水稻农垦58同核异质雄性不育系的选育及其不育特性的研究

选用开花习性良好的农垦 5 8品种对粳选 2号同核异质不育系 (包括海南野败质型、矮秆野败质型、田东野稻质型、隆安野稻质型、冈比亚卡质型、印尼水田谷质型、Dissi质型、K5 2质型、红莲质型、BT质型、滇型和马协不育系等 12个不同细胞质来源的雄性不育系 )进行转育改造 ,经连续 5代回交选育 ,获得开花习性良好 ,异交结实率高 ,不育系稳定的农垦 5 8同核异质雄性不育性稳定不育系 12个 ,其中包括典败花粉型、圆败花粉型、染败花粉型和无花药型的不育胞质类型。农垦 5 8田东野稻质型不育系为无花药型的细胞质雄性不育类型 ,其无花药特性可以在后代中保持和传递。

小麦同核异质雄性不育系花粉发育的超微结构

对小麦８３（２１）３５核背景下三种细胞质雄性不育系（Ｔ，Ｖ，Ｋ）及保持系的花粉发育过程进行了超微结构研究，发现Ｔ型和Ｖ型不育系花粉败育前和败育中，液泡膜处于解体状态，细胞质和液泡间的有效分隔被破坏，液泡对细胞质的吞噬作用强烈，线粒体等细胞器解体或退化。Ｖ型不育系花药绒毡层内表面缺乏乌氏体分泌。在Ｋ型不育系花粉败育前，没有观察到线粒体、质体等细胞器结构方面的异常变化，但见到一种同心圆复合膜状结构以很高的频率出现。

水稻同核异质雄性不育系的选育研究

利用海南野败质型、红莲质型、日本ＢＴ质型、滇型、田东野稻质型、隆安野稻质型、Ｄｉｓｉ质型、冈比亚卡质型、印尼水田谷质型、矮秆野败质型、Ｋ型和马协不育系等１２种不同细胞质来源的雄性不育系，同１８个常规品种杂交，并经连续回交选育，于Ｂ７Ｆ１选育出了粳选２号和粳选６号细胞核和不同细胞质相结合的同核异质雄性不育系稳定系统２４个。研究结果表明，粳选２号和粳选６号同核异质雄性不育系中典败花粉型、圆败花粉型和染败花粉型细胞质不育因子的表达，可能分别受核内相对应基因调控，属于多种核质基因对应性互作关系。

水稻同核异质雄性不育系的细胞质遗传效应与细胞学研究

对所构建的7种水稻同核异质雄性不育系进行细胞质遗传效应研究,包括主要生长特性和农艺性状、与恢复系测配的影响以及花粉发育的细胞学观察。结果表明,7种同核异质不育系的播始历期为81～83d,剑叶长为25.10～29.40cm,穗长为21.45～24.30cm,株高为80.60～94.13cm,每穗粒数在163.2～222.1。与恢复系辐恢838和绵恢725进行测配,结果表明用绵恢725配组时,各组合的生育期为113～115d,剑叶长和剑叶宽2个性状与用辐恢838配组时类似。最主要的差别在株高、有效穗、每穗粒数、每穗实粒数、结实率和千粒重等几个性状。总体看株高明显下降,每穗粒数和实粒数显著增加,而结实率和千粒重多数不如用辐恢838配组的组合。用7种同核异质雄性不育系混合后与单一恢复系配组,在实践中是可行的。细胞学观察结果表明,同核异质雄性不育系花粉粒败育开始在单核期,92%以上为典败。花粉粒败育时,维管束的结构被彻底破坏。由此推断,所用的同核异质雄性不育系的败育应该同维管束的不正常发育有关,其败育机理应该是相同的。

水稻同核异质广亲和不育系细胞质效应的研究

利用同核异质广亲和不育系真系秋光 A,研究 3种不育细胞质对杂交稻 16个性状的遗传效应。结果表明 :(1)不育细胞质在结实率、每穗实粒、单株产量、株高 4个性状上表现显著的负效应 ,在抽穗期、千粒重 2个性状上表现显著的正效应 ,单株穗数、每穗总粒及 8个品质性状不育细胞质效应不显著 ,不育细胞质效应与相对效应的分析结果基本一致 ;(2 )不育细胞质遗传效应的大小与细胞质的可恢复性有关 ,BT型细胞质的可恢复性较好 ,细胞质效应较小 ,WA型细胞质最难恢复 ,细胞质效应最大 ;(3)品种间组合和亚种间组合的不育细胞质效应无显著差异 ,但杂种不育细胞质效应的大小与恢复系恢复力的强弱有关 ;(4 )某性状不育细胞质效应的大小和有无决定于该性状与育性性状的密切程度。

