38枯类小麦糖性不育系育生特异住研究及其快速定向转体系的建拓 1方法 5111根尖细胞学鉴定 将种子直接用水浸泡1小时,均匀摆放在铺有吸水纸的培养皿中,于2℃温箱中 培养,当根长至1-2厘米时取根尖放于0-4℃冰水中预处理2-24小时,然后用3 1(95%醇:冰乙酸)卡诺固定液到定2-3天用15%的醋酸洋红染色2-4小时 在45%的冰乙酸中进行压片观察 §112同有性基因载体不育系的创制与將选 用粘类1BLRS小麦雄性不育系为细胞质供体,P4莫邀小麦9-1024 为核供体,.用杂交,连续回交的方法直到不育性稳定, §13不同育性基因体育性恢复性比较 以上述杂交回交多代后创制出的稳定不育系为母本::9393 等材料为父本进行测交,然后对其测交F;调查其育性恢复性 育性谓查是在测交F:抽德扬花前套袋自交,待小麦成熟前调查其自交结实率, 国内法:自交结实率(%):有效小穗基部两侧小花的结实小 有效小穗数x2 国际法:自交结实革(%)有数小结惠x10 有效小穗数x2 试验在西北农林科技大学实验农场进行,部分材料在温宝加代 §12结果与分析 §1216类小麦雄性不育系不同首性载体材料来源细胞学鉴定 结果见表|4,细胞学鲨定见图版!-1,2,4 表4粘类小麦雄性不寓系不同育性载你细胞学鉴定 种名 米趣染色体纷胞染樣尖随 色体数体数 体组《条)(个 I.Spelta war. diuhamelianem本A8BD42 莫迦小麦 macha war subletschchumicun 910 云ABD 24 aestiva 衍生ABD424 §12同育性载体与粘类不育系杂交F及回交世代的育性表现
28 粘类小麦雄性不育系育it特异性研究及其快速定向转育体系的建拓 互1.1.2 圣1.1.2.1 方法 根尖细胞学鉴定 将种子直接用水浸泡 脸小时，均匀摆放在铺有吸水纸的培养皿中，子25-C温箱中 培养，当根长长至1-2厘米时取根尖放于0-41C冰水中预处理22-24小时，然后用3: 1(95%乙醇 :冰乙酸)卡诺固定液固定2-3天，用 15%的醋酸洋红染色2-4小时P 在45%的冰乙酸中进行压片观察。 芬1.1.2.2 不同育性荃因载体不育系的创制与筛选 用粘类 IBLIIRS小麦雄性不育系为细胞质供体，SP4.莫迩小麦、90-110和224 为核供体，采用杂交，连续回交的方法直到不育性稳定。 11.1.2.3 不同育性墓因载体育性恢复性比较 以上述杂交、回交多代后创制出的稳定不育系为母本，Rk5132.Rk59888,Rk5M 等材料为父本进行测交，然后对其侧交F，调查其育性恢复性。 育性调查是在测交F:抽穗扬花前套袋自交，待小麦成熟前调查其自交结实率。 国内法:自交结实率 (%)， 有效小穗基部两侧小花的结实数 有效小穗数x2 火100 国际法:自交结实率 (%)， 有效小穗结实数 有效小穗数 x 1{30 试验在西北农林科技大学实验农场进行， 夸1.2 结果与分析 x2 部分材料在温室加代。 经1.2.1 粘类小麦雄性不育系不同育性载体材料来源及细胞学鉴定 结果见表1 -I.细胞学鉴定见图版I一1, 2, 3, 4. 衰1一1 枯类小安雄性不育系不同育性级体细脸拳鉴定 体细胞染 品系 种 名 来 溥 染色 体组 色体数 (条) 很尖随 体数 (个) 4 4 4 )“ 42 犯 犯 妮 O D D D 朋 甜 油 朋 SP4 T命elta Var.如hamelianurn 日 本 莫趣小麦 T mrzc#ta vacsu 90-110 ra"st8vum 云 南 224 衍 生 互1.2.2 不同育性载体与粘类不育系杂交F，及回交世代的育性表现
第二部分试验研究 用S4莫迦小麦与粘类ELRS系m9727272 杂交,F全为不自株:继续用原父本回交,回交世代亦无可育株分离,不有性表现稳定。 9010824号类1BL/RS不育系mo92912:72)交, F1亦得到了与前两者完全相同的结果,杂交、回交世代也袤现完全不育。这表明$P4、 莫、910和24按基因组中均含有与本试验供试3种细胞质互作能产生雄性不育的 不育基因。 此外,为测定粘类小麦不育类型育性对光温的反应,本试验还专门对粘类3种异质 背景下69:10824不育系,分别于202年10月10日,11月20日,2月205(加 盖塑料薄膜)和203年3月20日进行分期播种,于抽穗扬花后对其育性调查,发现不 育性稳定,育性没有随不同的光温反应而变化,这表明粘类小麦不育系90和24 自身没有育性光温敏反应,当然,这并不排除改变不育系核基因背景后育性仍无光温反 应,这需进一步试验来证明。 §123不同育性载体育性恢复性比较 结果见表2和表I3 总趋势是,用3个恢复系材料32,398,1533与粘、偏型不同育性载 体不育系杂交,F1育性恢复性截然不同。在SP4和莫迦小麦核背景下的这两种不育系, 粘型和偏型育性恢复度,从全不育到高可育分布,变异幅度极大,变异系数高,平均结 实率大多处于5%以下,其中最高的是msa莫边地与583杂交F1自交结实率也 仅达64%.而在不育系为910824核背景下,粘型和偏型恢复度相对变异幅度较 小变异系数明显低于前两者,恢复度都处于高可育和全育范围内 另外,在SP4和莫小麦核背景下的这两种不育系,粘型和偏型不育系部分组合 F1有不育与可育的育性分高,如ms(kos)-X8o4×k ms(ven/-Sp4Xk598,nms(:)莫迦XR598:出现这种现象的原因,从不育系亲 本的基因组成来看,可能与母本核内除含有主效不育基因外,还含有育性抑制基因有关, 不育系核内育性抑制基因完全有可能掩盖或刹弱父本主效恢复基因的作用;从恢复系亲 本的基因组成来看,父本也可能带有育性抑制基因,父母本结合后,双双所含有的抑制 基因共同相互作用,并受到异源细胞质的影响,就有可能导致杂种后代出现不育。至于 这些不育系和恢复系杂交后多呈现育性分离现象,这是因为抑制基因属于微效基因, 方面存在剂量关系,另一方面极易受环境条件的影响,因此育性波动和分离就是预期之 中的现象0 由表2粘、偏型同一不育载体与不同父本杂交F1育性恢复性比较还可看出,在 粘果山羊草细胞质和偏凸山羊草细胞质背景下4个不同育性载体与3个恢复系R12 R830朵0交其中910不有系杂交F:自交结实率最高,平均分别达到808% 和704%,说明其有性易复性好。SP4不育系杂交F恢复性最差,分别为248和
第二部分 试验研究 用SP4,莫 A小麦与粘类1 BU1 RS不育系ms(kots)-77(2),ms(var)-77(2), ms(Ven)-77(2) 杂交。F1全为不育株;继续用原父本回交，回交世代亦无可育株分离，不育性表现稳定。 90-110和224与粘类1 BUl RS不育系ms(kots)-77(2),ms(var)-77(2), ms(Ven)-77(2)杂交， F.亦得到了与前两者完全相同的结果，杂交、回交世代也表现完全不育。这表明SP4, 莫迎、90-110和224核基因组中均含有与本试验供试3种细胞质互作能产生雄性不育的 不育基因。 此外，为测定粘类小麦不育类型育性对光温的反应，本试验还专门对粘类 3种异质 背景下的90-110和224不育系，分别于2002年 10月 10日，11月20日，12月20日(加 盖塑料薄膜)和2003年3月20日进行分期播种，于抽穗扬花后对其育性调查，发现不 育性稳定，育性没有随不同的光温反应而变化，这表明粘类小麦不育系 90-110和 224 自身没有育性光温敏反应。当然，这并不排除改变不育系核基因背景后育性仍无光温反 应，这需进一步试验来证明。 圣1.2.3 不同育性载体育性恢复性比较 结果见表 I一和表 1-3. 总趋势是，用3个恢复系材料RUM , Rk59888, Rk5383，与粘、偏型不同育性载 体不育系杂交，F1育性恢复性截然不同。在SP4和莫迩小麦核背景下的这两种不育系， 粘型和偏型育性恢复度，从全不育到高可育分布，变异幅度极大，变异系数高，平均结 实率大多处于50%以下，其中最高的是ms(ven)一莫迩与Rk5383杂交F1，自交结实率也 仅达63.4%。而在不育系为90-110和224核背景下，粘型和偏型恢复度相对变异幅度较 小，变异系数明显低于前两者，恢复度都处于高可育和全育范围内。 另外，在SP4和莫逸小麦核背景下的这两种不育系，粘型和偏型不育系部分组合 F,有不育与可育的育性分离，如ms (kots) -SP4 X Rk5383, ms(kots)- SP4 X RUM, ms(ven)-SP4XRk59888, ms (ven)一莫7A X Rk59888。出现这种现象的原因，从不育系亲 本的基因组成来看，可能与母本核内除含有主效不育基因外，还含有育性抑制基因有关， 不育系核内育性抑制基因完全有可能掩盖或削弱父本主效恢复基因的作用;从恢复系亲 本的基因组成来看，父本也可能带有育性抑制基因，父母本结合后，双双所含有的抑制 基因共同相互作用，并受到异源细胞质的影响，就有可能导致杂种后代出现不育。至于 这些不育系和恢复系杂交后多呈现育性分离现象，这是因为抑制基因属于微效基因，一 方面存在剂量关系，另一方面极易受环境条件的影响，因此育性波动和分离就是预期之 中的现象105. 121 由表I一粘、偏型同一不育载体与不同父本杂交Fl育性恢复性比较还可看出，在 粘果山羊草细胞质和偏凸山羊草细胞质背景下，4个不同育性载体与3个恢复系Rk5132, Rk59888, Rk5383杂交，其中90-110不育系杂交Ft自交结实率最高，平均分别达到80.8% 和70.4%，说明其育性易恢复性好。SP4不育系杂交F.恢复性最差，分别为24.8%和
