Methodology for creating alloplasmic soybean lines by using Glycine tomentella as a maternal parent

Soybean breeders have not exploited the diversity of the 26 wild perennial species of the subgenus Glycine Willd. that are distantly related to soybean [Glycine max (L.) Merr.] and harbour useful genes. The objective of this study was to develop a methodology for introgressing cytoplasmic and genetic diversity from Glycine tomentella PI 441001 (2n = 78) into cultivated soybean using ‘Dwight’ (2n = 40) as the male parent. Immature seeds (19–21 days post‐pollination) were cultured in vitro to produce F₁ plants (2n = 59). Amphidiploid (2n = 118) plants, induced by colchicine treatment, were vigorous and produced mature pods and seeds after backcrossing with ‘Dwight’. The BC₁ plants (2n = 79) produced mature seeds in crosses with ‘Dwight’. Chromosome numbers in BC₂F₁ plants ranged from 2n = 41–50. From BC₂F₂ to BC₃F₁, the number of plants in parentheses with 2n = 40 (275), 2n = 41 (208), 2n = 42 (80), 2n = 43 (27), 2n = 44 (12) and 2n = 45 (3) were identified. Fertile lines were grown in the field during 2012 and 2013. This is the first report of the successful development of new alloplasmic soybean lines with cytoplasm from G. tomentella.     

Development of Gossypium hirsutum lines with cytoplasmic bollworm tolerance from Gossypium arboreum and Gossypium tomentosum

American cotton [Gossypium hirsutum (L.)] grown in India belongs to the race Latifolium. It is prone to bollworms [Helicoverpa armigera (Hubner), Erias vitella (Fabricius), Pectinophora gossypiella (Saunders)] infestation which causes considerable crop loss. Two breeding lines ‘Bikaneri (BN)‐arboreum (ARB)‐16’ and ‘BN‐tomentosum (TOM)‐277’ are cytoplasmic diverse genetic stocks. They were developed by crossing experimental lines ‘Delta Branch Experiment Station (DES)‐ARB16’ and ‘DES‐TOM277’ (non‐recurrent parents) with G. hirsutum‘BN’ (recurrent parent). Compared with BN these stocks possessed higher amount of gossypol, flavonol and phenol contents in leaves, stem and square. Plants were tolerant to bollworms and inherited comparable agronomic properties (yield, boll weight, plant height, number of monopods and sympods and fibre quality). Cotton breeders can use these lines for breeding cotton resistant to bollworm.     

细胞质雄性不育海岛棉与陆地棉三交种的杂种优势表现

 以海岛棉和陆地棉不育系及其恢复系为杂交亲本,配制了10个海岛棉与陆地棉种间三交种（简称海陆三交种）和4个单交种。经两年田间试验表明,海陆三交种相对于海海单交种产量极显著提高,与海陆单交种无显著差异,但比陆陆单交种显著减产;纤维品质接近于海陆单交种,显著高于陆陆单交种;制种产量虽然不及陆陆单交种,但比海海单交种显著增产。选育海陆三交种应注重选择早熟的海岛棉不育系,高衣分的陆地棉临时保持系,大铃的陆地棉恢复系,且叶型和株型相对一致的亲本配制组合。     

棉花细胞质雄性不育育性恢复基因的定位及分子标记辅助育种研究进展

棉花细胞质雄性不育系统在实现棉花杂交种子大规模生产和培育高产、优质、抗逆等棉花新品种中具有重要的应用价值,而恢复系的好坏对细胞质雄性不育系杂交种的选育的利用起着举足轻重的作用。因此,培育优良恢复系至关重要。主要介绍了棉花细胞质雄性不育系、恢复系的类型,综述了棉花细胞质雄性不育育性恢复基因的遗传方式和遗传定位研究进展,讨论了恢复基因的精细定位和分子标记鉴定在分子标记辅助育种中的意义和应用前景,并针对目前存在的问题提出相应对策。     

一个玉米细胞质雄性不育系的鉴定及遗传分析

【目的】阐明新育成的雄性不育系农系928cms-Q1261的胞质类型、败育时期和遗传机制,为其育种应用提供依据。【方法】将不育系在不同年份、不同地点种植,鉴定育性表现,通过测交、姊妹交、反交对不育性的遗传进行分析,利用特异引物进行PCR扩增鉴定胞质类型,通过石蜡切片法在光学显微镜下观察小孢子发育过程。【结果】农系928cms-Q1261雄穗无花药外露,花粉败育彻底,不育性表现稳定;质不育基因来自自交系Q1261,为S型;核不育基因来自农系928,由1对隐性基因控制;小孢子从单核晚期开始自溶,成熟期完全降解;自交系郑58能保持其不育性。【结论】农系928cms-Q1261属于S型不育胞质,是一种无花粉型的细胞质雄性不育系,其恢复系广泛。     

陆地棉胞质雄性不育系与保持系线粒体基因组RFLP分析

【目的】研究棉花细胞质雄性不育（CMS）系与保持系线粒体基因组的差异,为克隆棉花CMS基因奠定基础。【方法】以atpA, atp6, atp9, ccmB, ccmC, ccmFN1, cob, coxI, coxII, coxIII, matR, nad1bc, nad2, nad4, nad5, nad6, nad7c, nad9, rpl5, rrn18等20个线粒体基因保守序列为探针,利用Southern blot方法对棉花细胞质雄性不育系、保持系线粒体基因组进行RFLP分析。【结果】发现atpA、atp9、ccmB、nad1bc、nad6、nad7c、rrn18等基因在棉花不育系和保持系间存在明显RFLP多态性,其中atpA的差异最明显。【结论】atpA是棉花CMS系和保持系线粒体基因组间的一个明显差异位点。CMS系比保持系缺失一个rrn18拷贝。     

