小麦矮化育种中矮败的应用

矮败小麦是具有矮秆基因标记的显性核不育材料,它接受非矮秆品质的花粉,后代分离的矮秆株性为雄性不育,非矮秆株为雄性可育。矮败小麦在轮回选择和矮化育种中具有重要的价值。     

利用矮败小麦建立高效育种技术新体系

矮败小麦是我国特有的遗传资源。它结合太谷核不育小麦雄性败育彻底和矮变一号降秆作用强的特点于一体,其后代总是有一半靠异交结实的矮秆不育株和一半靠自交结实的非矮秆可育株,是理想的轮回选择工具。以矮败小麦为基础,轮回选择为核心建立了一套小麦高效育种技术新体系,为不同生态区域不同改良目标的小麦育种提供了成熟的技术平台。     

“矮败小麦”株高的回交遗传效应

矮败小麦是太谷核不育基因 Ms2和矮秆基因 Rht10紧密连锁体,是一种具有矮秆标记性状的显性核不育新材料。其独特之处在于不育株接受任一非矮秆父本的花粉,后代总是分离出一半矮秆不育一半高秆可育。这在遗传育种中有极其重要的实用价值。为了利用好这个宝贵材料,我们用矮败小麦不育株为母本,40个普通小麦品种(系)为父本四年内连续回     

矮败小麦育种技术研究进展

矮败小麦是我国自主创制的小麦特异种质资源。其4D染色体上紧密连锁有显性矮秆基因Rht D1c和显性雄性核不育基因Ms2,因此,矮败小麦后代始终会分离出一半异交结实的矮秆不育株和一半自交结实的高矮秆可育株,是理想的遗传改良工具。经过多年研究与实践,建立了方便高效的矮败小麦育种技术体系,在我国小麦育种中发挥了重要作用。近年来,分子生物学研究的快速发展为矮败小麦育种技术的进一步提升提供了强有力的工具,同时,矮败小麦育种技术体系也为分子生物学研究成果在小麦育种中的应用提供了高效的技术平台。矮败小麦育种技术与现代分子育种技术结合,将为我国小麦育种技术的发展开辟新的途径。总结了矮败小麦育种技术研究进展,并对该项技术今后的发展趋势进行了讨论。     

我国小麦育种技术实现重大革新

由中国农科院作物所农业部重点实验室研究员刘秉华主持完成的“矮败小麦创制与高效育种技术新体系建立”研究,日前通过了由农业部组织,以庄巧生、李振声、刘大钧、董玉琛4位院士等专家组成的鉴定委员会的成果鉴定,与会专家一致认为,矮败小麦这个独特遗传资源属世界首创;经过10多年反复探索与实践,利用矮败小麦建立了高效育种技术新体系.该体系创新性强、实用效果好、发展潜力大,整体达到国际领先水平. 矮败小麦是具有矮秆基因标记的太谷核不育小麦.它接受其它品种花粉后,其下一代的矮秆株为雄性不育,非矮秆株为雄性可育,二者极易辨认;且雄性败育彻底,不育性稳定,异交结实率高,是开展轮回选择育种的理想工具.     

矮败小麦2种杂交方式后代群体株高遗传特点观察

为了在育种过程中有效控制矮败小麦群体的株高,对矮败小麦混合互交轮选群体和控制授粉后代群体的株高表现进行了分析。结果表明,2种杂交方式后代群体中可育株和不育株株高差异明显,有利于选择利用。混合互交轮选群体应注意扬花前在一定选择强度下及时淘汰不良高秆可育株,并收获相对较矮的矮秆不育株种子混合成下一轮群体。对轮选群体中分离出的优良矮秆不育株进行控制授粉,也应优先考虑选择株高相对较矮的优良种质做父本。通过以上措施,矮败小麦后代群体在株高性状上容易得到较好的控制,从而提高符合育种目标的优良可育株的出现频率。     