同核异质粳稻不育系特性比较

对由粳稻品种苏秋、六千辛转育成的2套同核异质不育系的不育性、可恢复性、开花习性及异交特性进行了鉴定,结果表明:1)BT型、HL型不育系花粉以染败为主,WA型不育系花粉以典败为主;BT型苏秋A和BT型六千辛A分别有0.06%和3.72%的自交结实率,不育性最不稳定。2)不育系的花粉败育程度影响穗颈伸出剑叶叶鞘的长度,败育越彻底,穗伸出度越短。3)BT型不育系的花时、花期与保持系最为接近;HL型不育系花时稍有滞后,花期相仿;WA型不育系花时明显滞后,花期明显拉长,开花不集中。4)BT型、HL型不育系的异交结实率无显著差异,但明显高于WA型不育系。5)BT型不育系的可恢复性最好,HL型不育系次之,WA型不育系最难恢复。提出了用HL型不育系部分替代BT型不育系的设想,以解决目前生产上杂交粳稻BT型不育系不育性不够稳定及细胞质单一的问题。

4个普通小麦同核异质系的遗传特征研究

培育出具有D2型细胞质的普通小麦核质杂种可育系D2-CA8057，来源于D2型细胞质变异的不育系msD2-CA8057和来源于普通小麦CA8057细胞质变异的不育系msA-CA8057。研究了这4个普通小麦同核异质系的遗传特征，结果表明：（1）3种异细胞质对普通小麦的产量和品质性状具有较好的遗传效应，具有核质杂种优势利用潜力。（2）不育系msA-CA8057与msD2-CA8057具有不同的花药和花粉败育特征，前者花粉败育在单核晚期，败育彻底且无淀粉粒积累；后者花粉败育起始于单核晚期，败育期长且有部分淀粉粒积累。（3）不育系msD2-CA8057具有较好的育性保持与恢复特征，恢复源广、可恢复度高；不育系msA-CA8057的育性容易保持但恢复困难，主要是恢复源少，但存在恢复度高的恢复源。从不同侧面评价了异质系及新不育系的利用价值，讨论了细胞质变异的可能原因及花粉败育类型与育性恢复性能的相关性。

甘蓝型油菜两类细胞质雄性不育系花-角期形态和产量性状的比较

以同源保持系(M)为对照,研究了3套甘蓝型油菜化学诱导型雄性不育系(CIMS)与同核细胞质雄性不育系(CMS)花期-角期形态和产量性状的差异。结果表明:蕾薹期和初花期2次喷化学杂交剂SX-1后,CIMS叶面积缩小。CIMS株高在盛花期前比M系低,此后两者差距逐步缩小。CIMS的花蕾变轻变小,雄蕊缩短。CIMS的角果形状与M系无差别。CIMS的分枝部位、主花序长、主序角果数比M系低,而分枝数则增多。CIMS的根重和生物学产量更高,经济系数低,根冠比与M系无差异。在自然和人工授粉条件下CIMS与M系的结实性都无差别。与CMS相比,花期CIMS叶面积较小,株高在盛花期前比CMS低,差距而后加大。角果的长和宽、单个角果皮表面积和角果数均比CMS高,单株角果皮面积较小。分枝部位、分枝数、分枝角果数、主花序长比CMS低,而主花序角果数、主花序结角密度、主花序角果占全株角果数比例高。与CMS相比,CIMS的经济系数高,而生物学产量、根重和根冠比较低。综合CIMS和CMS系统的优势,认为培育"CIMS+CMS"复合型授粉控制系统具有重要意义。

龙特浦同核异质不育系的育性比较

选用 D2 97A(籼稻 Dissi细胞质 )、N.珍汕 97A(Oryza nivara细胞质 )、 - 32 A(印尼水田谷细胞质 )和龙特浦 A(野败细胞质 )为细胞质供亲 ,龙特浦 B为细胞核供亲 ,回交核置换育成 4个龙特浦同核异质不育系 (分别简称为 D特 A、N特 A、I特 A和 W特 A) .以此为材料 ,采用裂区设计 ,于 1995、1996年观察比较了它们在不同条件 (年份、播期、实生稻与再生稻 )下花粉的育性 .结果表明 ,同核异质不育系不育度在年份间、播期间、实生稻与再生稻间差异极显著 ,不同细胞质不育系间差异显著 ,其中 I特 A在各种处理条件下均表现出最高的不育度和最好的不育稳定性 .通过回交核置换技术培育新核质关系的同核异质不育系 ,可达到修饰改良育性的目的 .

