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,但不育胞质问恢复度差异不显著;(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。     

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不育系安全克服了同质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。     

APAGE技术在小麦细胞质雄性不育系选育中的应用研究

利用大量小麦亲本材料和优良品种(系)与具有粘果、易变、偏凸和二角山羊草细胞质的小麦雄性不育系杂交,筛选出一系列保持系。利用APAGE(酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳)技术对其进行了醇溶蛋白电泳图谱分析,发现大部分保持系表现出1BL/lRS易位系的1RS醇溶蛋白标记位点GldlB3。利用细胞学镜鉴,发现含有GldlB3标记位点的保持系均只含有两个随体,而不含有GldlB3标记位点的保持系均含有4个随体,证明了GldlB3标记位点与两个随体数的一致性。粘、易、偏型不育系育性基本表现一致,而二角型不育系除了与前3种不育系具有相同的保持系以外,对某些小麦品种(系)还表现出育性特异性。同时还讨论了ANGE技术在快速筛选小麦细胞质雄性不育保持系中的作用,为非1BL/1RS不育系的选育提供了必要的手段。     

几类异质1BL／1RS小麦雄性不育系诱导孤雌生殖性的研究

系统调查了4种异质（即偏凸,粘果,易变和二角山羊草细胞质）1BL/1RS小麦雄性不育系与其一系列异质同核系,同质异核系,异质异核系杂交,回交世代诱导孤雌生殖性的遗传变异规律,染色体分裂行为和对外表现特点,结果表明：1、异源细胞质与小麦1BL/1RS核型专一互作,有着消弱同源染色体配对,提高中期单价体细胞率的作用;2、特定细胞质背景下,专一核型内细胞单价体频率高低与诱导孤雌生殖性的频率直接相关;3、1BL/1RS易位染色体中易位片所存在系列差异以及1BL/1RS易位染色体外基因型背景不同,诱导孤雌生殖性的频率明显不同;4、提高或抑制不同杂交,回交世代间孤雌生殖频率,不育系母本或不同基因型父本有着同等重要的作用。选择最佳父母本组合杂交可明显提高或降低后代群体中的孤雌生殖性频率。     

几类异源细胞质1B/1R、非1B/1R型小麦雄性不育系育性恢复性的比较研究

利用具有粘果山羊草 Aegilops kotschyi 、易变山羊草 Ae.variabilis 、偏凸山羊草 Ae.ventricosa 和二角山羊草 Ae.bicornis 异源细胞质的粘、易、偏和二角型 1B/ 1R、非 1B/ 1R型小麦雄性不育系为母本 ,一些优良小麦品种 系 为父本进行杂交 ,就 4类异源细胞质 1B/ 1R、非 1B/ 1R型不育系的育性恢复性进行比较研究 ,结果表明 : 1 4类异质 1B/ 1R、非 1B/ 1R型杂种自交结实率均低于相应普质杂种 ,说明由于核质不协调 ,4类异源细胞质对不育系育性恢复表现出一定的负效应 ; 2 非 1B/ 1R型杂种自交结实率明显高于 1B/ 1R型杂种 ,并达极显著差异 ,说明恢复性除受异源细胞质影响外 ,还与核内染色体核型密切相关 ; 3 非 1B/ 1R型杂种恢复度均在 6 5 %以上 ,大于 80 %的组合占 6 0 %以上 ,且变异范围较小 ,有望进一步研究利用 ; 4 1B/ 1R型杂种恢复度不高且变异较大 ,与1B· 1B/ 1R杂合染色体在减数分裂过程中的异常行为密切相关 ;而非 1B/ 1R型杂种由于不含 1B· 1B/ 1R杂合染色体 ,减数分裂过程中染色体行为相对稳定 ,易恢复且恢复度高 ,很有实际利用前景     

二角山羊草细胞质小麦雄性不育系的育性特异性分析

利用大量小麦亲本材料和优良品种(系)与具有粘果、易变、偏凸和二角山羊草细胞质的小麦雄性不育系杂交,并对其杂交F1过氧化物同工酶进行了分析,结果表明：(1)二角山羊草细胞质与小麦核内的遗传物质组成两个不同的核质互作不育系统,粘、易、偏型不育系育性基本表现一致,而二角型不育系除了与前三种不育系具有相同的1BL／1RS保持系以外,对某些小麦近缘植物的杂交后代材料还表现出育性特异性。(2)粘、易、偏和二角型同核异质不育系5-1及其与V9125杂交F1过氧化物同工酶分析表明,粘、易、偏和二角型不育系5-1过氧化物同工酶带型基本表现一致,粘、易、偏不育系5-1与V9125杂交F1过氧化物同工酶带型基本表现一致,而二角型不育系5-1杂交F1过氧化物同工酶则表现出酶带减少变弱。     

