植物细胞质雄性不育系育种的反向核置换技术分析

通过不育细胞质为选择背景,在田间事先鉴定出杂种后代的优异完全不育株,用花药培养或诱导孤雌生殖使其纯合,测定其配合力,可以筛选到优良的目标不育系.以下3种方法则可能通过目标不育系而获得其同型保持系:一是通过体细胞变异(花药培养)产生;二是在不育系孕穗期高温或低温处理使其转换成可育,选择仍具有不育保持能力的作为保持系,或作为轮回亲本,将其细胞核换到可育细胞质中;三是用原生质体融合的方式向不育系导入已杀死细胞核的可育细胞质而获得配套保持系.它可以使杂种优势利用变得有预见性,可能提高现有杂种优势水平.在创造雄性不育新质源,排除微效可育基因,进行不育系的定向改造,选育高配合力不育系,以及加速育种进程等方面具有重要价值.     

红菜薹雄性不育系花药败育的细胞形态学观察

采用石蜡切片技术,在光学显微镜下系统研究了红菜薹(Brassica campestris L.ssp．chinensis L.var．utilis TsenetLee．)波里马胞质雄性不育系(Polima CMS)、红菜薹萝卜胞质雄性不育系(Ogura CMS)及相应保持系花药发育过程的细胞形态学特征。观察结果表明：红菜薹Polima CMS花药发育受阻于孢原细胞阶段,不形成花粉,属无花粉型,此不育系花药不形成绒毡层和中层;而红菜薹Ogura CMS花药败育发生于小孢子母细胞期或四分体时期,表现为绒毡层细胞异常,挤压四分体,导致四分体和绒毡层同时解体而败育。     

细胞融合与植物细胞质雄性不育性状改良

原生质体融合技术不仅可以实现核基因组的重组,而且可以实现胞质基因组的重组,为转移由线粒体DNA或叶绿体DNA控制的性状提供了一条捷径。本文综述了获得胞质杂种的方法及其原理,细胞融合在胞质转移及创造新的细胞质雄性不育(CMS)资源上的研究进展及其应用情况,以及CMS在有性后代中的遗传规律,探讨了此育种途径的优势及其在木本果树无籽育种上的应用。     

植物胞质雄性不育及育性恢复的分子机制研究进展(综述)

本文从与雄性不育有关的线粒体基因引起雄性不育的机理、雄性不育育性恢复机制以及育性恢复基因的克隆等方面,介绍国内外对植物细胞质雄性不育分子机理的研究进展,并对今后的研究进行讨论。     

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。     

结球白菜温度敏感细胞质雄性不育系CMS7311育性转换的研究

在人工控温和田间自然变温条件下,研究了结球白菜9Brassica campestris L.ssp.penkinsis)胞质雄性不育系CMS7311育性转换的温度特征。结果表明：随温度变化CMS7311有明显的育性转换,人工恒温和人工变温条件下诱导CMS7311发生育性转换（不育→可育）的温度范围为日均温6－12℃,有效诱导的最短时间为3d,显诱导的温度范围为6－9℃。自然变温条件下,有效诱导的温度低限为日均温3.5-6.8℃,但诱导育性转换的最短时间要适当加长。无论恒温还是变温,在日均温9℃下处理9d育性转换达到最大,接近正常可育（0级或1级）。正常情况下,温度处理后到发生育性转换大约需要10－16d,育性转换发生在孢原细胞形成至花粉分化阶段。由于白菜生长的顶端优势作用,在相同诱导条件下,同一植株侧枝较主枝的育性转换时间晚8－10d,且转换程度较弱。     

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.     

植物细胞质雄性不育与线粒体

细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility, CMS)是由于核基因组与细胞质基因组之间不协调互作导致的一种雄性器官异常而雌器官可以接受外来花粉正常结实的自然现象。在生产上,CMS是植物杂交制种的有力工具和杂种优势利用的重要途径。对CMS分子机制的解析是其有效利用的基础,一直以来都是研究的热点,然而其机制研究却相对滞后。该文从线粒体嵌合基因(orfs)形成、特征及分类,基因转录后修饰(RNA编辑)的特点及与CMS的关系,基因翻译产物特征、分类及其与CMS的关系等3个方面综述了近年来植物胞质雄性不育的机制研究进展,以期为进一步深入解析其分子机制提供理论参考。     

