小麦温敏不育系YM3314的温敏特性及育性转换

以YM型小麦温敏雄性不育系YM3314为材料,通过分期播种和剪穗再生分蘖的育性试验分析各播期材料的育性与对应发育时期的气象因子相关性,以揭示YM型小麦温敏雄性不育系的温敏特性及其育性转换温度条件.结果表明:YM3314秋播完全不育或育性有稍微波动,春播稳定部分可育;各播期材料的育性与孕穗期和抽穗期日平均温度呈极显著正相关,而与孕穗期的平均相对湿度呈显著负相关;孕穗前5日至抽穗后5日是YM3314育性转换的关键时期,该段时期日平均气温达到18.18℃以上表现部分可育,低于18℃表现不育.研究证实,YM3314具有温度敏感特性,育性转换的敏感时期在孕穗前5日至抽穗后5日,育性转换的临界温度约18℃左右,在二系杂交小麦研究中有重要的利用价值.     

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。     

小麦光温敏雄性不育系BNS育性转换与内源激素的关系研究

BNS是一种光温敏型小麦不育新类型,具有不育彻底、育性转换稳定等特性,对小麦杂种优势研究有重要价值。为研究内源激素在BNS育性调控中的作用,以秋播与春播BNS花粉发育的四分体期至三核期4个关键时期幼穗为实验材料,采用间接酶联免疫(ELISA)法分别测定了BNS不育和可育幼穗中生长素(IAA)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3)和玉米素核苷(ZR)4种内源激素的含量变化。结果显示:(1)BNS在陕西关中地区正常秋播雄性不育、早春播雄性育性正常。(2)单核期和三核期是BNS温度敏感期,单核期均温高于15.35℃、三核期均温高于18.64℃时,BNS育性发生转换,雄性不育度随温度升高逐渐降低。(3)BNS在敏感期响应外界温度,4种内源激素的含量发生显著变化,调控育性表达;单核期不育幼穗中IAA、GA3和ZR含量比可育幼穗低21.9%、33.6%和30.2%,ABA含量反而增加23.4%;三核期不育幼穗ABA和ZR含量分别比可育幼穗高59.7%和31.4%,GA3则低44.0%。(4)与雄性可育幼穗相比,BNS雄性不育幼穗在单核期的IAA/GA3、ABA/GA3值偏高;二核期IAA/ABA值较低;三核期的IAA/GA3、ABA/GA3值较高,IAA/ABA值偏低。3个时期的IAA、ABA和GA3比例失调,阻碍了小孢子正常发育,导致BNS雄性败育。研究认为:BNS在花粉发育的单核期和三核期对外界温度变化敏感,通过内源激素代谢调控自身育性转换。     

人工合成小麦CI184条锈病成株抗性基因的鉴定及分子标记定位

以硬粒小麦-粗山羊草人工合成小麦CI184、感病品种‘铭贤169’及其杂交组合的正反交F1以及CI184/‘铭贤169’F2、F2:3家系为材料,鉴定其条锈病抗性,对CI184条锈病抗性进行遗传分析;采用SSR分子标记技术和集群分离分析法进行多态性筛选,以F3抗病鉴定数据为依据,对CI184中条锈病抗性基因进行分子标记定位。结果显示:(1)CI184在苗期抗性鉴定中,对30种小麦条锈菌生理小种表现抗性,但对中国四川新出现的条锈菌生理小种V26表现苗期感病;在田间成株抗性接种鉴定中,CI184对中国流行的小麦条锈菌生理小种条中32、条中33、水源4、水源5、水源7和V26等表现出成株抗性。(2)CI184中条锈病抗性由隐性基因位点控制。(3)仅检测到一个控制条锈病抗性的QTL位点,位于1B染色体上Xgwm18和Xwmc626之间,暂时命名为Qyr.zz_1B,在四川和北京2个环境中可分别解释CI184中13.36%和18.07%的成株抗性贡献率。(4)Qyr.zz_1B位点的3个SSR标记和Yr15的1个SSR标记可以区分该位点与1B染色体上的其他抗条锈病基因,如Yr15、Yr24和Yr26/YrCH42。表明Qyr.zz_1B位点在小麦条锈病的抗病育种中具有潜在的应用价值。     

