外源茉莉酸甲酯对BNS366雄性育性的影响

为探究外源茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)对小麦温敏雄性不育系BNS366雄性育性的影响,以BNS366及其近等基因系郑麦366为试验材料,在正常秋季播种(2020年10月12日)和晚播(2020年12月2日)条件下,分别于2021年3月22日和3月31日开始至开花期前,设置0(清水,对照)、50、100、200、300、400和500μmol·L^(-1) MeJA(水溶液,喷施)7个处理,比较分析了不同处理间花粉可育率和自交结实率的差异。结果表明:在正常秋季播种条件下,郑麦366花粉可育率、国内法自交结实率和国际法自交结实率分别为86.31%、70.36%和112.22%,在晚播条件下分别为82.53%、92.53%和166.18%,均正常可育;在正常秋季播种条件下,200μmol·L^(-1) MeJA处理的国际法自交结实率为70.15%,比对照显著降低了42.07个百分点;在晚播条件下,200、300和500μmol·L^(-1) MeJA处理的国内法自交结实率分别为74.71%、74.01%和73.45%,比对照显著降低了17.82、18.52和19.08个百分点;在两个播期下,郑麦366其他浓度MeJA处理的上述3个指标与对照差异均不显著。在正常秋季播种条件下,BNS366花粉可育率为零,达到全不育水平,国内法自交结实率和国际法自交结实率均为0.24%,100μmol·L^(-1) MeJA处理的花粉可育率为88.25%,达到正常可育水平,国内法自交结实率和国际法自交结实率分别为56.41%和94.01%,能正常结实,与对照差异达到显著水平;在晚播条件下,BNS366的上述3个指标分别为51.72%、41.23%和93.08%,正常可育,100μmol·L^(-1) MeJA处理的国际法自交结实率为39.72%,比对照显著降低了53.36个百分点;在两个播期下,BNS366其他浓度MeJA处理的上述3个指标与对照差异均不显著。由此说明,在2020-2021年,外源MeJA对郑麦366和BNS366可育植株的雄性育性可能具有降低效应,对BNS366不育植株的雄性不育性具有较强恢复效应。

不同固定液对小麦小孢子发育和花粉育性检测的影响

为了明确FAA和卡诺氏固定液对小麦小孢子花粉染色效果的差异,以温敏雄性不育系BNS366及其近等基因系郑麦366为材料,采用I2-KI法、醋酸洋红法和DAPI法染色观察了小孢子发育过程,并统计了花粉可育率和自交结实率。结果表明,采用FAA固定液固定、I2-KI法染色,小孢子内淀粉积累区域染色较深,单核期和二核期醋酸洋红法与DAPI法染色细胞核清晰程度均较高;采用卡诺氏固定液固定、三核期和开花期醋酸洋红法染色,细胞核清晰度较高,二核期与三核期DAPI法细胞图像略偏红。采用两种固定液固定、I2-KI法和DAPI法染色,以及采用卡诺氏固定液固定、醋酸洋红法染色,花粉可育率均较高;采用FAA固定液固定、醋酸洋红法染色,花粉可育率偏低并与自交结实率一致。因此,从获得小孢子高清晰细胞图像角度考虑,对于I2-KI、单核期和二核期醋酸洋红及DAPI染色法来说,采用FAA固定液较好;对于三核期和开花期醋酸洋红染色法来说,采用卡诺氏固定液较好。

