小麦光温敏核雄性不育系BS366和BS1086杂种一代结实率研究

为了解小麦光温敏核雄性不育系BS366和BS1086的育性恢复状况,评估恢复系人工定向改良对其恢复能力的效果,在不育生态区对以55份定向改良的恢复系和33份非改良恢复系(常规小麦)为父本配制的杂种一代的结实率进行了分析。结果表明,BS366和BS1086杂种一代结实率变化范围为15.42%~140.34%和20.28%~119.07%(国际法),平均结实率分别为73.02%和72.21%,二者差异不显著,说明2份母本的育性恢复能力差异不显著。BS366和BS1086杂种一代结实率主要分布于40%~110%和60%~100%间,BS1086杂种一代结实率分布更为集中。BS366和BS1086与改良父本的杂种一代平均结实率分别为84.45%和78.97%,与非改良父本的杂种一代平均结实率分别为53.97%和60.95%,改良父本的平均恢复力高于非改良父本,表明定向改良有利于提高恢复系的恢复力。BS366和BS1086与相同父本的杂种一代结实率差异在-41.66%~61.93%之间,表明相同父本对不同母本的育性恢复力存在差异。BS366和BS1086与相同改良父本的杂种一代中有61.82%的结实率差异分布于-10%~20%之间,与相同非改良父本的杂种一代中有51.52%的结实率差异在-30%~0%之间,表明同一改良父本对不同母本的育性恢复力差异小于非改良父本。BS366与14份父本、BS1086与7份父本的杂种一代结实率高于对照,其中父本14YH261、14YH551、SD036与2份母本杂种一代的结实率均高于对照,说明具有可用恢复力的父本不仅数量极少,而且对不同母本的恢复力存在较大差异。杂种一代主茎穗的平均结实率极显著大于分蘖穗。因此,建议对不同母本分别开展强恢复力的恢复系筛选,并以中选强恢复系为亲本进行定向改良,有效增加杂种一代结实率达对照水平的组合数量,为获得更多强优势杂交组合奠定基础。

小麦光温敏雄性不育系BS237ω-黑麦碱基因克隆及序列分析

为研究小麦光温敏雄性不育系BS237中ω-黑麦碱基因编码区特征,利用同源克隆的方法克隆ω-黑麦碱基因的编码区序列,共得到8条具有完整开放阅读框的基因序列(OK999982~OK999985,OK999987~OK999990),基因编码区长度为1002~1074 bp,可编码333~357个氨基酸残基,全部编码RQL型ω-黑麦碱蛋白。NCBI BLAST分析表明克隆序列与已知序列的相似度在91%~100%之间,推断其为ω-黑麦碱基因家族。进化分析表明8个克隆的基因与普通小麦(Triticum aestivum L.)和黑麦(Secale cereale L.)的ω-黑麦碱基因序列具有较高的同源性,说明ω-黑麦碱基因具有一定的基因组特异性。乳糜泻(CD)免疫肽识别分析表明,8个基因中均分布有5种T细胞免疫肽——Gli-ωt(PQQPFPQQ)、DQ2.5-glia-γ5(QQPFPQQPQ)、QQPY、SPQQ和PQQP,且肽段Gli-ωt(PQQPFPQQ)和PQQP存在多个拷贝。本研究结果可为1BL/1RS类型杂交小麦加工品质的分子改良及乳糜泻疾病的预防提供参考。

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.speltavar.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。

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。

不同遗传背景矮败小麦的性状表现

以 9种遗传背景的矮败小麦近等基因系为材料 ,研究了矮秆不育株的株高、抽穗期、开花期、每株穗数、穗长、每穗小穗数和异交结实率。结果表明 ,不仅矮秆不育株与高秆可育株的株高存在显著差异 ,而且不同遗传背景的矮秆不育株的株高也程度不同的存在差异 ;矮秆不育株比高秆可育株的抽穗期平均晚 2天 ,而开花期平均晚 1天左右 ;在同样遗传背景下 ,矮秆不育株与高秆可育株的穗长、每穗小穗数没有实质性差异 ,每株穗数受环境影响较大 ,但 9种基因型的平均值接近 ;不同遗传背景的矮秆不育株的异交结实率差异明显 ,平均值为 38%。

两系小麦不育系BNS雄性育性的转换

于2006-2009年在湖南长沙采用分期播种方法以两系小麦不育系BNS和对照百农矮抗58、农大211、农大3688和杨麦13为试验材料,研究了BNS雄性育性在南方生态区域的转换规律。结果表明:随播种期的推迟,BNS雄性育性表现为完全败育→高度不育→部分可育→完全可育的育性转换规律;雄性完全败育阶段以花粉典型败育为主;3月中、下旬开花阶段,花粉完全败育;4月上旬开花阶段,雄性育性发生转变,4月中旬开花阶段,花粉可育。雄性育性的转换伴随着开花习性发生转换。