两个育性相关基因在几类小麦雄性不育材料中的表达研究

以1B/1R类K型不育系K3314A及其保持系3314B,非1B/1R类K型不育系732A及其保持系732B,YS温敏雄性不育小麦A3017为材料,提取不同温度处理下各时期小穗的总RNA进行反转录,对AY914051和AY660990两个目标基因进行半定量PCR和电泳分析,测定其在小麦中的表达变化趋势,以分析其与这几种不育系的育性相关关系,探讨这几种不育小麦败育的关键发育时期。结果表明,除AY914051基因在2种保持系3314B和732B中表达量变化不大之外,其它均有明显差异;2个目标基因与这几种雄性不育系的败育有关,但与育性相关程度不同,不育系两个目的基因的表达受温度变化影响程度明显大于保持系。由实验结果推测,1B/1R类K型不育系、非1B/1R类K型不育系和YS温敏雄性不育系的败育关键时期为单核期或单核期至二核期之间;温度差异可能会导致YS温敏雄性不育系的育性相关基因表达时期错位,错位后的表达差异积累可能最终导致其败育。     

三例小麦细胞质雄性不育系线粒体DNA的扩增片段长度多态性分析

细胞质雄性不育是小麦杂种优势利用的重要途径,为了鉴定3例小麦雄性不育系的细胞质类型,对其线粒体DNA(mtDNA)进行扩增片段长度多态性(Amplified fragment length polymorphism,AFLP)分析。文中利用差速离心法和不连续蔗糖密度梯度超速离心法提取纯化小麦线粒体。结果表明:通过该提取方法获得的mtDNA,其质量和纯度能够满足PCR反应和遗传学分析。在64对选扩引物中,筛选到了4对特异性引物,其中引物E1/M7在ms(Kots)-90-110不育系扩增出3条特异条带;引物E4/M2在ms(Ven)-90-110不育系扩增出2条特异条带;引物E7/M6在ms(S)-90-110不育系中扩增出2条特异条带;引物E6/M4在ms(Kots)-90-110不育系中扩增出2条特异条带。这些特异引物可以用来作为鉴定具有粘果山羊草Aegilops kotschyi、偏凸山羊草Ae.ventricosa、斯卑尔脱小麦Triticum spelta 3类不育细胞质型小麦雄性不育系的细胞质分子标记,为研究小麦细胞质雄性不育机理奠定了分子基础。     

几类异质小麦雄性不育系育性恢复性的细胞遗传学研究

系统调查了4类异质(粘果、易变、偏凸、二角山羊草细胞质)1BL/lRS、非1BL/1RS小麦雄性不育系与其恢复系杂种F减数分裂中期Ⅰ出现单价体细胞频率,以及后期Ⅰ出现落后染色体和染色体桥细胞频率,并对中、后期染色体变异率与杂种F自交结实率进行了相关分析.结果表明(1)1BL/1RS型杂种在中期Ⅰ、后期Ⅰ染色体变异率要明显高于非1BL/1RS杂种;(2)4类异源细胞质在非1BL/1RS杂种中有着明显提高单价体细胞频率的作用;(3)在1BL/1RS杂种中,1B@1BL/1RS杂合核型染色体联会松弛,对单价体频率的影响远大于异源细胞质的影响;(4)1BL/1RS型杂种自交结实率与中期出现单价体细胞频率不直接相关,而与后期出现落后染色体和染色体桥细胞的频率呈高度负相关;(5)非1BL/1RS型杂种在减数分裂中、后期染色体行为相对稳定,易恢复且恢复度高,很有实际利用价值.     

