标记的显性核不育新材料,是小麦遗传改良极为有效的工具,利用它特别适用于多亲本聚合杂交和轮回选择育种,简化并加速了小麦种质创新和新品种选育进程,经过十几年的潜心研究,已育成一批各具特色的优异种质及优良品系。通过高产超高产基础群体组建及群体改良,成功选育出品2、品4、品7、品10、品13及品14等优良超高产品系,其中,品2平均产量达到8307.0 kg/hm2,比对照增产21%,品7平均产量达到8 244.0 kg/hm2,比对照增产20%。     

小麦矮秆基因导入八倍体小黑麦研究初报

采用NCⅡ设计,用6个不同株高类型(高、中、矮各2个)八倍体小黑麦作母本,用含Rhtl,Rht2,Rht3,Rht10,和RhtlRht2Rhty的5个小麦矮源作父本配制30个杂交组合,通过F_1的显性度(D值)、降秆强度(R值)及F_2株高分布频率,分析了Rht基因在不同株高类型八倍体小黑麦中的反应。主要结果为:1)不同矮秆基因对高、中、矮秆小黑麦降秆趋势一致,即对高秆小黑麦降秆效果最强,中秆次之,矮秆最弱,而不同矮秆基因降秆作用大小顺序为:Rht10>Rht3>Rht1Rht2Rhty>Rht1Rht2.2) 各矮秆基因在F_2染色体数分布不平衡的遗传背景下表达基本正常,Rht10、Rht3显示以矮秆为主的高低峰分布,农林10号、OlesenDwarf显示正态分布,3)连续回交能提高矮秆小黑麦株的选择效率。     

温光敏雄性不育小麦BNS育性的遗传效应分析

【目的】探究新型生态型雄性不育系BNS的遗传特点,为不育系的转育与改良提出理论指导,并为BNS败育机制的进一步研究奠定基础。【方法】利用7个品种（系）与BNS的正反交组合,判断BNS雄性不育的胞质效应,并利用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型,连续3年对BNS/山农055525 F1、F2的育性表现进行分析,判别其最佳模型,并估计遗传参数。【结果】BNS雄性不育性主要受核基因的控制,部分品种（系）表现胞质效应。BNS/山农055525 F2育性呈现连续分布状态,具有明显的多峰或偏态现象,遗传符合E_1,即2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因模型。主基因遗传率为72.5%—79.7%,多基因遗传率为4%—11.6%,环境方差占表型方差的比例为8.8%—23.6%。BNS雄性不育基因的表达受温度因子的影响较大,F2自交结实率及遗传参数因年度间的温度不同而异。【结论】BNS的雄性不育性受2对主基因和多基因的共同控制,并初步发现存在一定的胞质效应。2对主基因对育性的遗传影响较大,其加性效应远远大于显性效应。因此,在不育系的转育与改良过程中可以进行早代选择,以提高育种效率。     

大麦雄性不育的遗传研究

1材料与方法 1．1雄性不育材料利用该课题组的4份大麦雄性不育育种材料2001—17、2001—37、2001—84、2001—116，自2005年起有针对性的进行杂交组配，对其后代进行育性观察。     

小麦温敏不育系A3314温敏不育性的遗传研究

 为建立技术简便、成本低廉的二系杂交小麦种子生产体系，选育适应范围广泛的温敏不育系，利用发明专利技术（ZL00105488.0）选育的非1B/1R类型K型小麦温敏雄性不育系A3314与恢复系Silverstar的F2和BC1F1分离群体及可育条件下的1B/1R类型K型小麦雄性不育系K3314A与非1B/1R类型K型小麦温敏雄性不育系A3314的F2代及BC1F1代分离群体的育性反应，对小麦温敏雄性不育系A3314的温敏雄性不育基因的遗传进行研究。结果表明，温敏不育系A3314的雄性不育性与K3314A的雄性不育性一致，除受细胞质基因控制外，还受两对隐性核基因的控制，且呈独立遗传。其中A3314中来自斯卑尔脱（T.spelta var.duh.）小麦的K型雄性不育基因rfv1sp为其主效基因，与1B/1R类型K型小麦雄性不育系K3314A的雄性不育主效基因rfv1为一对等位基因，并具有温度敏感特性。     