小麦温敏雄性不育系BNY的花粉育性及自交结实性研究

BNY是新发现的小麦温敏雄性不育两用系。为了进一步确定BNY的育性敏感时期,对BNY和CK(温麦6号)的花粉育性及自交结实性进行了系统调查,结果表明,BNY不同蘖位、穗位、花位的花粉败育率存在差异,小分蘖败育率高于大分蘖,大分蘖高于主茎;同一穗不同部位的小穗花粉败育率差异不明显;同一小穗不同花位花粉败育率差异明显,下位小花败育率显著高于上位小花。自交结实率主茎穗高于大分蘖穗,大分蘖穗高于小分蘖穗,但均显著低于CK;主茎穗与大分蘖穗的自交结实率差异不显著,而小分蘖穗与主茎穗及小分蘖穗与大分蘖穗的自交结实率差异显著。

小麦温光敏雄性核不育系K78S在云南的生态适应性研究

自1992年我国育成C49S和ES系列小麦温光敏雄性核不育系以来，温光敏两系法杂交小麦即成为我国小麦杂种优势研究与利用的主要途径之一。利用C49S-87组配的云杂3号（C49S-87／98YR5）2002年首先在云南通过审定并投入生产应用，2001年育成了改良的第二代温光敏雄性核不育系K78S，以其组配的云杂5号于2004年通过审定，云杂6号正进入大面积生产示范。为确定K78S的安全制种范围，2001--2004年在云南不同海拔的5个生态区对K78S的育性进行了研究，结果表明，K78S在上述5个生态区均可安全制种，10月中旬至11月上旬播种，其套袋不育度均达98％以上，不育期18～43d，较C49S-87至少长18d，育性稳定。初步研究表明，K78S的不育临界温度和临界光长分别比C49S-87高2．1qC和长0．93h，因此K78S的安全制种区域比C49S-87更广，适应性更好。

K、T、V、CHA型杂种小麦品质性状的细胞质效应

采用 2个母本基因型、4种细胞质类型的两因素实验设计 ,对T、K、V、CHA型杂种小麦的品质性状表现及其差异进行了比较研究。结果表明 ,K、V、T型细胞质对杂种小麦某些品质性状具有正向效应 ,其中K型细胞质效应较大 ,其杂种的千粒重、面粉白度、蛋白质含量、湿面筋含量、面筋指数、沉淀值、降落值、面团形成时间、稳定时间和评价值均表现正向杂种优势 ,超MP 2 .0 8%～ 16 .82 % ,与V、T、CHA型相比有多个性状优势的差异达到显著水平 ;容重和吸水率的杂种优势在细胞质间差异不显著 ,无细胞质优势效应 ;母本基因型与细胞质具有交互作用 ,对杂种F1 代的性状表现具有一定影响。杂种F1 的容重和评价值的互作值较大 ,分别为 2～ 34g·L- 1 和 2～ 2 8,蛋白质含量和稳定时间的互作值较小 ,分别为0 .4 2 %～ 2 .4 %和 0 .2～ 2 .2min。对优势效应大的细胞质类型 ,选择敏感的母本基因型配制杂种有利于提高品质。

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。

小麦K、V、T、CHA细胞质雄性不育类型的光合特性分析

利用2套同核异质的K、V、T、CHA型不育系及其保持系，对其不同生长发育时期的光合特性及光合产物的积累进行分析研究，探讨不同小麦雄性不育类型的胞质效应。结果表明：（1）叶绿素含量在各个材料中表现不同，K、V、T型不育系与保持系相差不大，也未表现出不良效应，CHA型抽穗期的叶绿素含量为2．368—1．253mg／g，较K、V、T型不育系及其保持系低0．668～1．719mg／g，差异显著，开花期后差距不断缩小，趋于一致；（2）K型不育系的Fv／Fm值大多保持在0．84以上，其他不育系及保持系多在0．77～0．84之间，其中ФPSⅡ也相对较高，而T型胞质类型的Fv／Fm值相对要低，在孕穗期仅为0．77～0．806，后期有所增加；（3）保持系从抽穗期到灌浆后期Pn值多在10以上，而K、V、T型3种不育胞质类型表现出负效应，尤其在灌浆后期差异显著。在抽穗期，K型不育系的Pn值较低，T型不育系的Pn值下降幅度最大，在灌浆后期降到1．45～1．9，显著低于K、V型的1．55～2．85，太911289CHA型不育系的Pn值较高而冀5418CHA不育系Pn值较低；（4）不同不育类型的光合产物积累存在～定差异，K、V、T型3种不育系的千粒重为29．1～37．82g，CHA型不育系仅22．73～23．51g，均低于保持系，在淀粉和可溶性糖含量上也有类似的表现，但是CHA型不育系蛋白质含量为19．13％-19．93％，高于其他类型不育系0．58％-3．08％，保持系最低，仅15．47％～15．38％，说明CHA造成的伤害对光合产物积累造成的影响要大于胞质效应；（5）不同基因型对细胞质的反应不同。冀5418不育系与其B系在光合速率及光合产物积累上的增减幅度小于太911289，说明后者对胞质反应较前者敏感。

