异源细胞质小麦育种技术

采用核置换回交技术创制出新型异源细胞质小麦 ,通过对同质异核系、同核异质系的比较研究 ,证明部分异源细胞质对小麦产量性状、籽粒品质、耐盐性、抗病性等可以产生有益的遗传效应 ,其中以粗厚山羊草、节节麦、和偏凸山羊草的细胞质效应最好 .核质杂种优势的有无和大小因具体的核质组合和性状而不同 .培育成功优质、抗病、抗逆、异源细胞质小麦新种质 .粗厚山羊草细胞质小麦新品种在生产试验、示范、区域试验中表现突出 ,通过品种预审 .异源细胞质小麦遗传变异和利用的探讨对新品种选育和遗传学研究有重要价值 .     

“缺体回交法”选育普通小麦—山羊草异代换系的研究

利用从兰单体自交分离得到的5个自花结实的4D缺体小麦(映72180、块天选15等)作母本与11个山羊草(Ae.speltoides, Ae.sharonensis等)杂交,再以4D缺体为轮回亲本对杂种进行回交,借助于幼胚培养技术,获得了缺天选15×拟斯卑尔脱山羊草二体异代换系,缺72180×沙融山羊草单体异代换系。代换系生长发育良好,育性基本正常,表明山羊草的4S染色体能够补偿小麦缺失的4D染色体的功能。证明利用“缺体回交法”选育普通小麦—山羊草异代换系是有效的和可行的。     

小麦新型细胞质雄性不育类型的研究

从普通小麦中国春细胞核置换到小麦属和山羊草属不同细胞质的同核异质稳定系中,筛选出１０个全不育的细胞质雄性不育类型,对它们一些主要特性的研究结果表明：（１）各不育类型在小孢子败育埋藏和特点上无显著差异;但雄蕊心皮化频率因细胞质不同差异显著;（２）各不育类型的生长特性、抗病性、光合特性主要农艺性状等因细胞质不同具有不同的表现;（３）在供试的各不育类型中,拟斯卑尔脱山羊草、阿拉拉特小麦,野生二粒小麦和菇     

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.     

多子房性状应用于杂种小麦的研究Ⅰ.多子房性状基因和细胞质效应

利用单体分析和多亲本常规杂交 ,研究了小麦多子房性状基因遗传传递规律和细胞质效应。结果表明 :小麦多子房性状有显、隐性两种基因类别 ,均位于 6B染色体 ;粘果山羊草和偏凸山羊草细胞质对 F1杂合显性多子房性状具有抑制表达作用。多子房小麦对 K、Ven型不育系有着不同程度的育性恢复能力 ,恢复度变幅为 4.82 %～ 48.67%。     

小麦显性核不育基因

显性核不育突变是一种罕见的自然现象。迄今,人们只在小麦上得到了两例显性核不育突变。一是我国山西省太谷县农民技术员高忠丽在编号为223的小麦品系试验田里发现的天然突变体——太谷核不育小麦。另一例是美国人Maan等利用EMS处理属间杂交种得到的人工突变体——FS-6。太谷核不育小麦是普通小麦细胞质,雄性败育彻底,异交结实率高,而FS-6是粗山羊草细胞质,雄性败育不十分彻底,异交结实率较低。在应用价值上,我国发现的太谷核不育小麦远大于FS-6。小麦显性核不育材料只有接受异株正常可     

多子房性状应用于杂种小麦的研究：Ⅰ.多子房性状基因和细胞 …

利用单体分析和多亲本常规杂交,研究发小麦多子房性状基因遗传传递规律和细胞质效应。结果表明：小麦多子房性状有显、隐性两种基因类别,均位于６Ｂ染色体;粘果山羊草和偏凸山羊草细胞质对Ｆ１杂合显性多子房性状具有抑制表达作用。多子房小麦对Ｋ、Ｖｅｎ型不育系有着不同程度的育性恢复能力,恢复度变幅为４．８２％￣４８．６７％。     

