研究揭示甘蓝显性雄性不育的遗传调控机制

中国农业科学院蔬菜花卉研究所甘蓝类蔬菜遗传育种创新团队克隆了甘蓝显性雄性不育基因Ms-cd1,揭示了该基因的遗传调控机制。研究结果阐明了甘蓝显性雄性不育形成的遗传调控机理,为甘蓝杂交制种提供了理论依据。相关研究结果发表在《自然-通讯》。

甘蓝显性雄性不育基因的延长随机引物扩增DNA(ERPAD)标记

获得了一个与甘蓝显性雄性不育基因连锁的延长随机引物扩增ＤＮＡ（ＥｘｔｅｎｄｅｄＲａｎｄｏｍＰｒｉｍｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｄＤＮＡ，ＥＲＰＡＤ）标记ＥＰＴ１１９００。ＥＰＴ１１９００是在与甘蓝显性雄性不育基因连锁的ＲＡＰＤ标记ＯＴ１１９００的基础上，通过逐步筛选３’端延长的随机引物的方法转化而成的稳定性和特异性都得到增强的新标记。这种标记的稳定性和特异性接近ＳＣＡＲ标记，但不需要克隆和测序。该方法首先根据ＯＰＴ１１的序列合成３’端添加Ａ、Ｔ、Ｃ、Ｇ４种碱基的４个引物，组成１０个引物对。以不育池为模板筛选出ＯＴ１１Ｃ＋ＯＴ１１Ｇ为唯一能够扩增长度与ＯＴ１１９００相同的一个片段的引物对。在此引物对基础上，又添加４种碱基得到８个新的引物，相互组合成１６个引物对。进一步以不育池为模板筛选出ＯＴ１１ＣＴ＋ＯＴ１１ＧＡ，在严格条件下，它可特异扩增长度与ＯＴ１１９００相同的一个片段ＥＰＴ１１９００。通过分离群体分析证实这一片段与ＯＴ１１９００处于同一位点。

一个用于甘蓝显性雄性不育基因转育辅助选择的SCAR标记

一个与甘蓝显性雄性不育基因连锁的RAPD标记OT1190 0 被转化为显性的SCAR(SequenceCharacterizedAmplifiedRegion)标记ST1190 0 ,它可用于甘蓝显性雄性不育基因转育辅助选择。

甘蓝显性雄性不育材料DGMS79-399-3不育性的遗传效应分析

采用两种不同的遗传分析模型，研究了甘蓝显性雄性不育材料DGMS79-399-3不育性的遗传效应。结果表明，运用GriffingⅡ的方法进行遗传效应的分析，就不育度而言，加性作用的方差占总的遗传方差为21．89％，而显性作用的方差为78．11％；广义遗传力为97．22％，狭义遗传力为21．23％。配合力的比较结果表明，5个不育亲本中，523-16的一般配合力最高，达3．17；特殊配合力最高的组合是606-7×102，达10．42。用6个世代联合分析的方法进行遗传规律的研究，结果表明，影响甘蓝显性雄性不育材料育性的最适遗传模型为-对加性-显性主基因＋加性-显性-上位性多基因模型（D模型），主基因的遗传率为82．03％～94．12％，微效基因的遗传率为0．14％-10．94％，两种遗传分析模型研究结果均表明：主基因的显性作用在不育性表达中占主导地位，但主基因的加性作用以及微效基因的影响也不可忽视。

谷子显性雄性不育基因Ms^(ch)的AFLP标记

利用雄性不育是实现谷子杂种优势利用最经济、有效的途径之一。为了寻找与不育基因Msch紧密连锁的分子标记,提高不育系的选育效率,本研究构建了Msch不育/可育近等基因系(NILs),通过对400对AFLP引物组合进行筛选,找到了与不育基因紧密连锁的两个AFLP标记(P17/M37224和P35/M52208),与不育基因的遗传距离分别是2.1 cM和1.4cM,而且位于不育基因的同一侧,标记间相距0.7 cM。这两个AFLP标记可有效用于分子标记辅助选择育种。

利用分子标记EPT11_(900)辅助甘蓝显性雄性不育基因转育

利用与甘蓝显性雄性不育基因（Ｍｓ）连锁的延长随机引物扩增ＤＮＡ（ＥＲＰＡＤ）标记ＥＰＴ１１９００对３３个甘蓝自交系的多态性进行了分析。ＥＰＴ１１９００主要分布在各种早熟甘蓝中，很少存在于鸡心类型或晚熟扁圆类型甘蓝中。该结果表明：它可用于辅助大多数鸡心型或晚熟扁圆类型甘蓝的Ｍｓ基因转育；ＥＰＴ１１９００在辅助两个甘蓝自交系回交三代及两个青花菜自交系回交一代的Ｍｓ基因转育中，预测的准确性超过９０％。