小麦遗传型与生理型雄性不育花药蛋白质双向电泳分析

为了研究小麦雄性不育蛋白表达机制，以具有异质同核的3个亲本：即遗传型不育系ms（S）-西农1376、对应的保持系（A）-西农1376和生理型（化学杀雄剂SQ-1诱导）雄性不育系ms（A）-西农1376为材料，利用IEF／SDS-PAGE凝胶电泳技术，对发育到单核后期的花药全蛋白特异性进行了比较分析，得到320～350个清晰的蛋白点。结果表明：遗传型和SQ-1诱导的生理型不育系蛋白质图谱与正常保持系在蛋白质（多肽）表达量上存在一定的差异，同时发现有几种蛋白质的表达有明显的特异性，两个不育材料2D胶上共有几个明显的特异蛋白点，而在保持系中未发现；两个不育材料又分别具有自己的特异蛋白表达，不育机理不同；比较分析可知，不育系中某些蛋白的表达受到了抑制，并开启了与花药败育有关的特定蛋白的表达，可能使物质能量代谢受阻导致雄性不育的发生。

小麦雄性不育系BNS及其杂种F_1的育性分析

为探讨小麦雄性不育系BNS在小麦杂种优势利用中的应用价值,采用BNS分期播种、F1正常秋播的方法,对其育性表现进行了分析研究。结果表明：（1）正常或稍早秋播时BNS表现高度不育,国内、国际法自交结实率分别为0.23%-1.77%、0.27%-4.06%,晚播时不育转换成可育,临界播期为10月17日;（2）BNS年际间不育性遗传稳定,且雌蕊活性正常,极易接受外来花粉,国内、国际法饱和授粉结实率分别为79.94%-85.26%、93.58%-100.20%;（3）BNS花粉碘染为圆败型,F1花粉碘染有典败、染败和正常三种类型;（4）BNS不育系具有可恢复性。32个F1代中,有3个组合的国际法结实率〈5%,花粉败育率达96%以上,29个的自交结实率为6.28%-156.57%（国际法）,其中BNS/SN055525的恢复度最高,国内、国际法结实率分别为95.85%、156.57%,花粉败育率仅为2.02%,结实正常。综上所述,BNS具有早播或正常播不育、晚播可育的特性,且不育性能够稳定遗传,在常规品种（系）中可筛选出高恢复度的恢复系用于杂交制种。

粘、易、偏型非1BL/1RS小麦雄性不育系育性恢复性研究

以粘、易、偏型非1BL/1RS不育系ms(kots)-90-110、ms(var)-90-110和ms(ven)-90-110为母本,一些优良小麦品种(系)为父本,广泛进行测交和育性恢复性分析,结果表明:(1)粘、易、偏型非1BL/1RS不育系不同于相同细胞质背景下1BL/1RS易位型不育系,突出地表现为:不育性稳定,恢复源广泛,高恢复度恢复系在普通小麦中占较大比例,且F1育性变异幅度小,变异系数低,并可将二者视为选择优良恢复系的辅助指标(2)粘、易、偏型非1BL/1RS不育系完全克服了同质1BL/1RS不育系产生单倍体的缺点,不育系和测交F1无单倍体产生;(3)粘、易、偏型非1BL/1RS不育系持有的易恢复性特点,为常规育种的最新成果直接应用于杂种小麦组配强优势组合创造了极有利条件。

小麦K型不育系育性恢复基因的遗传分析

选用K型不育系豫麦3号、S43及其相应的保持系,与恢复系豫麦2号和豫麦49组配了不育系//保持系/恢复系、不育系//不育系/恢复系和不育系/恢复系//保持系三种回交群体,对小麦K型不育系育性恢复基因进行了遗传分析。结果表明,不同恢复力的恢复系携带的恢复基因对数不同,恢复力较强的豫麦2号携带2对主效基因,恢复力较低的豫麦49仅携带1对主效基因。此外,还有微效基因对育性恢复起作用,这种基因不仅存在于恢复系中,也存在于不育系(保持系)中。在K型细胞质背景下,不携带恢复基因的雄配子的传递率很低,而雌配子传递正常。