BNS和BNS366小麦雄性不育与内源激素的关系

【目的】研究BNS和BNS366小麦雄性不育与小孢子发生过程中内源激素含量变化的关系,为激素调控温光敏雄性不育小麦花粉育性提供理论依据。【方法】选用BNS和BNS366为试验材料,分别以矮抗58和郑麦366(BNS366的近等基因系)为对照,进行正常秋季播种(2018年10月10日)和晚播(2018年12月2日)试验,用I2-KI法测定花粉育性,用国内法和国际法测定自交结实率,采用间接酶联免疫法测定雌雄蕊原基分化期-三核期叶片、雌雄蕊原基分化期-四分体期幼穗和单核中位期-三核期花药中6种内源激素的含量。【结果】在正常秋季播种条件下,BNS和BNS366花粉可育率、国内法自交结实率和国际法自交结实率均为零,达到全不育水平,在晚播条件下,BNS的这三个指标分别为34.74%、43.12%和48.48%,达到低不育水平,BNS366则分别为92.63%、55.37%和67.94%,达到正常可育水平,播种期间差异均达到极显著水平;矮抗58和郑麦366在2种播期条件下,则为82.56%—94.00%、73.90%—82.31%和96.54%—139.26%,均为正常可育,播种期间差异不显著;BNS和BNS366花粉可育率-Δ(正常秋季播种条件下比晚播条件下花粉可育率提高百分率)均分别极显著低于矮抗58和郑麦366。分别在2个试验组内进行内源激素含量的多重比较,BNS和BNS366与矮抗58和郑麦366内源激素含量-Δ(正常秋季播种条件下比晚播条件下激素含量提高百分率)存在差异,对内源激素含量与花粉可育率、内源激素含量-Δ与花粉可育率-Δ进行了相关性分析,发现BNS和BNS366不育株在小麦幼穗发育过程中激素含量存在特征性变化。生长素(indole-3-acetic acid,IAA)含量在四分体期(BNS)和雌雄蕊原基分化期(BNS366)叶片中不足,在单核中位期(BNS)和单核靠边期(BNS366)花药中不足,在二核期花药中盈余;赤霉素(gibberellic acid,GA)含量在四分体期幼穗和单核中位期花药中不足;玉米素核苷(zeatin riboside,ZR)含量在叶片、幼穗和花药中均无一致盈亏特征;脱落酸(abscisic acid,ABA)含量分别在四分体期幼穗中存在偏低倾向(BNS)或确定存在不足(BNS366)现象;油菜素内酯(brassinosteroid,BR)含量在叶片、幼穗和花药中均无一致盈亏特征;茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)含量在雌雄蕊原基分化期、四分体期、单核靠边期(BNS)或单核中位期(BNS366)和三核期叶片中不足,在雌雄蕊原基分化期(BNS)或四分体期幼穗(BNS366)中不足,在单核靠边期花药中不足。【结论】正常秋季播种条件下,单核靠边期之前,BNS和BNS366中IAA、GA和ABA的含量不足,尤其是MeJA的含量不足,可能促进了二者雄性不育的发生。

不同取样方法对小麦小孢子和花粉育性检测的影响

为了研究不同取样方法对小麦花粉育性统计结果准确性的影响,以小麦温敏雄性不育系BNS366及其近等基因系郑麦366为试验材料,分别设置早播和晚播两个播期,采用全穗取粉和中部取粉两种取样方法,所取花粉分别用I2-KI法、醋酸洋红法和DAPI法染色后进行显微观察,并统计花粉可育率和自交结实率。结果表明,郑麦366和BNS366的花粉粒在两种取样方法下,3种方法染色后,花粉粒形态基本一致,其花粉育性无显著差异。早播BNS366花粉可育率、国际法自交结实率和国内法自交结实率在3种方法染色后均为零;醋酸洋红法染色后早播郑麦366花粉可育率与国内法自交结实率无显著差异,均显著或极显著低于国际法自交结实率,除了上述两种情况以外,其他播期材料花粉可育率一般与国际法自交结实率无显著差异,显著高于国内法自交结实率。总之,中部取粉和全穗取粉对花粉育性检测结果无实质性影响,均可以用来预测国际法自交结实率;中部取粉较为简便,全穗取粉科学严谨程度较高,在实际工作中可根据需要自由选择。

不同乙醇置换处理对小麦小孢子和花粉育性检测的影响

为了探究小麦穗经FAA固定液固定后,不同乙醇置换处理对小麦小孢子花粉染色效果的差异,以温敏雄性不育系BNS366及其近等基因系郑麦366为材料,采用90%-80%-70%、70%-70%和不置换3种乙醇置换方式处理后,用I2-KI法和DAPI法分别染色对小孢子发育过程进行了观察,并统计了花粉可育率和自交结实率。结果表明,3种乙醇置换处理下,I2-KI法染色均可以清晰显示小孢子内淀粉积累情况,其淀粉积累区域颜色由深到浅排序为不置换>70%-70%乙醇置换>90%-80%-70%乙醇置换。在90%-80%-70%乙醇置换处理下,DAPI法染色在小孢子不同发育时期均能清晰显示细胞核状况,在BNS366的二核期和三核期有细胞质微红现象,但不影响细胞学观察;在70%-70%乙醇置换处理下,DAPI法染色细胞核清晰,在郑麦366三核期和BNS366的二核期也存在细胞质微红现象且程度略有加重,仍不影响细胞学观察;在不置换处理下,DAPI法染色郑麦366和BNS366单核期和开花期的小孢子细胞图像清晰,郑麦366三核期小孢子细胞质发白浑浊,或发红发亮,甚至部分细胞核被染成红色,核显示不清晰,BNS366二核期和三核期小孢子细胞质着红色且比70%-70%乙醇置换处理下程度加剧。三种乙醇置换处理按细胞图像清晰度排序为90%-80%-70%乙醇置换>70%-70%乙醇置换>不置换。I2-KI和DAPI染色统计的花粉可育率与其自交结实率基本一致。从小麦小孢子细胞学观察效果,兼顾经济实用和试验安全角度考虑,FAA固定后采用70%-70%乙醇置换处理较为可取。