玉米同核异质不育系小孢子发育的mRNA多态性分析

应用cDNA-RAPD技术分析了玉米同核异质不育材料在小孢子发育过程中花粉发育相关基因表达的差异。结果表明,在小孢子发育的相同时期,引物S330在48-2背景下的不同胞质之间存在差异,不同时期差异表现不一;引物S330在黄早四背景下的不同胞质之间未检测到差异,并且小孢子发育的3个时期表现一致。对同核异质不育系和同质异核不育系的比较发现,核背景对mRNA转录的影响大于细胞质,不育胞质T、C、S在48-2背景和黄早四背景下的差异表现不一。根据S330在48-2背景下的扩增结果,发现基于mRNA多态性的相似性比较结果与不育细胞质的败育特点及败育时期具有较好的一致性,即配子体不育类型与保持系的相似性高于孢子体不育类型,孢子体不育类型之间的相似性高于孢子体不育与配子体不育的相似性。

小麦粘类雄性不育系生化标记及小孢子细胞色素氧化酶同工酶研究

对4种同核异质小麦粘类非1BL/1RS雄性不育系、保持系和恢复系的幼苗叶片、乳熟期籽粒以及不育系、恢复系和F1小孢子发育四分体至三核期花药进行了细胞色素氧化酶(COD)同工酶聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)分析.结果表明:(1)幼苗叶片COD同工酶谱带可以标记4种不育系和保持系;乳熟期籽粒COD同工酶谱带可以将4种不育系、保持系及恢复系区别开.(2)COD在不育系小孢子败育时或败育之前(单核到二核期)酶量降低,而在三核期酶量升高.(3)相同胞质背景下引入不同核恢复基因或不同胞质背景下引入相同核恢复基因,F1小孢子COD同工酶谱带之间有差异.可以将不同发育时期COD同工酶谱带作为鉴别4种不育系以及不育系、保持系、恢复系(“三系”)的可靠生化标记.

四种细胞质六千辛A粳稻不育系育种利用特性的比较研究

对由粳稻品系六千辛转育成的4种细胞质的一套同核异质不育系的不育性、开花习性、异交特性及可恢复性进行了鉴定。结果表明:(1)包台(BT)型、红莲(HL)型、茶野(CL)型六千辛A花粉以染败为主,WA型六千辛A花粉100%典败;BT型六千辛A平均自交结实率为0.60%,生产应用的安全性较差;HL型、CL型六千辛A无自交结实现象,不育性较BT型六千辛A稳定。(2)不育系的花粉败育程度影响倒一节间长度,花粉败育越彻底,倒一节间越短,从而使穗伸出度和株高相应缩短;因此,WA型六千辛A表现包颈,而BT型、HL型、CL型六千辛A均无包颈。(3)WA型六千辛A开花不集中,花时明显滞后,花期明显拉长,异交结实率低;HL型、CL型六千辛A的开花习性及异交结实率与BT型六千辛A无显著差异,明显好于WA型六千辛A。(4)BT型六千辛A的可恢复性最好,HL型、CL型六千辛A次之,WA型六千辛A最难恢复;从BT型粳稻恢复系中可以筛选到HL型或CL型粳稻不育系的恢复系。HL型、CL型粳稻不育系较好地协调了育性稳定性、开花习性和可恢复性几方面的矛盾。因此,选育HL型、CL型粳稻不育系及其相应的恢复系,可能是解决目前生产上杂交粳稻BT型不育系育性不够稳定及细胞质单一问题的突破口。

不同核背景的玉米CMS系内源激素关系研究

采用两套同核异质系 ,研究了不同核背景和不同孢质内源激素含量与玉米CMS的关系。结果表明 ,不同核背景以及不同孢质的CMS之间内源激素含量有差异 ;较高的ABA和较低GA、IAA含量、特别是较低的GA3 /ABA、IAA/ABA浓度可能是花粉发生败育的一个重要原因 ;不育系中较高的GA3

不同类型恢复系对不同胞质六千辛A的育性恢复性研究

用4种细胞质的六千辛A及保持系六千辛B分别与六千辛R、16个粳型恢复系、14个籼型恢复系及1个广亲和恢复系轮回422配制141个F1组合,研究不同籼、粳稻恢复系对同核异质粳稻雄性不育系的育性恢复性。结果表明:在相同的六千辛B细胞核背景下六千辛R能正常恢复BT型六千辛A,但不能正常恢复红莲型、印水型和野败型六千辛A;16个粳型恢复系中,10个能正常恢复BT型六千辛A,1个能正常恢复红莲型六千辛A,没有一个能正常恢复印水型和野败型六千辛A;14个籼型恢复系都不能正常恢复BT型、红莲型、印水型和野败型六千辛A;轮回422能正常恢复BT型和印水型六千辛A。说明同一恢复基因对不同胞质不育系的育性恢复性不同,不育系的育性可恢性还受细胞核背景的影响;克服籼粳亚种间杂交F1植株的不育性,需要聚合广亲和基因和特定恢复基因。