轮回选择对矮败小麦产量及品质性状的影响

为更好地利用矮败小麦在山西开展轮回选择创制优异小麦新品系提供有益参考,2010—2014年用引进的矮败小麦和当地主推品种连续回交3次,研究分析其后代群体可育株和轮回父本的产量及品质性状。结果表明,回交后代可育株的株高低于轮回父本,而硬度、千粒质量、蛋白质含量、湿面筋、沉降值、容重均高于轮回父本;矮败小麦与正常父本杂交,其矮秆性对后代不育株和可育株都有一定的影响。以矮败小麦为基础,轮回选择为核心,构建了高产、优质、抗旱3个矮败基础群体,选育出了农艺性状和品质均有所突破的小麦新品系,可为高产、优质、多抗小麦新品种的选育打下基础。     

矮败小麦在育种上的利用 Ⅰ.矮败小麦株高和育性关系的初步研究

3年试验结果表明,在福州地区矮败小麦后代表现矮秆株不育。高秆株可育。矮秆性和不育性连锁遗传。从小麦拔节到抽穗期间,均可根据植株高度间接判别不育性,提高选择效率。矮败小麦株高表现连续分布,不育株内和可育株内均有一定差异,且不育株的高限和可育株的低限表现交叉,存在中间类型。在以株高为标记性状判别育性时,应选择明显高株和明显矮株。尤其在拔节期。更需选择极端类型才能准确,而对中间类型植株。仍需通过检查花药确定其育性。     

矮败蓝标型小麦的选育

利用蓝粒太谷核不育硬粒小麦附加系89—2343(AABB 4D／4E)与普通小麦7739—3(2n=42)杂交、回交所产生的蓝粒可育株与白粒矮败材料杂交、回交，育成了一份矮败蓝粒小麦附加系(2n=43)。选用13份遗传背景不同的白粒普通小麦与之杂交、回交，育成了13份矮败蓝粒小麦。对13份矮败蓝粒后代的粒色和育性分离进行分析，蓝粒矮败不育株占22.1％，白粒非矮秆可育株占77．7％．可能表明蓝粒基因、Ms2和Rht10均位于附加染色体上，且连锁紧密；但不同轮回亲本，矮败蓝粒的传递率有差异。     

矮败小麦利用的研究Ⅲ．株高遗传评价

以矮败小麦为母本经姊妹交，测交、回交以及轮回群体中开放授粉获得有关分离世代群体。通过计算其群体株高平均数、方差和遗传力，以及亲子间株高相关系数，对矮败小麦株高遗传特性进行研究。结果表明：矮败小麦株高表现出较高的遗传力，但不育株、可育株间株高差异显著，不育株一般４０ｃｍ左右，且株高遗传变异相对较小。不同遗传背景对可育株株高影响显著，而对不育株影响甚微。对可育株株高选择，早代进行效果较好。矮败小麦不育株与不同株高的父本杂交，后代可育株株高呈现偏父正态分布，且半矮秆植株的分离频率相对较高。回交世代中，回交父本对后代可育株影响较大，而对不育株影响较小。随着回交世代增加，可育株株高越来越接近父本。经４～５代回交后，两者之间几乎无甚差别。由于矮败不育株有利于接受群体中较矮植株的花粉，在轮回选择中，应用矮败小麦能够有效地控制群体株高。     

矮败小麦创制与应用

 阐明矮败小麦创制的过程和其在小麦育种上应用前景,提出矮败小麦育种应用的理论和方法,探讨小麦雄性不育在杂种优势育种上应用的思路。     

小麦节型雄性不育材料研究初报

从具节节麦胞质的日本异质小麦“タゥネユムキ”与四川小麦品种的杂交后代中，获得了雄性全不育株。研究表明，其雄不育特性受一个显性雄不育基因和一对（或一个）部分显性雄不育基因控制。少数小麦品种能恢复其育性，但不育性还不能完全保持。     

单型小麦雄性不育系的研究

以异质小麦品种(Ae.uniaristata)-Chris为母本,两个不同细胞质的正反杂交后代株(系)为父本1和2,先后进行了杂交和成对连续置换回交,培育出稳定的单型小麦雄性不育系.并用一批小麦品种(系)对其保持性和恢复性进行了测定.结果表明:单型不育系既不同于粘类,更不同于提类.是一个稳定的新不育类型.其突出特点是:(1)仅少数小麦品种(系)是其稳定的保持系:(2)恢复源很广泛,绝大多数小麦品种(系)对其不育性都具有不同程度的恢复力,并且恢复度高于80%以上的恢复系比其它具有较广泛恢复源的不育类型在普通小麦中占有较大的比例;(3)长势正常,种子饱满,胞质无不良的母性影响.为杂种小麦与常规育种更好地结合,常规育种的最新成就更有效地应用于杂种小麦,加快杂种小麦的选育和生产应用创造了很有利的条件.     