具野稻细胞质的胞质型雄性不育系的体细胞克隆变异Ⅱ.体细胞克隆温敏核不育突变

在胞质型水稻雄性不育系IR66707A和IR69700A经离体培养而获得的136个体细胞克隆中,发现了温敏核不育突变5例。这类突变体在广州地区的自然气候下,早季至晚季前期表现为不育,晚季后期表现为可育。盛夏,在幼穗发育至花粉形成阶段对部分突变材料进行短日照处理。发现对短日照敏感的不育系农垦58S转换为可育,而供试的5例突变及另一对照培矮64S却与未经处理的材料一样仍表现为不育,表明它们的育性与日照长度的变化无关,在同一发育时期进行低温处理的结果显示,低温处理10d及10d以上者可发生育性转换。自交结实率在17.23%-42.19%之间,而未经处理的材料仍然表现不育,表明它们的育性转换与温度有关,以正常品种为父本与突变体杂交,F1全部为可育;F2可育与不育个体的分离比为3：1,以F1为父本与之测交,TF1代中可育与不育具体的分离比为1：1。遗传分析表明,这种温敏核不育突变为一对隐性核基因所控制,获得了由胞质型雄性不育变为胞核型雄性不育的突变体。这在体细胞克隆变异领域中是一种典型的突变。     

水稻R7606、229A系列优异资源的创制

作物种质资源是品种改良的物质基础,随着分子生物学技术的发展,水稻育种已经发展到分子标记辅助选择与农艺性状选择相结合的高级育种阶段,种质资源的评价必须满足分子辅助选择育种的实际需要,进行分子辅助评价。本研究利用农业部《水稻品种鉴定DNA指纹方法》（NY/T1433-2007）推荐的24对 SSR引物,对32个水稻恢复系和13个水稻保持系资源材料进行DNA多态性分析,利用遗传相似系数及其主要农艺性状的差异选择亲本进行种质创新,在中间世代利用PCR-AccⅠ分子标记进对控制中等直链淀粉含量的基因型进行辅助选择,创制了系列新的优异资源。结果显示,32个水稻恢复系和13个水稻保持系资源材料的遗传相似系数变化范围分别为0.5244~0.8415、0.4783~1,平均遗传相似系数分别为0.6965、0.6542;选用其中的R3076、中恢8006、229和巨风A/B作为亲本,创制了恢复系R7606和细胞质雄性不育系229A系列资源,稻米品质检测结果表明,R7606系列资源有11个品系达到国标二级稻米标准;229A系列资源中则有3个品系达到国标一级,1个品系达到国标二级标准。经田间观察和配组试验,结果显示R7606及229A系列资源农艺性状优良,配合力较好,可以作为杂交水稻育种的优良亲本。本研究还对水稻遗传改良和种质创新过程中,如何利用对水稻优异资源的评价,拓展创新资源的遗传背景和遗传多样性,促进水稻育种和生产可持续发展进行了讨论。     

普通小麦与东方旱麦草异附加系和异代换系的选育与原位杂交检测

旱麦草属（Ｅｒｅｍｏｐｙｒｕｍ）是用于小麦品种改良的又－潜在的植物资源。为了筛选小麦－旱麦草异附加系、异代换系,对普通小麦品种 Ｆｕｋｏｈｏ×东方旱麦草属间杂种的 ＢＣ２Ｆ３代材料的９６粒种子进行了染色体数目的检测,共检出１５粒２ｎ＝４３的种子, ８粒 ２ｎ＝ ４４的种子,进一步对以上材料进行的基因组ＤＮＡ原位杂交,共鉴定出３个单体附加系,２个二体附加系,１个双单体附加,１个小麦三体单体附加,１个附加３条东方旱麦草染色体的小麦单体,在染色体数为４２的个体中,检测出１个单体代换,１个双单体代换。根据ＢＣ２Ｆ３代自交品系来源的不同,初步认为由双单体附加自交比单体附加自交选择异附加系的效率高。     

高取代度CMS合成新工艺研究

研究以玉米淀粉为原料,用溶煤法合成CMS(2%水溶液,DS≥0.90,η≥120.0mpa.s)的新工艺;讨论了影响其合成的几种因素,确定了最佳技术参数和工艺条件,经工业性试验,证明本法切实可行。     

Genome Wide Association Study of Seedling and Adult Plant Leaf Rust Resistance in Elite Spring Wheat Breeding Lines

Leaf rust is an important disease, threatening wheat production annually. Identification of resistance genes or QTLs for effective field resistance could greatly enhance our ability to breed durably resistant varieties. We applied a genome wide association study (GWAS) approach to identify resistance genes or QTLs in 338 spring wheat breeding lines from public and private sectors that were predominately developed in the Americas. A total of 46 QTLs were identified for field and seedling traits and approximately 20–30 confer field resistance in varying degrees. The 10 QTLs accounting for the most variation in field resistance explained 26–30% of the total variation (depending on traits: percent severity, coefficient of infection or response type). Similarly, the 10 QTLs accounting for most of the variation in seedling resistance to different races explained 24–34% of the variation, after correcting for population structure. Two potentially novel QTLs (QLr.umn-1AL, QLr.umn-4AS) were identified. Identification of novel genes or QTLs and validation of previously identified genes or QTLs for seedling and especially adult plant resistance will enhance understanding of leaf rust resistance and assist breeding for resistant wheat varieties. We also developed computer programs to automate field and seedling rust phenotype data conversions. This is the first GWAS study of leaf rust resistance in elite wheat breeding lines genotyped with high density 90K SNP arrays.     