用显性雄性不育系配制的甘蓝新品种‘中甘16’、‘中甘17’

‘中甘 16’和‘中甘 17’系用显性雄性不育系配制的早熟甘蓝一代杂种 ,早熟性好 ,产值高 ,叶球紧实 ,近圆形 ,叶质脆嫩 ,适于我国北方及西南部分地区栽培。‘中甘 16’适于秋早熟栽培 ,定植到收获需 6 0～ 6 5d ,单球质量 1.4 4～ 1.4 8kg ,产量 4 5～ 6 0t/hm2 。‘中甘 17’主要适于春季露地栽培 ,同时可作秋早熟栽培 ,春季成熟期约 55d ,秋季约 6 0d ,单球质量 0 .95～ 1.2 7kg ,产量 52 .5～ 6 7.5t/hm2 。

甘蓝显性雄性不育基因CDMs399-3紧密连锁的分子标记

【目的】筛选与甘蓝显性雄性不育基因CDMs399-3紧密连锁的分子标记。【方法】以甘蓝显性核不育为不育源转育获得的芥蓝BC4分离群体226个单株为试材,利用SRAP、SSR技术结合集群分析法筛选与CDMs399-3紧密连锁的分子标记。【结果】获得8个SRAP、1个SSR和1个SCAR标记与不育基因连锁,最近的双侧翼标记ENA14F-CoEm7R和8C0909,连锁距离分别为0.53和2.55cM,并将侧翼标记ENA14F-CoEm7R转化为SCAR标记。【结论】本研究丰富了与CDMs399-3连锁的分子标记,获得多个紧密连锁的标记为该不育基因标记辅助转育和进一步精细定位奠定了良好的基础。

以显性雄性不育系配制的早熟秋甘蓝新品种‘中甘18’

‘中甘18’甘蓝新品种是利用显性雄性不育系DGMS01216为母本,自交系9610011为父本杂交而成,该品种早熟性好,秋季种植从定植到收获约55d,叶球紧实,圆球形,耐裂球,平均单球质量1.0kg左右,田间较抗病毒病。适于在我国北方地区作极早熟秋甘蓝栽培,也可在上述地区作早熟春甘蓝栽培。

外源植物激素对甘蓝显性雄性不育材料离体快繁的影响

以甘蓝纯合显性不育材料(DGMS)03-01Z608-1、04Z521-12、04Z-01Z126-1为试材,研究不同激素种类和浓度以及基因型对甘蓝纯合DGMS材料快速繁殖的影响。结果表明:04Z521-12、03Z-01Z608-1最适宜增殖的激素组成是:MS+6-BA 0.5 mg/L+NAA 0.1 mg/L,而04Z-01Z126-1最适宜增殖的培养基组成是:MS+KT 1.0mg/L+6-BA 0.5 mg/L;不同甘蓝DGMS材料在相同培养条件下,由于基因型的不同增殖系数有很大差别;圆球类型甘蓝DGMS材料04Z521-12增殖系数最高,尖球类型甘蓝DGMS材料03Z-01Z608-1增殖系数最低。

甘蓝显性雄性不育材料离体保存技术的研究

以甘蓝纯合显性不育材料(DGMS)03-01Z608-1、04Z521-12为试材,在18～20℃的环境条件下,研究不同的封口材料和方式、接种茎段类型及蔗糖浓度对甘蓝纯合DGMS材料离体保存的影响。结果表明:单芽茎段适合04Z521-12的保存,2～3芽茎段适合03Z-01Z608-1的保存;用封口膜+塑料膜封口可延长继代周期;7%和4%的蔗糖浓度分别可延缓04Z521-12和03Z-01Z608-1的生长;将保存后的材料转入新鲜的培养基中,98%以上的茎段均能恢复生长。

甘蓝显性雄性不育大规模制种获得成功

中国农业科学院蔬菜花卉研究所甘蓝育种团队经过30多年的艰苦努力，在甘蓝雄性不育育种技术研究方面取得了重要突破，特别是在甘蓝上首次发现显性雄性不育材料，研究建立了甘蓝显性雄性不育育种技术体系，