Rht12矮秆基因在不育系繁殖中的应用研究

为了解决小麦矮秆不育系的繁殖问题 ,使半矮秆杂种小麦尽快投入生产应用 ,利用中国农业大学从德国引入的 Rht1 2矮秆系与江苏省小麦推广品种杂交和回交 ,育成了适合江苏省南部种植的Rht1 2矮秆系及其 T型细胞质雄性不育系。由同一品种转育的 Rht1 2矮秆系 ,其株高变动于 50～ 90 cm之间 ;不同株高的 Rht1 2矮秆系可以配制出不同株高的杂种 F1。在拔节期至孕穗期喷施 50～ 1 0 0 mg/ kg的赤霉酸溶液 ,可以使 Rht1 2矮秆系的株高显著增加。在不育系种子繁殖区内 ,喷施 50 mg/ kg的赤霉酸溶液 ,保持系株高由 65cm增加到 90 cm,不育系植株的异交结实率由对照的 2 0 .2 %增加到 60 .4 % ,从而显著地提高了不育系种子产量。株高的差异也能在收获时防止保持系种子混入不育系中 ,从而可以确保不育系种子的纯度。本文还讨论了如何解决 Rht1

光敏小麦雄性不育系A31的育性变异及遗传研究

通过不同生态点的育性试验,观察了光敏小麦雄性不育系A31的育性变异,并结合各试验点的光温条件,分析了A31在7个不同生态点的自交结实率。结果表明,A31雄性育性随日长增加有明显的下降趋势,日长是影响其育性的主导因素,在相近日长条件下,温度对A31育性也有一定的影响;A31育性转换的临界日长约为14.5h。对光敏雄性不育系A31与恢复系1376杂交F2分离群体育性的研究表明,582株F2分离群体的平均结实率为42.16%,变异范围为0～86.67%,由于受异源胞质的影响,F2群体中可育株的平均自交结实率低于恢复系1376的平均结实率。卡方测验表明,F2群体的育性分离符合1对基因的分离比例,所以A31光敏育性可能是由1对基因所控制。

粘类非1BL/1RS小麦雄性不育系恢复性遗传规律的研究

系统考察了粘、易、偏和二角型4种异质非1BL/1RS小麦雄性不育系的育性恢复性,结果表明: 1 供试4种异质非1BL/1RS小麦雄性不育系均属易恢复、易保持不育类型; 2 以4种异质非1BL/1RS不育系为母本与同一父本或不同父本测交,其F1平均结实率与单株间结实率的变异系数呈显著负相关; 3 4种异质非1BL/1RS小麦雄性不育系,各自不育细胞质源对杂种F1的平均结实率影响程度不同,但不育胞质间恢复度差异不显著; 4 4种异质非1BL/1RS小麦雄性不育系,虽然育性载体相同,但粘、易型的育性位点、偏型育性位点和二角型育性位点各自在同一连锁群中的位置可能不同; 5 4种异质非1BL/1RS不育系和恢复系基因除主效育性基因外,亦在不同核型中存在有不等量的育性微效基因和抑制基因,其组成形式和杂交后的结合方式是粘类不育系育性恢复度高低的主要判别.

YS型小麦温敏雄性不育系A3017育性相关基因的SSH分析

以人工气候箱控温条件下YS型小麦温敏不育系A3017的不育幼穗和可育幼穗为材料,分别构建了不育和可育条件下基因特异表达的抑制消减杂交cDNA文库.在两个库中分别随机挑选100个阳性克隆进行测序,经BLAST序列比对分析,共获功能已知的EST 78条.比较发现,不育条件下与细胞质相关的基因表达数量(63.4%)远高于可育条件下的基因数量(35.1%),参与蛋白质合成、蛋白质修饰/加工/储藏、转运和信号传递过程基因的比例也均高于可育条件下的,而参与能量代谢过程基因的比例则明显偏低.分析认为,在不育和可育条件下的基因表达差异可能是导致温敏雄性不育系育性变化的关键,这为进一步从分子基础上揭示YS型小麦温敏雄性不育系育性转换机制奠定了基础.

YS型小麦温敏不育系育性转换基因的cDNA-AFLP分析

对YS型小麦温敏雄性不育系A3017不育与可育条件下不同发育时期的幼穗提取mRNA,进行cDNA- AFLP表达差异分析,64对引物组合获得差异片段1160个。统计分析表明,单核期表达的差异片段数最多,认为这一时期是育性转换的关键时期。对其中12个在不育或可育条件下表达的差异片段进行同收、克隆、测序,经 BLAST序列比对分析表明,可育条件下的4个EST与物质转运和能量代谢过程的铁转运蛋白1和ATP合酶α亚基,基因表达调控的反转录转座子跳跃多聚蛋白和转座子相似序列同源。不育条件下有5个EST与细胞内信号传导的ZCCT转录因子和光敏色素蛋白,基因表达调控的转座酶、染色体浓缩因子和亮氨酸富集蛋白的编码基因同源。结果表明YS型小麦温敏雄性不育系A3017的育性转换与细胞内基因表达调控、物质和能量代谢及信号传导过程有关。