水稻3种不育细胞质遗传效应的比较研究

利用粳稻品种六千辛、苏秋、苏蕾转育成的3套同核异质不育系研究不育细胞质在8个主要经济性状上的遗传效应。结果表明:①不育细胞质在结实率、每穗实粒、单株产量、株高4个性状上表现出显著的负效应,抽穗期、单株穗数、每穗总粒、千粒重4个性状的不育细胞质效应不显著。②不同不育细胞质的遗传效应存在差异,BT型不育系细胞质效应较小,红莲型不育系次之,野败型不育系细胞质效应最明显。因不育细胞质效应只表现在与不育性相关的性状上,选择可恢复性好的不育系与恢复力强的恢复系配组,可提高杂种F1的结实率,从而消除或减小不育细胞质负效应。

腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性对小麦K、V、T型不育系育性及籽粒形成的影响

为进一步探寻小麦不育系的不育机制和籽粒不饱满的生理机制,以冀5418核基因为遗传背景,对同核异质K、V、T型不育系叶片、幼穗和籽粒中的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase,AGPase)活性和淀粉积累量进行了动态观测,并与各自的保持系进行了比较。在雌雄蕊原基分化期,不育系幼穗中AGPase活性较保持系高9.33～27.94μmolg-1FWh-1,差异达极显著水平(F=133.81,P<0.0001);而在四分体期,不育系幼穗中该酶活性极显著低于保持系(F=13.97～75.20,P<0.0001),差异为4.27～7.44μmolg-1FWh-1。雌雄蕊原基分化期至四分体时期,不育系叶片中AGPase活性较保持系高7.39～80.77μmolg-1FWh-1,差异极显著(F=135.76～5454.28,P<0.0001)。不育系强、弱势粒中总淀粉、直链淀粉和支链淀粉积累量、AGPase平均活性、淀粉含量及直/支比均极显著低于保持系,且这些指标均表现为强势粒显著高于弱势粒。Logistic方程显示,不育系籽粒淀粉积累量的减少主要由淀粉积累速率降低引起;籽粒AGPase活性与淀粉积累速率显著或极显著正相关(r=0.4460～0.7150,P=0.0004～0.0487);灌浆期,叶片中AGPase活性与光合速率呈负相关(r=-0.28634,P=0.2823)。因此,雄性不育的可能原因是雌雄蕊原基分化期幼穗和叶片中AGPase活性高,幼穗发育所需能量供应不足;而四分体期幼穗AGPase活性低,影响花粉中淀粉积累。不育系对籽粒AGPase活性具有明显的不良胞质效应,降低ADPG供应水平,影响淀粉的积累,以及旗叶AGPase活性对净光合速率的不良影响,是籽粒不饱满的重要原因之一。

不同籼型败育胞质对水稻杂种F1主要性状的影响

将不同来源的籼型不育细胞质育成的6种同核异质雄性不育系,分别与7个不同的恢复系杂交组配成42个F1杂交组合,在相同核背景下比较不同籼型败育胞质对水稻F1主要性状的影响。结果表明:不育细胞质的遗传效应对着粒密度、有效穗、千粒重、穗粒数、单株产量性状有显著或极显著的影响。不育细胞质效应之间存在差异,表现为同一不育细胞质在不同性状上效应的差异和同一不育细胞质与不同恢复系核之间的互作效应的差异。

籼型杂交水稻品质性状的细胞质遗传效应研究——Ⅰ.稻米外观品质及氨基酸含量分析

选用6个同核异质雄性不育系和相应保持系与两个恢复系,按7×2不完全双列杂交组配成14个组合为材料,研究了粒形、垩白、氨基酸含量3项指标,结果表明:粒长、粒宽、粒厚、长/宽比、长/厚比、无垩白米率、垩白等级、17种氨基酸含量、必需氨基酸总量、氨基酸总量在同核异质及同质异核的不同组合间,均存在不同程度的差异。说明这3项指标不仅受到细胞核基因的控制,而且受到核质互作及细胞质基因的影响。

水稻新质型不育系“Y华农A”

水稻新质型不育系“Y华农A”的选育及应用荣获广东省2006年度科学技术奖一等奖。该项目由华南农业大学蔡善信研究员主持。1970年开始，从普通野生稻与栽培稻品种杂交，籼粳亚种间杂交，地理、生态远缘籼稻品种间杂交三条途径，创建各种细胞质雄性不育材料，转育同核异质不育系，研究不育细胞质对产量性状的遗传效应，筛选优良不育细胞质，培育新质型不育系和杂交稻。经过37年的探索、研究，首次发现籼稻雄性不育细胞质对产量性状的遗传效应优于野生稻，提出选育优良雄性不育细胞质的重点应在栽培籼稻品种中筛选的论点；首次证明华南晚籼迟熟品种“夜公”雄性不育细胞质对产量性状的负效应比野败小，是可以开发利用的优良的新型雄性不育细胞质；筛选出水稻优良不育细胞质——“夜公”，并以“夜公”为细胞质供体，育成新质（Y）型不育系11个，