利用AFLP标记辅助甘蓝显性雄性不育高代回交系选择

以甘蓝显性雄性不育系DGMS79-399-3与优良品系02-12回交自交系为材料,利用远红外荧光标记AFLP技术及Li-cor基因测序仪对回交自交系不同基因型(MsMs、Msms和msms)材料进行AFLP连锁标记快速筛选,从512对引物组合中筛选出17个差异标记。利用这些差异标记在02-12回交8代群体中进行检测,其中11个为与显性核不育基因相连锁的AFLP标记,覆盖21cM;另外6个标记为与显性核不育基因不连锁的遗传滞留连锁群,跨越9cM。通过分析选择了其中3个单株为理想的雄性不育株,可用于进一步回交。

甘蓝显性雄性不育大规模制种获得成功

甘蓝显性雄性不育育种技术为国内外首创,是甘蓝育种技术上的一项重要变革,具有广泛的应用前景。中国农业科学院蔬菜花卉研究所甘蓝育种课题组经过30多年的艰苦努力,在甘蓝雄性不育育种技术研究方面取得了重要突破，

甘蓝显性雄性不育大规模制种获得成功

中国农业科学院蔬菜花卉研究所甘蓝育种课题组经过30多年的艰苦努力，在甘蓝雄性不育育种技术研究方面取得了重要突破，培植出一批优良甘蓝新品种，并获得了一代杂种规模化大面积制种的成功。2012年5月9～10日，蔬菜所组织了什蓝显性雄性不育系大规模制种观摩会。

几种类型甘蓝雄性不育的研究与显性不育系的利用

隐性不育材料83121ms，不育株率仅50％。黑芥胞质不育材料CMSN78091不育花不能完全开放，蜜腺小。萝卜胞质不育材料CMSR1409等及其转育后代开花结实性状不良，且低温下叶色黄化，以上3类不育材料在甘蓝实际育种中应用困难。改良的萝卜胞质不育材料CMSR29551等及其转育后代低温下叶色不黄化，在其转育后代中筛选出几份开花结实性状较好的不育系，但多代回交后不育系配制的F1杂种优势弱，应用有局限性。改良的萝卜胞质不育系CMSR3625等，植株性状、开花结实特性及配合力均较好，有较好的应用前景。显性雄性不育系不育性及经济性状优良，已配制出中甘16号和中甘17号两个优良杂种一代，并通过全国农作物品种审定委员会审定。

甘蓝显性核基因雄性不育与胞质雄性不育系的选育及制种

利用甘蓝显性核基因雄性不育材料DGMS79-399-3(79-399-3Ms)和引进的CMSR3625等改良胞质雄性不育材料作不育源,以优良自交系作转育父本,育成了一批不育性稳定、生长发育正常、配合力好的雄性不育系,配制出中甘16等6个甘蓝新品种。用雄性不育系进行规模化制种,每667m2生产杂交种种子40～50kg。不育系亲本可在隔离网棚用蜜蜂授粉繁殖,成本较低。杂交率比用自交不亲和系制种的高5%～8%。

芝麻显性细胞核雄性不育系内源激素、可溶性糖和淀粉含量变化

植物激素在花药发育过程中具有重要的调控作用。利用酶联免疫检测技术(ELISA),测定了芝麻显性细胞核雄性不育系叶片和花蕾中生长素(IAA)、脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)以及水杨酸(SA)含量的动态变化,分析了不同内源激素的平衡关系,同时比较了不育和可育株间的可溶性糖和淀粉含量差异。研究结果表明:1)在整个花药发育时期,不育株和可育株中的4种内源激素含量变化趋势明显不同,且含量差异明显;IAA含量的降低及ABA含量的提高可能与芝麻雄性不育的发生密切相关;2)不育株叶片中的IAA含量显著下降,JA和ABA显著上升;3)IAA/ABA、IAA/SA和IAA/JA在不育株和可育株间的变化趋势不一致,且差异很大,表明4种内源激素之间平衡关系受到破坏可能会影响到花蕾的正常生长发育;4)不育系花蕾中的可溶性糖含量、淀粉含量盈余,可能是导致雄性败育的原因之一。

大白菜显性核基因雄性不育性向紫菜薹的转育初报

根据复等位基因遗传假说 ,利用大白菜核不育系 9810 7 1作为不育源 ,以紫菜薹ZB3 为目标亲本 ,经过杂交、自交、兄妹交等转育手段 ,将雄性不育基因转育到紫菜薹中 ,获得紫菜薹“甲型”两用系。