高粱七种胞质恢保体系的创新与利用

通过6年10代南北育种,对征集的1000份国内外种质资源、育种试材进行大量测交育性鉴定,建立了A1至A7七种胞质恢保体系,进一步拓展和丰富了高粱杂种优势利用的基因型范围,培育出A1至A7七种胞质雄性不育系30多个系列和新胞质杂交种.通过对A1、A2、A3、A5、A6型五种胞质不育的育性恢复基因的遗传机制的研究,找到了A1、A2、A5、A6胞质不育恢复基因的差异和有许多共同恢复系和保持系的原因.研究并分析了A3胞质不育杂交种F2分离比率和A3不育系育性恢复基因的遗传方式,发现了A3胞质不育系小花不败育,培育出矮秆、穗大粒多、配合力强、育性又非常稳定的一批A3型不育系.找到了优点多、实用价值大、长期科学实践中难恢复的不育系--A3不育系的恢复系,进一步配制出A3杂交种并转育了一大批A3恢复系后代材料.     

几种小麦雄性不育系育性恢复性的比较研究

以三种小麦胞质雄性不育系(Q型不育系、T型不育系和 AL型不育系)与 13 个 Q型胞质恢复系进行杂交,以花粉碘染率为指标,比较研究了不同恢复系对不同不育系的恢复度。研究发现,尽管 Q型胞质恢复系本身育性正常,但它与Q型不育系杂交后所得 F1 代,育性有较大变幅,花粉碘染率 0.177 7~0.774 7。有些恢复系如QR3、QR3 37、QR30207等对AL型不育系、恢复系 QR2 143 对 T型不育系的恢复度(杂种花粉碘染率)较高,达0.85以上。在对供试恢复系对不同不育系的恢复度进行 t检验后发现,这三种不育系在恢复程度上无显著差别,说明它们可能是同类不育系,或者可能是所涉及的恢复系具有广泛恢复能力。在上述三种类型不育系中,QA92 8的可恢复程度偏低,其原因可能是其核遗传背景不同。     

普通小麦D2型CMS系的育性基因及其遗传特性

通过研究普通小麦D^2型CMS－育性恢复体系中育性基因的种类及其遗传特性。结果表明：（1）D^2型不育系具有较好的不育性保持与恢复特征,在一般的普通小麦品种（系）中具有广泛的恢复（基因）源、可恢复度高（恢复度超过50％的品种或品质占到33．61％）,也能较容易地转育出新的不育系（完全保持不育性的品种或品系占到25．21％）,这一特征明显优于现有T、K、V型等不育系。（2）D^2型不育系的不育性受核内不育基因和抑制基因控制,相应的核基因型分为Al（不育基因）、A2（不育基因＋抑制基因）两类;恢复纱的恢复性受核内主效恢复基因、微效恢复基因和抑制基因控制,相应的核基因型分为C1（主效恢复基因）、C2(驻效恢复基因＋微效恢复基因）、C3（微效恢复基因）、C4（主效恢复基因＋抑制基因）、C5（主效恢复基因＋微效恢复基因＋抑制基因）、C6（微效恢复基因＋抑制基因）6种。环境条件的变化对育性基因、尤其是微效恢复基因和抑制基因的遗传效应有不同程度的影响。D^2型不育有效杂交组合的模型为：A1＋C1`A1 C2、A2＋C2。（3）D^2型不育系等位恢复基因的遗传表现为不完全显性,非等位恢复基因的遗传表现出积效应,这正是强恢复系德育的理论依据之一。     

籼粳交新种质康丰A对稻瘟病抗性的遗传

康丰A是利用带有广亲和基因的籼粳亚种间杂交育成恢复系97gk419与恢复系明恢70杂交(恢复系×恢复系),所形成的胞质正常、雄性可育,而无恢复性的特殊变异新种质,再与野败胞质不育系连续回交转育成的具有特殊核遗传背景的新型水稻三系不育系。本研究通过接种不同地区的53个稻瘟病菌系,发现康丰A对华南稻区尤其是福建稻区的稻瘟病菌系具有广谱抗性。以康丰A(同型保持系康丰B)与普感品种丽江新团黑谷(LTH)杂交,获得杂交F1和F2,分别接种稻瘟病菌系81278、Guy11、FJ2009-66和98013A。接种鉴定和遗传分析表明,康丰A对4个菌系的抗性均由1对显性抗病基因控制。等位性测定表明,康丰A抗菌系81278的基因与已知抗病基因Pi-1、Pi-2、Pi-ta和Pi-3呈非等位关系,与Pi-ta(Pi-?)呈现连锁遗传,暂命名为Pi-kf1(t)。     