Development of Japonica Male Sterile Lines Integrating Cytoplasmic Male Sterility and Photosensitive Genic Male Sterility

Acknowledgement It has been previously established that the BT type of cytoplasmic male sterility （CMS） is induced by high temperatures, while photosensitive genic male sterility （PGMS） seed sets by low temperatures induce. In the current study, we have bred photosensitive cytoplasmic male sterility （PCMS） lines （2308SA and 2310SA） by crossing the CMS line with the PGMS japonica line with maintainer genes. The sterility of PCMS japonica was consequently controlled by two groups of male sterile genes resulting from the integration of PGMS and CMS genes. The results on plant fertility, at different sowing times, were as follows： （a） Under conditions of natural long-day photoperiod and at temperatures above 35~C, the PGMS gene regulated PCMS japonica sterility - the higher the temperature, the lower the pollen fertility. However, bagged seed sets of PCMS japonica, not exposed to high temperatures, induced the CMS seed set. （b） Exposure to long-day photoperiod and temperature conditions between 35℃ and the critical sterility inducing temperature of PGMS resulted in both PGMS and CMS gene controlled sterility of PCMS japonica, which exhibited stable characteristics. （c） When exposed to critical sterility inducing temperatures or short-day photoperiod and daily high temperatures below 32℃, the BT type of the CMS gene regulated PCMS sterility. Under these conditions, the PGMS gene rendered male sterility insusceptible to occasional cool summer days when this PCMS line, adopted for hybrid seed production, develops into panicle differentiation stage. The present study also investigated the fertility restoration, seed production and combining ability of PCMS japonica so as to optimize its use.     

甘蓝型油菜显性细胞核+细胞质雄性不育系的选育初报

甘蓝型油菜显型细胞核雄性不育与波里马细胞质雄性不育可能具有完全不同的不育基因系统;采用有性杂交和连续回交的方法,将甘蓝型油菜显型细胞核不育基因导入到含有波里马不育胞质的基因型中,初步得到了显性细胞核＋ 细胞质不育系。本文还讨论了新不育系的遗传组成及在油菜杂种优势利用和机理研究方面的重要作用。     

谷子高度雄性不育系不育基因的遗传分析

利用10个华北谷子品种与谷子高度雄性不育系高117A和高146A测交,根据F2代、BC1F1代分离群体的育性反应,对不育系的不育基因进行了遗传分析。根据结果,认为这2个不育系的不育性受1对隐性主效基因控制,同时受微效多基因的影响。     

Rht基因对春小麦和硬粒小麦离体单雄生殖的影响

研究了离体条件下Ｒｈｔ基因对单雄生殖的影响。选用Ｒｈｔ基因的不同等位基因品系作为抗体材料,包括以砚小麦为背景的Ｒｈｔ１,Ｒｈｔ３、Ｒｈｔ１４及以硬粒小麦Ｃｈａｒｋｏｖｓｋａｙａ ４６为背景的Ｒｈｔ１４和Ｒｈｔ１。结果表明：不同的Ｒｈｔ遗传体系对愈伤诱导频率和植株再生率的影响不同。在砚小麦中,显性Ｒｈｔ５基因对单倍体产生的所有阶段都有明显的正向效应。而在硬粒小麦中,显性的Ｒｈｔ１４基因与其它秭妹相比     

利用SSR荧光标记定位萍乡显性核不育水稻育性恢复基因

萍乡显性核不育水稻的恢复机制为显性上位作用.显性上位基因起调控作用并不单独控制某一性状,只是与显性不育基因同时存在时抑制不育基因的表达,从而使不育恢复可育.实验用萍乡显性核不育水稻(含萍乡显性核不育基因Ms-p)与紫圭(常规水稻品种,携有显性上位恢复基因Rfe)杂交组合的F2构建定位群体,用12对具有多态性的分子标记对84个极端不育株进行PCR扩增,统计表型数据,经Mapmarker软件分析,结果显示9对引物与显性上位恢复基因连锁其中多态性SSR分子标记RM6737和RM6100距Rf基因最近,并分别位于Rf基因的两侧遗传距离均为0.04 cm.     