F型小麦雄性不育系花粉败育和恢保关系研究

F型小麦雄性不育系是一种新型"三系"小麦雄性不育系。为研究F型不育系的花粉败育特点并筛选其恢复源和保持源,采用I2-KI染色法观察F、BNS、T、K和V型不育系扬花期的花粉败育类型,并以F型不育系为母本与98个优良小麦品种(系)进行杂交,检测F1代自交结实率。结果显示:(1)F型不育系的花粉败育率高达95.63%。其中,染败型花粉比例最高,达到67.66%;圆败率为19.32%;典败率最少,仅为8.73%。(2)5种不育系中,F型与K型不育系的花粉育性特征最接近,其次是V型不育系。(3)98个组合F1的自交结实率(国际法)在100%以上11个,0%~10%有18个。(4)‘周麦16’、M510、‘西农815’、‘西农585’对F型不育系的恢复力极强,是其优良恢复系;‘天麦989’、‘存麦4号’、CY 5475、M460、‘12漯-1’和11GB02可通过回交培育成F型不育系的保持系。研究认为,F型不育系花粉败育彻底、稳定,在常规小麦品系中较易找到其保持源和强恢复力品系,是一种良好的新型不育系。     

几类异质易恢复小麦雄性不育系杂种籽粒品质研究初报

利用具有粘果出羊草（Ae.kotschyi),易变山羊草（Ae.variabilis),偏凸山羊草（Ae.ventricosa)和二角山羊草（Ae.bicornis)异源细胞质小麦雄性不育系（以下简称粘,易,偏和二角型）组配成不同组合的杂种小麦,研究这4种不育系对杂种小麦籽粒品质的影响。结果表明,由它们所配制的杂种小麦在蛋白质含量,湿面筋含量,沉淀值等性状上均高于具有普通小麦细胞质的相同核型杂种小麦,尤其粘,易型某些组合在湿面筋含量,沉淀值两性状上差异达到显著水平。因此,利用这4种不育系很有希望培育出优势,高产的杂种小麦。     

两类二角山羊草细胞质小麦雄性不育系的细胞学研究

对具有二角山羊草(Aegilops bicornis)细胞质的同质异核1BL／1RS型小麦雄性不育系ms(Ae．bicornis)-5-1和非1BL／1RS不育系ms(Ae．bicornis)一V9125进行了花药发育细胞学分析。幼穗染色体制片显示,1BL／1RS不育系ms(Ae．bicornis)-5—1减数分裂正常,非1BL／1RS不育系ms(Ae．bicornis)-V9125减数分裂期染色体排列不整齐,出现不正常的四分体和含微核的小孢子。花药发育的细胞学观察表明,1BL／1RS不育系ms(Ae．bicornis)-5—1表现为染败,花药各壁层的发育是正常的;BC3代的非1BL／1RS不育系ms(Ae．bicornis)-V9125表现为园败,且发生了药室合并现象,从细胞学角度证明了二角型小麦不育系存在两个核质互作不育系统。     

Structural and Expressional Variation Analyses of Mitochondrial Genomes Reveal Candidate Transcripts for the SV Cytoplasmic Male Sterility in Wheat (Triticum aestivum L.)

Common wheat (Triticum aestivum L.) is one of the most important crops,and intra-specific wheat hybrids have obvious heterosis in yield and protein quality.Therefore,utilization of hybrid wheat varieties offers an effective way to increase yield and nutrition.Cytoplasmic male sterility (CMS) systems are a useful genetic tool for hybrid crop breeding,and are ideal models for studying the genetic interaction and cooperative function of mitochondrial and nuclear genomes in plants (Schnable and Wise,1998;Hanson and Bentolila,2004).The breeding of hybrid wheat using male sterility caused by the cytoplasm of T.timopheevii has been studied since the early 1960's.But it is unsuccessful because there are some deficiencies in the practical application of this cytoplasm,including limited restoration resources,thin seeds,pre-harvest sprouting and lower germination rate (Wilson and Ross,1962).The Sv type of cytoplasmic male sterility (CMS-Sv) in wheat is general accessions for four types of CMS lines that were derived from four Aegilops species:Ae.kotschyi,Ae.variabilis,Ae.ventricosa,and Ae.bicornis.Based on the observation of alloplasmic lines produced in all possible combinations between 12 wheat nuclear genotypes and 47 cytoplasms of two related genera,Triticum (wheat) and Aegilops,Ogihara and Tsunewaki (1988) concluded that the D2-cytoplasm of Ae.crassa and its relatives,N-cytoplasm of Ae.uniaristata,and SV-cytoplasm of Ae.kotschyi and its relatives might be used as the alternative male sterile cytoplasm to replace the T.timopheevii cytoplasm for hybrid wheat breeding.Ikeguchi et al.(1999) proposed that spring-type hybrid wheat may be bred by combination of the 1BL-1RS chromosome and Ae.kotschyi cytoplasm with a new fertility-restorer gene discovered in a wheat variety Kitamiharu 48.Zhang et al.(1996) also proposed the use of CMS-Sv lines as the most effective male sterile cytoplasm.     