陆地棉新型核雄性不育系21A的初步研究

利用辐射诱变和回交育种成功培育出21A雄性不育系,经遗传分析和等位性测验发现,该不育性受1对隐性基因控制,它与国内发现的msc1、msc2、msc3、msc74个陆地棉隐性不育基因彼此是非等位基因;采用NCⅡ遗传交配设计,用21A不育系作母本,5个常规棉品种作父本,配制杂交组合,对10个组合的F1产量和品质性状的竞争优势和配合力进行分析,结果表明,该不育系杂种优势明显,一般配合力高,易于筛选优良的杂交组合,在生产优质杂交种方面具有很大的利用价值。     

叶绿体基因组的翻译产物与细胞质雄性不育性

本实验通过对叶绿体基因组翻译产物的分析,发现高粱3197 A不育系及其核代换系白马丁A和遗3 A不育系均比保持系(3197 B)多1个52,000道尔顿的变异多肽。而细胞质来源不同的粒息A不育系除52,000道尔顿多肽外还有1个特有的80,000道尔顿变异多肽。小麦T型不育系具有1个54,000道尔顿的变异多肽。甜菜不育系与保持系无差异。这说明某些作物的细胞质雄性不育性与叶绿体遗传系统有关。在高粱恢复系和F_1叶绿体蛋白质中发现三种特有的多肽。它们是由核基因编码的,这可能是恢复基因的产物。由于恢复基因的作用,在F_1恢复育性的同时其叶绿体变异多肽的合成也受到了强烈的抑制。这进一步证明了不育性与叶绿体的联系。     

高粱恢复可育基因的非配子融合转移及其后代表现

在同一受精卵中,同时研究三系育性遗传物质之间的相互作用及其表达情况,对于植物雄性不育机理的认识是重要的,如用一般的“(不育系×保持系)×恢复系”的方式是不能实现的。我们采用了把失去受精能力的高粱恢复系5号花粉匀浆涂于母本不育系3197A的柱头上,然后授以保持系3197B的新鲜花粉的方法,使恢复系花粉匀浆参与不育系×保持系的授粉过程,成功地获得了具有3197A、3197B和恢复系5号三者遗传特性的后代,达到了恢复系雄性可育基因通过非配子融合转移的目的。本试验不但为研究植物雄性不育的本质和寻找父本花粉恢复基因的载体创造了条件,而且在育种方法上,为转移某些特异的有益基因,开辟了一条新途径。     

全基因组小麦PPR基因家族鉴定及表达分析

旨在筛选对二系杂交小麦杂交种具有育性恢复功能的PPR(Pentatricopeptide repeats)基因,以期进一步研究PPR基因的功能及调控机制。通过对小麦全基因组数据进行生物信息学分析,获得了1 351个小麦PPR成员,并对该基因家族进行了染色体定位与分布分析及进化树构建。通过与已报道的水稻育性恢复基因进行同源比对分析,候选了23个育性恢复相关PPR基因。进一步对高、低2种不同类型恢复系、不育系及杂交种减数分裂期幼穗取样,对23个育性恢复相关PPR基因进行实时荧光定量PCR表达模式筛选鉴定。结合结实率等重要农艺性状表型分析发现,4个PPR基因在高恢复系杂交组合中表现出了明显的超亲表达模式,相应地,这4个基因在低恢复系杂交组合中基本呈现低亲的表达模式。初步确认了4个可能参与调控二系杂交小麦杂交种的育性恢复基因。     

水稻广亲和性和胞质雄性不育恢复性的遗传分析

对经花培育成的广亲和恢复系ＴＧ７、ＴＧ８的遗传分析表明：ＴＧ７、ＴＧ８均带有１对广亲和基因,与ＣＰＳＬＯ１７、０２４２８的广亲和基因等位。广亲和基因与雄性不育恢复基因表现为独立遗传,野败型（籼）和滇－Ｉ型（粳）不育胞质的育性恢复基因非等位。ＴＧ７和ＴＧ８分别带有２对野败不育胞质和１对滇－Ｉ型不育胞质的恢复基因,分别来自亲本明恢６３和ＣＰＳＬＯ１７。     

籼型三系杂交水稻稻曲病抗性遗传研究

用抗稻曲病三系不育系与抗和感稻曲病的恢复系配组,研究杂交水稻抗稻曲病不育系的胞质效应和恢复系稻曲病抗性遗传。结果表明,杂交水稻抗稻曲病不育系无胞质效应,抗病不育系与感病恢复系所配组合的杂种一代均表现感病。杂种F1的稻曲病抗性主要受核基因控制,其遗传表达特征有：抗性显性、抗性不完全显性和抗性隐性三种类型,恢复抗性遗传为显性和不完全显性的频率占81.25%。F1稻曲病病穗穗率、病情指数、平均每穗病粒数和病穗最高病粒数与恢复系相对应的稻曲病病情指标极显著相关,相关系数（r）分别为0.898**、0.868**、0.901**和0.569**;杂种F1与恢复系之间的?稻曲病病情指标极显著相关。创制和筛选出HA188、HA197、HA198等抗稻曲病恢复系新种质。讨论了杂交稻稻曲病抗病育种。     