高产优质甘蓝型杂交油菜新品种天下农6号的选育

为解决油菜生产优质与高产的矛盾,促进湖北省油菜产业的可持续发展,采用polcms细胞质雄性不育系3238A和恢复系1013R配组育成甘蓝型油菜细胞质雄性不育杂交种天下农6号,2012年通过湖北省农作物品种审定委员会审定。该品种具有产量高、抗逆性强及熟期适中的优点。2009—2011年在湖北省区域试验中平均产量为3 203.25kg/hm~2,平均产油量1 447.20kg/hm~2,分别较对照中油杂2号增产3.56%和9.19%;其芥酸含量0.10%,硫苷含量21.48μmol/g(饼),含油量45.19%,品质达双低油菜品种标准,适宜长江流域种植。     

新质源(CMS-FA)杂交稻产量相关性状的遗传效应与杂种优势分析

【目的】研究水稻新质源(CMS-FA)不育系和恢复系的产量相关性状遗传效应和杂种优势水平,评价新型细胞质源杂交稻亲本的育种潜力。【方法】采用不完全双列杂交设计,以新质源(CMS-FA)杂交稻系统的5个不育系为母本,5个恢复系为父本配制25个杂交组合,种植亲本和F1获得产量相关性状的试验数据。利用加性-显性遗传模型和MINQUE(1)法对10个产量相关性状遗传方差分量比率、遗传率、亲本加性效应和组合显性效应以及杂种优势进行剖析。【结果】新质源杂交稻产量相关性状同时受加性效应和显性效应的控制,单株穗数、每穗总粒数、每穗实粒数、结实率、千粒重、剑叶长和生育期等性状以加性效应占主导,单株产量、株高和穗长等性状则以显性效应控制为主;狭义遗传率以千粒重表现最高,生育期次之,单株产量最低;加性效应最好的不育系是金农2A,恢复系是金恢3号和金恢1号;显性效应最强的4个组合为金农2A×金恢5号、金农2A×金恢2号、金农4A×金恢5号和金农5A×金恢5号;单株产量、株高、穗长3个产量相关性状F1具有很强的群体平均优势(7.351%—16.330%)和群体超亲优势(4.233%—10.507%),强优势组合杂种优势可达10.307%—49.462%。【结论】供试不育系以金农2A较好,恢复系以金恢3号和金恢1号最好,金恢5号在配制生育期较短的杂交稻高产组合中是一个很好的亲本。     

甘蓝CMS下胚轴和子叶的离体培养与植株再生研究

【目的】探索一种利用甘蓝胞质雄性不育系(CMS)下胚轴和子叶进行快速扩繁的技术,为利用CMS大量繁制甘蓝杂交种提供一条新途径。【方法】以甘蓝CMS 05-2-10为试材,将苗龄5~7 d无菌苗的下胚轴和子叶切下,接种于MS培养基上,45~50 d后统计再生芽数,比较6-BA与NAA不同质量浓度配比对不定芽的诱导情况;将诱导出的不定芽接种于添加不同质量浓度(0,0.1,0.3,0.5 mg/L)NAA的MS生根培养基上,20 d后比较生根率和根的长势。【结果】在对下胚轴和子叶进行不定芽诱导时,MS培养基中分别添加1.0和4.0 mg/L的6-BA对下胚轴、子叶的诱导效果较好,其芽再生频率和分化系数分别为83.3%,53.0%和3.6,3.0。在MS培养基中添加1.0mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA,其对下胚轴不定芽的诱导效果较好,芽再生频率为80.7%,分化系数为3.4,褐化率为1.5%;在MS培养基中添加4.0 mg/L 6-BA+0.3 mg/L NAA,其对子叶不定芽的诱导效果较好,芽再生频率为50.0%,分化系数为3.2,褐化率为3.4%;二者的褐化率均明显低于仅添加6-BA的处理。在MS生根培养基中添加0.3 mg/L NAA时,不定芽的生根效果较好,生根率达100%,且根系生长健壮。【结论】利用甘蓝胞质雄性不育系CMS 05-2-10的下胚轴和子叶作为外植体进行不定芽的诱导,对于下胚轴,其适宜培养基为MS+1.0 mg/L6-BA+30 g/L蔗糖+8 g/L琼脂;对于子叶,其适宜培养基为MS+4.0 mg/L 6-BA+30 g/L蔗糖+8 g/L琼脂。不定芽诱导生根的最适培养基为MS+0.3 mg/L NAA+30 g/L蔗糖+8 g/L琼脂。     

植物线粒体结构基因组研究进展

植物线粒体基因组具有复杂的结构特征:基因组200~2 400 kb不等,变化大、重组频繁,存在水平基因迁移现象等。基因组中既含有非常保守的功能基因,也存在高度变异的基因间区序列。大量研究表明,线粒体基因组是植物细胞质雄性不育因子的载体。综述了近年来植物线粒基因组结构特征、基因组成和热点研究的进展,为进一步深入研究植物细胞质雄性不育的分子机理,并为胞质雄性不育三系杂交种选育、作物杂种优势利用提供理论指导。