小麥新型光溫敏不育系337S的遺傳特性及不育基因的定位研究.pdf

1、植物雄性不育現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和利用給作物遺傳育種帶來(lái)了深刻影響，質(zhì)核互作雄性不育“三系”、光溫敏隱性核不育“兩系”的成功利用使水稻雜種優(yōu)勢(shì)育種出現(xiàn)了兩次飛躍。繼雜交水稻之后，油菜、玉米、棉花等作物雜種優(yōu)勢(shì)利用也相繼取得重大突破而大面積用于生產(chǎn)。作為重要糧食作物的小麥雖然在雜種優(yōu)勢(shì)利用研究上有所進(jìn)展但仍未能大面積推廣應(yīng)用。自1951年Kihara利用種屬間核置換方法獲得具卵形山羊草細(xì)胞質(zhì)小麥雄性不育系以來(lái)，已先后育成和發(fā)現(xiàn)了T型、K型、V型、D

2、型、A型、P型、單型等多種CMS不育系，但均不同程度的存在異源細(xì)胞質(zhì)負(fù)效應(yīng)、育性恢復(fù)困難等嚴(yán)重缺陷。小麥光溫敏雄性不育系是小麥“兩系法”雜種優(yōu)勢(shì)利用途徑的基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)外對(duì)此都很重視，已先后選育出了長(zhǎng)日光敏不育、長(zhǎng)日高溫敏感不育、短日低溫敏感以及溫度敏感不育等多種類型的小麥光溫敏雄性不育系，然大多存在育性不穩(wěn)定，且對(duì)溫、光生態(tài)環(huán)境要求嚴(yán)格，難以在廣大冬麥區(qū)安全制種之問(wèn)題。337S是迄今為止所發(fā)現(xiàn)的唯一對(duì)短日低溫、長(zhǎng)日高溫均敏感不育的新型光溫

3、敏小麥雄性不育系，該不育系選自地理遠(yuǎn)緣普通小麥雜種后代，育性較穩(wěn)定，制種區(qū)域廣，大多數(shù)品種(系)均能恢復(fù)其育性，2001年5月通過(guò)了湖北省科學(xué)技術(shù)廳的現(xiàn)場(chǎng)鑒定。本研究對(duì)337S的育性表現(xiàn)特點(diǎn)、育性遺傳控制機(jī)制、雜種優(yōu)勢(shì)潛力進(jìn)行了分析，對(duì)其長(zhǎng)日高溫不育基因進(jìn)行了定位，主要結(jié)果如下： 1、337S的育性表現(xiàn)特點(diǎn) 4年18個(gè)播期的分期播種試驗(yàn)結(jié)果表明，武漢地區(qū)9月30日之前播種、11月29日后播種均表現(xiàn)高度不育，不育度達(dá)到國(guó)家規(guī)定

4、之標(biāo)準(zhǔn)；相比其它小麥光溫敏不育系，337S有兩個(gè)可供選擇的制種時(shí)區(qū)，制種空間相對(duì)較大；在10月下旬至11月上中旬播種表現(xiàn)部分可育，基本達(dá)到不育系自繁之標(biāo)準(zhǔn)，相比其它小麥光溫敏不育系，不育系自繁空間小些。 2、337S的不育性的遺傳 2001-2003年通過(guò)試驗(yàn)分析337S與7個(gè)普通小麥品種組配的7個(gè)正反交F<,1>代以及7個(gè)正交組合的F<,l>、F<,2>代分別在短日低溫、長(zhǎng)日高溫兩種溫光環(huán)境下的主穗套袋自交的育性表現(xiàn)，已經(jīng)

5、初步明確了337S的短日低溫不育性和長(zhǎng)日高溫不育性的遺傳控制機(jī)制。337S的不育性由核內(nèi)隱性主效基因控制，一般普通小麥品種均能恢復(fù)其育性并正常結(jié)實(shí)；在兩種溫光條件下337S具有完全不同的遺傳調(diào)控機(jī)制，在長(zhǎng)日高溫條件下，正反交F<,1>代均表現(xiàn)育性正常，而F<,2>代則出現(xiàn)15:1的育性分離；短日低溫條件下，正反交F<，1>育性正常，普通小麥品種親本育性正常，而F<,2>出現(xiàn)3：1的育性分離。長(zhǎng)日高溫不育性和短日低溫不育性具有完全不同的遺

6、傳控制機(jī)制，短日低溫不育性受核內(nèi)一對(duì)隱性主效基因控制，長(zhǎng)日高溫不育性則受核內(nèi)兩對(duì)隱性主效基因控制。 3、337S的長(zhǎng)日高溫不育基因定位 在遺傳分析的基礎(chǔ)上，以337S／華麥8號(hào)F<,2>分離群體作為定位群體，進(jìn)行嚴(yán)格的育性篩選和鑒定，分別選取15個(gè)高度可育和15個(gè)完全不育的單株構(gòu)建基因池，結(jié)合SSR分子標(biāo)記技術(shù)和BAS分析方法，然后進(jìn)行群體共分離試驗(yàn)。利用微衛(wèi)星標(biāo)記Xgwm335、Xgwm371、Xgwm540將不育基因

7、wptmsl定位于染色體5BL上，同時(shí)利用SSR標(biāo)記Xgwm374、Xgwm16、Xgwm120、Xgwml48將wptms2定位于2BS染色體上。利用2B、5B上的高密度SSR標(biāo)記圖譜上的SSR標(biāo)記，對(duì)F<,2>群體進(jìn)行連鎖分析，對(duì)不育基因進(jìn)行局部連鎖圖譜的構(gòu)建，wptmsl基因定位于5BL上，位于Xgwm335與Xgwm371之間，Xgwm335與不育基因wptms1連鎖，遺傳距離為4.1cM；將不育基因wptms2定位于染色體2B

8、S上，位于Xgwm374與Xgwm120之間，光溫敏核不育基因wptms2與Xgwm374連鎖，遺傳距離為6.5cM。 4、337S的雜種優(yōu)勢(shì)潛力 337S所組配的雜種組合單株產(chǎn)量的中親優(yōu)勢(shì)可高達(dá)50％以上，平均中親優(yōu)勢(shì)19.8‰平均超標(biāo)優(yōu)勢(shì)(HK％)8.28％，超標(biāo)優(yōu)勢(shì)大于10％以上的組合有8個(gè)，最高的達(dá)36.36％。說(shuō)明利用337S組配小麥雜種，存在著較大的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)潛力，可以篩選到強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合。利用40個(gè)SSR標(biāo)記對(duì)包

9、括337S在內(nèi)的17個(gè)基因型進(jìn)了遺傳多樣性檢測(cè)，分析了337S與16個(gè)親本間的SSR標(biāo)記遺傳距離與雜種優(yōu)勢(shì)、產(chǎn)量、特殊配合力之間的相關(guān)性，結(jié)果表明，單株產(chǎn)量的雜種優(yōu)勢(shì)與遺傳距離呈不顯著正相關(guān)：親本間的遺傳距離與F<,1>的株高、主穗長(zhǎng)、主穗小穗數(shù)、單株穗數(shù)、單株產(chǎn)量呈不顯著正相關(guān)；與千粒重、主穗實(shí)粒數(shù)呈不顯著負(fù)向相關(guān)，親本遺傳距離與組合特殊配合力(SCA)效應(yīng)相關(guān)不顯著； 337S與SSR標(biāo)記遺傳距離中等大小的親本組配相對(duì)較易選得優(yōu)勢(shì)