红麻野败型CMS胞质SNP分子标签的发掘

利用同源克隆的方法,克隆了红麻野败型CMS胞质SRAP标记位点Me14上游的侧翼序列,并采用RT-PCR方法研究该位点的表达。结果表明:(1)红麻不育系P3A和保持系P3B的mtDNA在Me14结合位点处存在1个G/A SNP位点;HpaⅡ内切酶可特异性酶切以保持系P3B扩增获得的E1纯化片段,而不育系P3A的E1纯化片段不能被酶切。(2)对红麻的9对不育系/保持系、5个恢复系和F1杂交种在该SNP位点的分析发现,以保持系和恢复系总DNA为模板扩增获得的E1纯化片段均可为HpaⅡ内切酶特异性酶切,而不育系和F1杂交种的E1纯化片段不能被酶切。(3)RT-PCR结果表明,E1片段对应基因在不育系P3A和保持系P3B中的时空表达模式无差异,在GenBank中也没有与E1相匹配的蛋白序列。研究表明,该研究发掘的红麻CMS胞质SNP标记位点处,不育系的mtDNA存在点突变,该标签并非具有嵌合阅读框的不育基因。     

K、V、T型小麦细胞质雄性不育系叶绿体DNA的SSR分析及RuBP羧化酶活性比较

为了探讨小麦细胞质雄性不育(CMS)与叶绿体DNA(cpDNA)的关系,揭示CMS机理。以2套K、V、T型同核异质不育系(A)及其保持系(B)‘太911289’和‘冀5418’、育性恢复的F_1和各自的质供体粘果山羊草(Aegilops kotschyi)、偏凸山羊草(Aegilops ventricosa)、提莫菲维小麦(Triticum timopheevii)为试验材料,利用cpSSR引物对小麦cpDNA进行比较分析,筛选出代表不同胞质不育系的引物,探讨CMS与叶绿体的关系;同时测定由叶绿体DNA与核DNA共同编码的RuBP羧化酶的活性,为小麦K、V、T雄性不育类型的应用提供理论依据。结果表明:(1)K型、V型、T型不育系与保持系的cpDNA之间均呈现多态性,且不同的细胞质之间存在特异片段,这从DNA水平上提供了3类不育系胞质来源不同的证据,并分别找到5对和7对可以鉴定V型和T型不育系的特异引物。(2)除K型‘冀5418’与其胞质供体的cpDNA出现差异外,不育系与其胞质供体的cpDNA没有差异,而且不育系与其育性恢复的F_1代cpSSR扩增片段之间也没有差异,很好地遗传了其母本性状。(3)在起身期和开花期,不仅2套不育系的RuBP羧化酶活性显著高于保持系,且在不育系与恢复系杂交的F_1中,随着育性的恢复其RuBP羧化酶活性高于保持系而低于各自不育系;而在拔节期的不育系与保持系之间、不育系之间、以及F_1代与不育系和保持系之间的RuBP酶活性大小没有显著差异。这可能与拔节期主要是营养生长有关系。     

玉米CMS—S材料雄花育性不稳定性与线粒体S类质粒相关性的研究

田间鉴定了4套玉米CMS-S的同质异核杂交种和不育系的雄花育性表现。发现在保持型F_1群体中有育性部分恢复的不稳定现象。检测它们的线粒体DNA,发现均有游离态的S_1、S_2,类质粒存在。分离恢复型和育性部分恢复的近等基因型F_1植株的线粒体主DNA,经EcoRI等5种核酸内切酶酶切后,与S_1分子探针杂交,均未发现任何带型差异。正常胞质系与不同来源的S胞质不育系的线粒体主DNA经5种内切酶酶切后,与S_1分子探针杂交,带型存在明显差异。而各S胞质不育系之间的带型无差异。结果表明,所研究的CMS-S材料的育性不稳定现象可能与胞质基因无关。     

^60Co—γ射线诱导的小麦T型雄性不育系育性恢复突变

用~(60)Co-γ射线诱导小麦T型雄性不育系T小偃4号A、T郑引1号A均获得了农艺性状优良、恢复力强的恢复系。育性恢复突变是涉及一个或少数几个位点核基因的显性突变。利用性状优良的T型不育系诱导育性恢复突变是选育恢复系和发掘恢复源的有效途径。     