二角型非1B/1R 小麦CMS不育恢复体系的建立

通过对具有二角山羊草细胞质的1B/1R型小麦雄性不育系m s(A e.bicorn is)-5-1回交置换,获得了新型二角山羊草细胞质小麦雄性不育系m s(A e.bicor)-V 9125和m s(A e.bicor)-M 853.利用染色体制片、分子标记、原位杂交和酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳对其保持系V 9125和M 853进行分子细胞遗传学检测,并对其育性恢复性机理进行了初步研究.结果表明:(1)V 9125和M 853均为非1B/1R易位系.V 9125为小麦-簇毛麦易位系,m s(A e.bicor)-V 9125是二角山羊草细胞质与普通小麦核背景中簇毛麦外源染色体互作产生的一类新的核质互作不育系.(2)M 853为小麦-滨麦易位系,m s(A e.bicor)-M 853是二角山羊草细胞质与普通小麦核背景中滨麦外源染色体互作产生的一类新的核质互作不育系.(3)利用一些普通小麦品种(系)与这两个不育系杂交,m s(A e.bicor)-V 9125和m s(A e.bicor)-M 853仅与T 6-3杂交育性得到恢复,且恢复度较高,变异小,而与其它大部分普通小麦杂交F1表现雄性不育,且扬花期花药不外露.而m s(A e.bicor)-5-1与包括T 6-3在内的普通小麦品种(系)杂交F1育性得到不同程度的恢复.从而得出结论,二角山羊草细胞质与小麦细胞核的互作存在两个不同的不育-恢复系统.     

粘类小麦细胞质雄性不育系的RAPD分析

利用250条10-聚寡核苷酸随机引物对具粘果山羊草(Aegilops kotschyi)、易变山羊草(Ae.variabilis)、偏凸山羊草(Ae.ventricosa)和二角山羊草(Ae．bicornis)细胞质不育系及其保持系5-1的总DNA进行了RAPD多态性分析,其中31条引物对4种不育系及其保持系总DNA均无扩增,217条引物扩增条带完全相同。有2条随机引物在2种不育系之间有特异的扩增片段,其中引物S22在偏凸山羊草细胞质雄性不育系基因组DNA中扩增出分子量约为1600bp的特异带,引物S202在粘果山羊草细胞质雄性不育系基因组DNA中扩增出约1300bp特异带。线粒体基因组DNA的RAPD分析表明,4种不育系及其保持系mtDNA存在明显的差异。证明了S22—1600为偏凸山羊草细胞质不育系及其mtDNA基因组DNA的RAPD特异片段．S202—1300可能为粘果山羊草细胞质不育系及其ctDNA基因组DNA的RAPD特异片段。     

普通小麦三种细胞质雄性不育系线粒体DNA的比较研究

对细胞质分别来源于粘果山羊草（Ａｅ．ｋｏｔｓｃｈｙｉ）、偏凸山羊草（Ａｅ．ｖｅｎｔｒｉｃｏｓａ）、提莫菲维（Ｔ．ｔｉｍｏｐｈｅｅｖｉ）的３种普通小麦雄性不育系,其相应保持系和共有的一种恢复系的ｍｔＤＮＡ进行了ＲＦＬＰ比较分析。发现Ｋ型和Ｖ型不育系的ｍｔＤＮＡ在组织结构上不同于Ｔ型,说明Ｋ、Ｖ型不育系是有别于Ｔ型的两种新不育类型。Ｋ型、Ｖ型不育系的ｍｔＤＮＡ与保持系和恢复系显著不同,推测ｍｔＤＮＡ与小麦细胞质雄性不育性有关。实验同时发现Ｔ型不育系与其保持系的ｍｔＤＮＡ非常相似,对这种相似性的原因进行了讨论。