植物雄性不育类型及其遗传机制的研究进展

对植物雄性不育分类方法和类型进行了概述 ;对细胞质雄性不育的经典遗传及其分子遗传机制、细胞核雄性不育的遗传及不育基因的定位等研究进展进行了综述     

高等植物核型雄性不育的分子机理研究进展

近10年来,雄性不育在杂交育种中得到了广泛运用,它为利用杂种优势对农作物进行轮回选择和群体改良提供了重要工具.同时在生命科学研究中,雄性不育也为花粉发育、细胞质遗传和核质互作的研究提供了重要材料.以前对植物雄性不育的研究多定位于描述性和细胞水平的研究,对其分子机制了解较少.近年来,随着在模式植物中克隆到的与雄性育性有关的突变基因的数量不断增多,对雄性不育的分子机理的研究也逐步深入.迄今已知,在雄配子体及其营养组织的发育、花粉与雌性器官的识别以及随后的双受精过程中,都有相关基因在进行调控.本文针对细胞核雄性不育,按雄性生殖器官发育的顺序,结合分子生物学、细胞学和遗传学研究结果,对高等植物核型雄性不育分子机理的研究进展进行综述.     

甘蓝型油菜NEA胞质不育双低恢复系选育研究

NEA是笔者所在课题组在远缘杂交的辐射诱变后代中发现的一类甘蓝型油菜胞质不育新材料,叶色深绿,营养体旺,不育性稳定彻底,群体不育株率和单株不育度均达100%,完全不同于核不育、Pol-cms和陕2A。恢复源的寻找是NEA育种利用的关键。利用丰富的油菜地方种质资源、创新资源及引进资源,采取辐射诱变和广泛测交方式,发现了能恢复NEA育性的基础材料,进一步的遗传研究表明,恢复NEA育性的是细胞核内一对显性基因。利用含恢复基因的基础材料,进行广泛转育,正反杂交、连续回交、复合杂交、聚敛杂交、测交、连续自交、配合力测定、单株品质测试,选育出一系列稳定纯合的NEA胞质双低恢复系,如NR67、NR722、NR403、NR1917、NR9482。     

DSV型小麦雄性不育系特性的初步研究

研究了一种新型小麦雄性不育系(DSV型雄性不育),其主茎穗可以结实,分蘖穗不结实。该不育系与普通小麦品种杂交,其F1代具有较高的恢复性,此不育系的不育性与温光并无太大关系。经初步观察,在减数分裂过程中,发现有染色体桥与落后等结构变异现象。由此表明,该雄性不育系的不育性与染色体结构变异有关。     

太空诱变玉米细胞核雄性不育基因与RAPD标记的连锁分析

以姊妹交多代的太空诱变玉米雄性不育材料RP3195(A)×S37(自交系)得到的F2代分离群体(138株)为材料,利用集团分离法(BSA)对太空诱变玉米细胞核雄性不育基因进行了RAPD分析,在152个随机引物中,引物SB SK-14(CCCGCTACAC)和SBSR-3(ACACAGAGGG)分别在可育集团与不育集团之间扩增出多态性产物SBSK-14850、SBSK-14475和SBSR-3400。通过对F2代分离群体中的单株进行连锁分析,初步认为SBSK-14850、SBSK-14475和SBSR-3400与太空诱变玉米细胞核雄性不育基因相连锁,遗传距离分别为49.6,26.6和31.7cM。