小麦-大麦2H异代换系的鉴定

通过基因组原位杂交、重双端体测交及RFLP分析,解析了来自小麦品种"中国春"(Triticum aestivumL.cv."Chinese Spring"(CS))×大麦品种"Betzes"(Hordeum vulgare L.cv."Betzes")杂种后代15份材料的遗传组成,鉴定出6个二体异代换系;对与"中国春"重双端体DDT2A、DDT2B及DDT2D测交的F1代花粉母细胞减数分裂中期染色体构型进行观察,同时以小麦第二部分同源群短臂探针psr131进行RFLP分析,鉴定出一套遗传稳定的小麦-大麦2H二体异代换系2H(A)、2H(B)和2H(D).小麦第二部分同源群短臂探针psr131可作为追踪大麦2H染色体的RFLP标记.从代换系的生长势及其他农艺性状看,大麦2H染色体对小麦染色体2B和2D的补偿作用较好.通过考种观察到携带大麦α淀粉酶抑制蛋白基因的2H染色体导入小麦后,淀粉品质发生了改变,外观品质由原来"中国春"的半粉质转变为代换系的半角质.     

小麦-大麦2H异代换系的鉴定

通过基因组原位杂交、重双端体测交及RFLP分析,解析了来自小麦品种 “中国春” (Triticum aestivumL. cv. “Chinese Spring” (CS))×大麦品种 “Betzes” (Hordeum vulgare L. cv. “Betzes”)杂种后代15份材料的遗传组成,鉴定出6个二体异代换系;对与 “中国春” 重双端体DDT2A、DDT2B及DDT2D测交的F1代花粉母细胞减数分裂中期染色体构型进行观察,同时以小麦第二部分同源群短臂探针psr131进行RFLP分析,鉴定出一套遗传稳定的小麦-大麦2H二体异代换系2H(A)、2H(B)和2H(D)。小麦第二部分同源群短臂探针psr131可作为追踪大麦2H染色体的RFLP标记。从代换系的生长势及其他农艺性状看,大麦2H染色体对小麦染色体2B和2D的补偿作用较好。通过考种观察到携带大麦a淀粉酶抑制蛋白基因的2H染色体导入小麦后,淀粉品质发生了改变,外观品质由原来“中国春” 的半粉质转变为代换系的半角质。     

Breeding Elite Lines of Apple Carrying Pyramided Homozygous Resistance Genes Against Apple Scab and Resistance Against Powdery Mildew and Fire Blight

Plant Molecular Biology Reporter - The development of high-quality cultivars, with durable disease resistance, is a major objective of apple breeding. The selection procedures of modern breeding...     

玉米同核同质系在研究细胞质雄性不育中的应用

以94个Operon公司的10碱基RAPD引物,对玉米同核同质系（I）中的野生型正常可育株478（F）和其突变的不育株478－cms的线粒体DNA(mtDNA)进行了RAPD分析。结果表明：仅OPZ－19、OPAA－15与OPS－01 3个引物在同核同质系（I）的野生型正常可育株和其突变的不育株之间扩增出多态产物OPZ－19420、OPAA－15600与OPS－1400。提示在同核同质系的野生型正常可育株和其突变的不育株的mtDNA之间同源性很高,多态性很低,同核同质系相当于在mtDNA水平上的近等基因关系,所找到的多态就在所研究的目标基因附近,因此它是研究mtDNA基因的良好体系。上述3个多态扩增结果在同核同质体系（I）的姐妹同核同质系（Ⅱ）中进行了验证, 结果表明仅2个引物OPZ－19、OPAA－15在姐妹同核同质系（Ⅱ）的野生型正常可育株苏478（F）和其突变的不育株苏478－cms之间获得了与同核同质系（Ⅰ）相同的多态性扩增产物OPZ－19420、OPAA－15600。即这两个多态性产物在两套同核同质系中同时存在,因而这两个多态性产物与育性直接相关的可能性很大。     

高油玉米优良自交系再生体系的建立

以供试的5个高油玉米优良自交系为材料,建立了一个高效的高油玉米幼胚再生体系.研究表明,高油玉米幼胚组织培养的最适幼胚长轴长度在0.5 mm～2.0 mm左右;MB培养基是最适的胚性愈伤组织诱导培养基;各材料胚性愈伤组织诱导率差异较大,以4K261和4K296的胚性愈伤诱导率较高;不同材料最适的继代培养条件存在差异,但基因型仍然是决定各自交系胚性愈伤组织的继代能力的主导因素,其中以4K261最佳.5个自交系均能分化出幼苗,但分化率差异较大,以4K059分化率最高,达82.0 %;其次是4K261和4K296,分别为63.2 %和59.0 %;4K060和4K061表现最差.所以4K059、4K261和4K296均可作为遗传转化的受体材料.该体系的建立为高油玉米的遗传转化奠定了基础.