叶用芥菜细胞质雄性不育系0912A的胞质效应和杂种优势分析

通过异地多代的育性鉴定及花器形态观察来调查叶用芥菜细胞质雄性不育系0912A的不育性及结籽能力;同时分别以不育系0912A和其保持系0912B为母本,与5个典型叶用芥菜自交系配成10个同核异质的杂交种,以研究hau胞质的胞质效应并测定杂种优势.结果显示:该不育系败育彻底稳定,不育株率和不育度均为100％,有正常的结籽能力;不育系杂种一代与产最相关性状的杂种优势明显,但品质性状无优势;hau胞质在单株重上的负效应较明显,在其他性状上的负效应相对较弱,但hau胞质组合F1的单株重杂种优势依然显著,且胞质效应受杂交父本核影响,通过选择合适的杂交父本配组,细胞质的负效应可以减轻或消除.     

D^2型小麦细胞质雄性不育系及其保持系和恢复系线粒体DNA的比较研究

ｍｓＤ２－ＣＡ８０５７是新育成的具有粗厚山羊草（Ａｅ．ｃｒａｓａ,６ｘ）胞质的Ｄ２型小麦细胞质雄性不育系。采用ＲＦＬＰ和ＲＡＰＤ方法对该不育系及其具有普通小麦（Ｔ．ａｅｓｔｉｖｕｍ）胞质的保持系ＣＡ８０５７和恢复系保－７６９－２２－６的线粒体ＤＮＡ进行分析和比较,发现该不育系的线粒体ＤＮＡ组织结构明显不同于其保持系,也不同于其恢复系。Ｓｏｕｔｈｅｒｎ结果表明,该不育系线粒体基因组在ａｔｐＡ、ａｔｐ９、ｃｏｂ和ｃｏｘⅡ基因上或附近具有显著的组织结构差异。ＲＡＰＤ分析证实了这一点。相反,ＲＦＬＰ和ＲＡＰＤ结果都表明保持系与恢复系之间线粒体基因组结构非常相似。这支持了该不育系的胞质遗传特点来源于与普通小麦胞质差异较大的野生型胞质的事实。推测这种胞质差异与育性有关     

玉米雄性不育胞质鉴定与分类问题的探讨

供试材料包括35个已知其不育胞质所属类群的不育系、17个待鉴定不育胞质类型的品系、200个用这些不育系和不同自交系测交的杂交种。研究结果表明,这些不育系对小斑病T小种毒素的反应、育性的表现和遗传及对环境条件的反应是不同的。在试验研究资料的基础上,提出了一种简便准确的玉米不育细胞质综合鉴定分类方法。     

作物雄性不育性在育种中的应用概评

概述总结了作物雄性不育性的类别与遗传特点。雄性不育性的遗传机理涉及细胞质遗传的现象,目前已初步探明玉米C群不育系的胞质基因可能是atp6-c,芝麻不育胞质基因拟为atpA。雄性不育化杂交种在实践中主要应用于玉米、水稻和蔬菜中。尽管现有近交理论、DNA甲基化效用、水稻胞质与核不育系遗传等理论提出,雄性不育化育种的基本理论尚需进一步探讨。在雄性不育化育种技术上,要逐步解决难点作物,如小麦、荞麦、菜豆等的不育化育种问题。     

萝卜细胞质雄性不育恢复基因的RAPD标记

以萝卜恢复系9802和不育系9802A配制杂交组合,并以174株个体组成的F2分离群体作为恢复基因的标记群体.以分离群体的不育株和可育株分别建立不育池和恢复池,利用100个RAPD引物对两池间的多态性进行研究.分析表明引物OPC6在两池间扩增出稳定的多态性差异.经连锁分析,证明标记OPC61900与萝卜细胞质雄性不育恢复基因连锁,遗传距离为11.6cM(Centimorgan).这个标记可应用于对育性恢复基因的标记辅助选择.     

红莲型杂交稻(红莲2号)及其骨干亲本的RAPD分析与鉴定

利用RAPD技术,从248个随机寡核苷酸引物（10－mer）中筛出18个引物对红莲型杂交稻组合红莲2号及其亲本（T－07A、T－07B、YD6－05）,另6个红莲型胞质不育系的骨干恢复和汕优63及其亲本共14份水稻材料进行分析。共检测到173个多态性标记。聚类分析结果表明：不育系与保持系间因核背景相似,遗传差异很小;杂种（F1）的基因型更倾向于恢复系;恢复系与保持系间遗传距离的相对较大,但各恢复系之间的遗传距离较小。利用这些标记能有效地地区交组合中不育系,保持系、恢复系和杂种（F1）。