粘类小龙雄性不育系育性特异性研究及其快定向转育体系的建拓 表]2.粘、型同一不育体与不周复系父本杂交图育性恢复性较 组合调企不育可育可育幅度变异平均结实韦(异显著性 株数株数株数 系数 国内法国际法 005a0l (K)-SP4X 4045.6 Rk5998 ms(K- SPx RkS 120-300818183256aA ms(K)-SP4 X , 95315621.0 R383 平均 248344 a A m是3034288863.06:A R532 ms(K)·莫蘧Ⅹ 202354500242427748 R6383 ms(K)莫X 114318772.315 平均 434657 ms(K)990 X6383 9729007983.913122A mx90-0 XR598101682.040810101abA xR]1707729183 751237 平均 8081207 m:8240100008,11, X633 A ms(kj-2 XR960650081246110bB M124 XR1 707344786231618983bB 平均 121158bA ms(ven-Sp4 107196189424528 XR5383 ms( Venl-SP4 12 65542656 XR5988 ms小F4 平均 42552 m要是404461162%,A XR5383 mn其通X 52853:8 R52 ns(Vei)·莫退 8110435586510688 5372 ms( ven)-90-11I0 令51701712491871237A s(en)-904|10 Xk383 20270619583971191A ms(en)494|10 9338320145851058bA Xk988 平均 70414bA ms( Ven 224 XR505 61991691120 mn124 4421382429.7105.7 XR5383 ms(Yen)224 |4014500-786128531060 Xk988 627|19 b A
30 粘类小麦雄性不育系育性特异性研究及其快速定向转育体系的建拓 粘、偏型同一不育载体与不同恢X系父本杂文F，育性恢复性比较 组 合 表 1-2 调查 株数 可育I腼度 平均结实率(%) 差异且著性 0.05 0.01 ms (K) -SP4x Rk 598 88 ms(K卜SP4 x Rk5132 Ins (K) -SP4 x Rk5383 15.0-65.8 42.9 鄂 鄂 a A 0-30.0 87.8 I吕」 25.6 0.32.5 953 15.6 21.0 平均 24.8 34.4 ms(K卜莫迩x Rk5132 ms〔K)一莫迎x Rk5383 ms(K)一莫迎x Rk5988 52.3-73.9 82.8 64.3 90.6 35.4-50刀 24.2 42.7 74.8 ab 11.4-53.1 87.7 23 31.6 平均 43.4 65.7 ms (K).佣 110 XRk5383 ms(K)-90.110 减Rk5988 ms(K)-90-110 77.2-90.0 7.91 83.9 131.2 682-90.4 11.0 吕盆_0 107.1 ab 又Rk5132 77.2-88.9 783 77.5 123.7 平均 ETA): 120.7 ms(K)224 X Rk5383 m成K)-224 减Rk5988 Ms(K)224 X Rk5132 15 15 70.0-I的 刀 82.7 132 A 50.0.88 67 117.0 61.8 98.3 8 闷 1 伙 2 23 34本78石 平均 71.2 115.8 ms(Ven卜SP4 XRk5383 ms(Ven卜SP4 XRk5988 ms(Ven)-SP4 11.1-80.6 78.9 仁 涛 52.8 A 12 10 0-96.7 65.5 42.6 51.6 以 A X Rk5132 __一 平均 42.5 52.2 自 A ms (Ven)·莫迎 XRk5383 ms(Ven)莫迩X Rk5132 ms (Ven)一莫迎 40.9-94.7 33.1 65.2 96.9 52.8 53.8 RU 988 0-朋 .5 5吕.6 51.0 68.8 平均 56j 73.2 A ms(Ven)一90-110 XRk5132 ms (Ven) -90-110 XRk5383 ms (Ven) -90-110 77.2-88.9 7.83 77.5 123.7 70石一9.5 吕.39 75 119名 X Rk5988 33.3-78.3 27.4 589.5 I仍 .吕 平均 ms(Ven)224 X肚 5132 ms(Ven)224 XRk5383 ms(Ven)224 61.9-92.9 16.9 7_07.451_1260.4.9 A 43.2-73.8 24.2 59.7 105.7 e6 减Rk5988 I4 14 50.0.78.6 12月 53.3 106.0 平均 62.7 110.9 A
第二部分试验研究 表]不同不育载体与同一恢复系父本杂交F育性恢复性比较 组合调不育可 平均结实率% 可育幅度 差异显荟性 株数株数株数 0.0500l 国内法郾际法 ms(K-90-1I0 7682.9041.081010.13A 60650088124671110 XR5988 (K)-SP4 50658429404536 b AB XR5988 ms(K)莫 XR984 04114538772.316 (K)10 XR539 0972900798391312 m24 R5383 150157010009882?132 ms(K)莫 XR5383 ms(K)·SP4 93156210 X R383 72:89 783751237 X Rk5132 K莫迴 523739828643906 XL5132 Ms(K)224 XRk5132 73447862361.8983 Ms(Kf SP4 0300878183256 b B XRk132 ms(en)-90- 3338317145851058 XR988 ms(Ven) 224X 1401450-186128531060 R98 ms(Ven)·莫迦 085 586510638 XR988 ms(Ven)-$P4 12210086765426516 XR5988 ms(Ven)-90410 20206-79583975119 XR383 s(Ven)·莫迦 4044099733652%9 XR533 ms(ven) 224 43238242971057 A XR538 ms(Ven)-SP4 707119618942452 A XR5383 m9110 707738503738141413 XRk132 05619929169751|20.9 A XR55132 mswm莫X 52853.8 R32 ms( Ven)-SP4X R|3
第二部分 试验研究 31 衰I一 不同不育载体与同一恢复系父本杂交F，育性恢复性比较 组合 调查 株数 不育 株 数 可育 株 数 可育幅度 变异 平均结实率(%) 系数 国内法 国际法 差异显著性 3.05 0.01 ms(K卜90-110 XRk5988 ms(K)-224 XRk5988 ms (K)-SP4 又Rk5988 ms (K).莫迎 XRk5988 68.2-90.4 11. 0 81.0 107.1 50.0-88 22.4 67.1 117.0 15.0-65.8 42.9 40.4 53.6 八B 11.4-53. 87.7 23 31.6 791 98 24 953 ms(K〕-90-110 XRk5383 ms(K)224 XRk5383 ms (K)一莫迎 XRk5383 ms (K)一SP4 XRk5383 77.2-90.0 839 131.2 15 15 70.0.100.0 82.7 132.1 35.4.50.0 42.7 74.8 0-32.5 15.6 21.0 ms(K)-90-I 10 火R0 132 ms(K)-莫迈 又Rk5132 Ms(K)224 XRO M Ms(K卜SP4 XRk5132 77.2-88.9 7.83 77.5 123.7 52.3-73.9 82名 64.3 90.6 34.4-78.6 23 61.8 98.3 0一0.0 87名 18.3 25.6 ms (Ven) -90-110 又Rk5989 ms(Ven)224 X Rk5988 ms (Ven)一莫迎 XRk5988 ms(Ven)-SP4 xRk5988 ms (Ven) -90.110 xRk5383 ms (Ven)·莫遨 xRk5383 ms(Ven)224 xRk5383 ms(Ven)-SP4 xRk5383 ms(Ven)- 90.110 xRk5132 ms(Ven)224 xRk5132 ms(Ven卜莫迎x Rk5132 ms(Ven)-SP4 x RU M 33.3-78.3 5名.5 105.8 14 14 50.0-78石 53.3 106乃 0-88.5 51.0 68.8 A 12 10 0-86.7 42.6 5I .6 月 月 石 乃 27 仪 绍 “ 70.6-79.5 75.1 119名 40.9-94.7 65.2 96.9 A Q 矛 1 勺 ‘ 9 J 东 东 长 0 口 ~‘ ︸ 气‘ ， J 43.2-73.8 59.7 105.7 11.1-80.6 42.4 52.8 77.3-85.0 3.73 81.4 141.3 人 61.9-92.9 16.9 75.1 120.9 52.8 53.8
枯类小麦雄生不育系育性特异生研究及其快速定向转育体系的建拓 425%经多重比较发现,不育系SP4和莫两者差异不显著,918和24异也不 显著,但SP4莫迦与911、24比差异显著在不育载体相同,不育细胞质不同 的情况下,如都为ms(ko):4,mse4,mse莫等.它们与3个恢复系 R3983交差异都不显著。而在不育戟体相同,不育细胞质也相 同情况下,3个父本的恢复度表现出不同程度的差异,如5对mks莫巡恢复度 显著的高93,36对fos-99恢复度显著的高于R3.98 对m:910的恢复度量若低于2385e24的恢复度显著低 于R:383m24的恢复度显著低52,达说明不同异质不育系育性恢复 性的高低是外源细胞质,不育核背景和父本核背景共同作用的结果。 不同不育载体与同一父本杂交F自交结实率比较,如表3所示,若供试父本相同, 相同不育细胞质不同不育载体的育性恢复度差异较大,无沦父本是R98,383还是 R.910育载体的恢复度最高同在粘果山羊草细胞质背景下,对同一父本的 组合来讲,均都表现出不育载体S4的恢复性显著低于9l10和24两个不育载体, 982两个不育载体之间的育性恢复性差异不显著。父本都为98莫迦不育 载体的育性恢复性显著低于91!0和24但与P4相比不显著。父本都为5383,莫 迦不育载体的育性恢复性显著低于91:0824.0但却显著高SP4父本都为5132 莫迦不育载体的育性恢复性与910和24相比差异不显著,但却显著高于SP4、在偏 凸山羊草不育质背景下,同父本不育载体育性恢复性差异均不显著
粘类小麦雄性不育系育性特异性研究及其快速定向转育体系的建拓 42.50!0。经多重比较发现，不育系SP4和莫迎两者差异不显著，90-110和224差异也不 显著，但SP4<莫逝与90-110, 224相比差异显著。在不育载体相同，不育细胞质不同 的情况下，如都为ms (kots) -SP4* ms(ven)-SP4, ms(ven)一莫迩等，它们与3个恢复系 Rk5132, Rk59888, Rk5383杂交，差异都不显著。而在不育载体相同，不育细胞质也相 同情况下，3个父本的恢复度表现出不同程度的差异，如Rk5l32对ms(kots)-莫迩恢复度 显著的高于Rk5988, Rk5383对ms C kots)-90-110的恢复度显著的高于Rk5132, Rk5988 对ms(ven)-90-110的恢复度显著低于Rk5383和Rk5132，对ms(kots)-224的恢复度显著低 于Rk5383，对ms(ven)-224的恢复度显著低于Rk5132,这说明不同异质不育系育性恢复 性的高低是外源细胞质，不育核背景和父本核背景共同作用的结果。 不同不育载体与同一父本杂交F】自交结实率比较，如表 1-3所示，若供试父本相同， 相同不育细胞质不同不育载体的育性恢复度差异较大。无论父本是Rk5988, Rk5383还是 Rk5132r 90-110不育载体的恢复度最高。同在粘果山羊草细胞质背景下，对同一父本的 组合来讲，均都表现出不育载体 SP4的恢复性显著低于 90-110和 224两个不育载体， 90-110和224两个不育载体之间的育性恢复性差异不显著。父本都为Rk5988,莫迩不育 载体的育性恢复性显著低于90-110和224，但与SP4相比不显著。父本都为Rk5383,莫 迩不育载体的育性恢复性显著低于90-110和224，但却显著高于SP4。父本都为Rk5132, 莫逝不育载体的育性恢复性与90-110和224相比差异不显著，但却显著高于SP4。在偏 凸山羊草不育质背景下，同一父本不育载体育性恢复性差异均不显著