植物逆境胁迫抗性的功能基因组研究策略

植物对逆境胁迫抗性的功能基因组研究主要是寻找胁迫抗性位点在相关物种基因组中的保守位置,发现胁迫反应中的高度保守序列,确定植物胁迫反应的调控机理,进而得到植物对逆境胁迫抗性的关键代谢途径和其中的关键调控因子,为进一步选择用于改良植物对逆境胁迫抗性的关键基因奠定基础。本文从主要模式植物(苔藓类植物、复苏植物、盐土植物和甜土植物)、主要技术策略(基因的差异表达分析、基因表达序列标签、cDNA芯片技术。基因表达序列分析和基因敲除和突变体筛选分析)和生物信息学方法(数据分析的生物信息学方法设计到序列比较、比较基因组学、电子克隆)等三个方面对国内外植物逆境胁迫抗性的功能基因组研究策略作了全面综述。     

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。     

温敏不育系A3314在中国不同生态地点的育性表现

利用作者参与发明的ZL00105488．0专利方法选育的小麦温度敏感不育系A3314在中国元谋、杨陵、石家庄、互助、依安、贵阳、武威7个不同纬度地点种植的自交结实率,结合各点光温条件的分析表明：A3314在黄淮冬麦区、云贵冬麦区、西北春麦区、东北春麦区各点,按当地小麦生产正季播种均表现稳定雄性不育;而在黄淮和云贵冬麦区春播(夏播)则自交结实,适宜条件下自交结实率可达60％以上。说明该温敏不育系的雄性育性受温度的制约,而与日长无明显相关。根据A3314的育性表现,推测它在中国大部分小麦产区均可安全用于杂交小麦制种。     

人工合成抗纹枯病小麦新种质的鉴定

小麦纹枯病是影响我国小麦生产的主要土传病害。培育、推广抗纹枯病小麦品种是防治该病害最经济、有效的方法。普通小麦中抗源匮乏,严重制约抗纹枯病小麦育种的进展。为发掘人工合成小麦中纹枯病新抗源,本试验通过人工接种、抗病鉴定方法,在江苏省和北京市两地,对来源于国际玉米小麦改良中心的102份人工合成六倍体小麦品系,进行4年的纹枯病抗性的多环境鉴定。结果表明,人工合成小麦品系间对小麦纹枯病抗性存在差异,在其中进行小麦纹枯病抗源的筛选是有效的。与普通小麦品种扬麦158、扬麦12相比,这102份人工合成小麦的大部分对纹枯病的抗性表现抗或中抗水平,其中一些品系在多年多点鉴定中表现稳定抗性,如ZC93、ZC111、ZC112、ZC123、ZC172、ZC206和ZC221表现为抗病水平,病情指数低于目前最好的普通小麦抗源,可作为抗纹枯病小麦育种的新抗源。     

两个育性相关基因在BNS和YS小麦温敏雄性不育系中的表达差异分析

为研究雄性不育相关基因TA1和TA2在BNS和YS小麦温敏雄性不育系732A花粉发育时期的表达特点,探讨这2个育性相关基因与温敏雄性不育小麦育性转换的联系,本研究利用荧光实时定量PCR方法,在BNS和YS型不育系732A花药发育四分体期、单核期、二核期和三核期定量检测基因TA1和TA2的mRNA表达水平。结果表明:(1)在732A和BNS花粉发育四分体时期至二核期,基因TA1相对表达量上调,在三核期相对表达量下降;(2)基因TA2相对表达量在BNS花粉发育的四分体时期至二核期逐渐下降,三核期上升;在732A花粉发育4个时期中的相对表达量变化刚好相反;(3)在BNS和732A花粉发育二核期,基因TA1和TA2均表现极值,推测二核期可能为BNS和YS型小麦温敏雄性不育系花粉发育最敏感时期;(4)在不育系BNS和732A花粉发育过程中,基因TA1的相对表达量变化幅度比TA2的高。推测TA1对不育系BNS和732A花粉败育影响程度强于TA2;(5)基因TA1和TA2相对表达量在BNS的花粉发育时期表达趋势相反,推测其对BNS花粉败育影响表现为拮抗作用,且2个基因不连锁;在732A花粉发育时期表达趋势相同,推测其对不育系732A花粉败育影响表现为协同作用。