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。     

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     

异源细胞质小麦耐盐性的研究

以粗厚山羊草（Ａｅｇｉｌｏｐｓ ｃｒａｓｓａ）细胞质小麦为材料,采用组织培养,水培、模拟盐池等方法,研究细胞质对小麦耐盐性的遗传效应,结果表明：粗厚山羊草细胞质可以不同程度地诱发小麦耐盐性产生变异。不同核质组合细胞质效应有一定差异,表现出特定的核质互作关系。部分异质系细胞水平与植株水平的耐盐性表现一致,特别是（Ａｅ．ｃｒａｓｓａ）－鉴２６的愈伤组织和幼苗的耐盐性表现均最突出。返青期和成熟期的鉴定结     

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。     

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。     

粘类非1BL/1RS小麦CMS基因定向选择及其育性特性的研究

对携有不同不育基因的4个粘类小麦雄性不育系进行了定向选择与鉴定,并对其育性特性进行研究,以选育更具应用价值的粘类非1BL/1RS小麦雄性不育系,推动三系杂交小麦的实际应用.结果表明:(1)根尖体细胞随体鉴定和A-PAGE技术分析筛选出的SP4、莫迦小麦为非1BL/1RS类型,其它供试不育系均属于1BL/1RS类型;(2)减数分裂及成熟花粉粒形态观察,粘类非1BL/1RS小麦雄性不育系其不育性是在整个配子发育过程中连续产生的,且在B型不育细胞质背景下,SP4和莫迦小麦的花粉细胞学形态与在K、Ven型2种不育细胞质背景下的不同,B型不育细胞质背景下SP4和莫迦不育系的花粉萌发率比K、Ven型不育细胞质背景下的花粉萌发率高;(3)以不同来源不育基因培育成的粘类K、Ven型非1BL/1RS不育系育性恢复性测定发现,SP4、莫迦小麦2种雄性不育系育性恢复性有一定差异,莫迦小麦不育类型育性恢复性高于SP4.     

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.     

光周期敏感细胞质雄性不育小麦的研究

选用我们创建的Ｄ＾２型细胞质与普通小麦品种,经多年回交核置换获得的１５种异质系在,不同发育期置于武汉不同光长条件下,并春播于哈尔滨自然长日条件下,抽穗时套袋自产,进行碘染花分观察,成熟后考察自交结实率等。     

二角型小麦雄性不育系育性恢复性的研究

以5个同质异核二角型小麦雄性不育系ms(bicor-8222,ms(bicor)-83(37)65,ms(bicor)-偃师9号,ms(bicor)-80(6)及ms(bicor)-90-110为基本材料,与一批优良小麦品种（系）及部分亲本材料为父本进行测交,获得211个组合,考察其F1育性,结果表明;（1）5个同质异核不育系,除二角型非1B/1R不育系ms(bicor)-90-110与二角型1B/1R不育系ms(bicor)-83(37)65,ms(bicor)-偃师9号之间平均恢复度差异显著外,4个1B/1R不育系之间平均结实率差异不显著;（2）对同一不育系而言,与不同恢复系测交,其恢复度呈现连续变异;（3）同型非1B/1R不育系较1B/1R不育系恢复度普遍高;（4）对同一恢复系而言,各不育系测交F1的恢复度差异显著。     

Breeding technology of alloplasmic wheat

Ｔｈｅｎｕｃｌｅｉｏｆｃｕｌｔｉｖａｔｅｄｗｈｅａｔｃｏｕｌｄｂｅｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄｉｎｔｏｃｙｔｏｐｌａｓｍｏｆｈｅｔｅｒｏｇｅｎｉｃｓｐｅｃｉｅｓｏｒｇｅｎｅｒａｖｉａｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎｂａｃｋｃｒｏｓｓａｎｄｏｔｈｅｒｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ,ｔｈｕｓＴｒｉｔｉｃｉｎａｅｅｘｈｉｂｉｔｓｗｉｄｅｇｅｎｅｔｉｃｄｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｃｙｔｏｐｌａｓｍ.Ｔｈｉｓｄｉｖｅｒｓｉｔｙｈａｄｂｏｔｈｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｎｄｂｒｅｅｄｉｎｇｖａｌｕｅａｎｄｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｉｎａｌｌｏｐｌａｓ…