藍(lán)標(biāo)型小麥核雄性不育、保持系的轉(zhuǎn)育研究.pdf

1、雜種優(yōu)勢(shì)(heterosis)是生物界的一種普遍現(xiàn)象，也是提高作物產(chǎn)量、改善品質(zhì)的有效途徑之一。目前，許多農(nóng)作物(如玉米、水稻、小麥、高粱、油菜、棉花等)以及園藝作物(如番茄、洋蔥、黃瓜、胡蘿卜和茄子等)的雜種優(yōu)勢(shì)利用取得了舉世矚目的成就，在世界范圍產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和明顯的社會(huì)效益。小麥作為世界第一大糧食作物，也和其它作物一樣，有著明顯的雜種優(yōu)勢(shì)。多年來，許多學(xué)者探討出了小麥雜種優(yōu)勢(shì)利用的途徑和方法，例如，細(xì)胞核質(zhì)互作遺傳型雄性不育

2、(即“三系法”)、化學(xué)雜交劑(CHA)誘導(dǎo)的生理性雄性不育(即“化殺法”)、核不育“二系法”和光溫敏不育“二系法”等，使得小麥雜種優(yōu)勢(shì)利用取得了一定的進(jìn)展。 小麥核型雄性不育是小麥雜種優(yōu)勢(shì)利用的重要遺傳資源之一，核型雄性不育由于受核基因控制，沒有異源細(xì)胞質(zhì)的不良影響，具有恢復(fù)源廣(所有的普通小麥都是它的恢復(fù)系)、恢復(fù)度高、雜種優(yōu)勢(shì)顯著、易選配強(qiáng)優(yōu)勢(shì)雜種組合等優(yōu)點(diǎn)，但由于難以找到有效的保持系而限制了其雜種優(yōu)勢(shì)利用，針對(duì)這一問題，許

3、多學(xué)者先后提出了多種不同的繁育制種體系，如“兩系法”、“XYZ”體系等，均未應(yīng)用于雜交種生產(chǎn)。我國原西北植物研究所黃壽松等利用藍(lán)粒標(biāo)記方法成功地選育出了穩(wěn)定的藍(lán)標(biāo)型雄性不育保持系，使得小麥核型雄性不育雜種優(yōu)勢(shì)利用成為可能。藍(lán)標(biāo)型雄性不育保持系染色體機(jī)理類似于XZY體系，它集中了XYZ體系和粒色標(biāo)記法的優(yōu)點(diǎn)。但是它具有明顯的缺點(diǎn)：藍(lán)標(biāo)型小麥核雄性不育、保持系的農(nóng)藝性狀差，尤其是苗弱苗黃、苗期生長發(fā)育遲緩、葉細(xì)色淺、植株細(xì)弱、穗小穗畸形、結(jié)

4、實(shí)粒少、不抗銹病、生育期長、子粒癟瘦、遺傳背景單一等，嚴(yán)重影響了其雜種優(yōu)勢(shì)利用。 本研究就是針對(duì)藍(lán)標(biāo)型小麥核雄性不育、保持系的缺點(diǎn)，利用輪回選擇和藍(lán)粒標(biāo)記等方法，對(duì)藍(lán)標(biāo)型小麥核雄性不育、保持系進(jìn)行遺傳改良，同時(shí)深入探討簡便有效的藍(lán)標(biāo)型小麥核雄性不育、保持系轉(zhuǎn)育途徑。研究結(jié)果表明：①利用輪回選擇對(duì)核不育系進(jìn)行多代(8-10代)的輪回雜交和選擇，選擇出符合目標(biāo)的不育系，再利用原藍(lán)標(biāo)型保持系對(duì)符合目標(biāo)的不育系進(jìn)行標(biāo)記的方法，是藍(lán)標(biāo)型小

5、麥核不育、保持系的有效轉(zhuǎn)育途徑。轉(zhuǎn)育出的新型藍(lán)標(biāo)型小麥核不育、保持系，其表現(xiàn)為苗期生長發(fā)育趨于正常，苗壯葉寬，無黃花苗；植株健壯，桿粗葉寬，生育期提前；新型不育系的平均單株穗數(shù)、平均穗長、平均小穗數(shù)比原不育系分別增長1.55個(gè)、1.0cm和6.4個(gè)。從育性上看，新型不育系的不育性已穩(wěn)定，且平均全不育株率增加了10.55﹪，自交結(jié)實(shí)率平均下降了1.4﹪；新型保持系在株高、穗長、小穗數(shù)上與原保持系相近，但其自交結(jié)實(shí)率明顯提高，平均提高4.3

6、5﹪。②藍(lán)標(biāo)型小麥核不育、保持系的有效轉(zhuǎn)育途徑主要有三種：一是不育系輪回改良法。即利用輪回選擇方法對(duì)不育系進(jìn)行遺傳改良，然后利用帶有不育基因的4E單體附加系進(jìn)行標(biāo)記，再進(jìn)行育性分離選擇的方法，其優(yōu)點(diǎn)是利用輪回選擇可以對(duì)不育系的性狀進(jìn)行綜合改良，同時(shí)可以選擇出不同遺傳背景的不育系；二是不育系和4E二體附加系(攜帶有核不育基因)同時(shí)改良法。即先對(duì)白粒不育系和深藍(lán)粒的4E二體附加系單獨(dú)分別進(jìn)行雜交回交轉(zhuǎn)育，然后利用轉(zhuǎn)育出的符合目標(biāo)的不育系和深

7、(淺)藍(lán)粒4E附加系進(jìn)行標(biāo)記。其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)目標(biāo)性狀的改良非常明確，對(duì)單一性狀的改良非常有效，改良后的不育系和4E附加系都具有同一目標(biāo)性狀，遺傳背景相同，在標(biāo)記時(shí)直接進(jìn)行雜交選育出淺籃的株系即為改良后的保持系，無須再進(jìn)行性狀的選擇；三是保持系回交改良法。即對(duì)淺藍(lán)粒保持系利用具有優(yōu)良性狀的普通小麥進(jìn)行連續(xù)雜交、回交轉(zhuǎn)育的方法。其優(yōu)點(diǎn)在于方法簡單，對(duì)少數(shù)性狀的改良有效，改良基因的選擇不受限制。以上研究結(jié)果對(duì)于藍(lán)標(biāo)型小麥核雄性不育、保持系的遺傳改