K型雄性不育小麦育性恢复基因的遗传特点及育性稳定性研究

利用2个K型小麦雄性不育系、21个恢复系及2个对照材料,组配杂交组合,经杂交、自交获得F1(AXR)和F2等世代材料,并考查其自交结实率,结合植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型进行遗传分析,同时对部分组合的育性稳定性进行研究。结果表明:K型小麦雄性不育系的育性基因rf主要由雌配子传递,属配子体雄性不育类型;育性受2对加性-显性主基因+加性-显性多基因共同控制,且第1对主基因控制育性的作用强于第2对主基因;在F2群体中主基因的遗传率为62.44%,多基因遗传率为0,环境方差占表现型方差的37.56%,说明该类型小麦雄性不育性以主基因遗传为主,同时受多基因和环境的影响。育性稳定性研究表明,虽然K型细胞质雄性不育小麦的育性恢复年际间波动很大,但通过筛选可以获得恢复度高且稳定的恢复系,进而为杂交小麦的育种提供支持。     

小麦Tal轮回--交替选择育种技术及应用

利用Ta1显性雄性核不育基因 ,创立了Ta1轮回—交替选择育种技术。通过多个优异亲本的复合杂交组建轮回选择群体 ,经C4～ 6代的轮回选择以及轮选后代的逆境与非逆境环境的交替选择 ,使基因广泛交流和重组 ,实现了主效基因的有效结合和微效基因的相互累加。产生了丰富多样的基因型 ,育成了一批遗传基础丰富 ,背景广阔 ,具有多抗、节水、高产稳产特性的小麦新品种和苗头品系 ,为抗逆性小麦育种开辟了新路。     

Studies of Multi-Allelic Polymorphism of Dominant Dwarfing Genes in Wheat

Dwarfing breeding of wheat in the world is confined to the exploitation of recessive dwarfing sources. None of the dominant dwarfing sources discovered in common wheat (Triticum aestivum L. ) has found wide exploitation in wheat breeding due to the extreme dwarfness of their plants (20 -55 cm). We found in our work that some stable mutant lines with their plant height enhanced to different extents could be obtained in large populations derived from the stock seeds of the dominant dwarfing sources Aibian1 carrying Rht10 on 4DS and being 20 - 55 cm tall and Aisu2 carrying Rht3 on 4BS and being 55 cm tall, or from their descendants of induced mutation treatments, or from the segregating descendants of their crosses with mid- or tall-statured genotypes. Subsequently, we studied these mutation-derived lines differing in plant height with near isogenic lines and observed that the character of their enhanced plant height bred true, each carrying a semidominant dwarfing gene for a definite height and that as the plant height of the mutation-derived lines increased, the yield-contributing characters of their near isogenic lines were significantly improved. When test crosses with marker genes and physiological and biochemical genetic marker tests were performed to re-localize the semi-dominant dwarfing genes carried by the mutation-derived lines, it was confirmed that they shared common loci with Rht10 and Rht3 and that they were all mutation-derived multiple alleles. It is thus speculated that dominant dwarfing genes are of "multi-allelic polymorphism". In other words, dominant dwarfing genes, which are ultra-dwarfing, are liable to develop by mutation into a group of multiple alleles with plant height enhanced to different extents and some may have a height close to the ideal plant height for wheat breeding. Therefore, these results offer a fundamentally new approach for the exploitation of dominant dwarfing sources in wheat breeding.     

小麦核不育的遗传研究和雄性不育遗传模式的建立

综述了多年对小麦雄性不育研究的进展。太谷核不育小麦是显性雄性不育材料,它的显性不育基因Ms2位于4D染色体短臂上,距离着丝点31.16cM。以矮变1号小麦为标记性状供体,经大群体筛选和细胞学研究,研制出具有矮秆基因标记的显性核不育材料—矮败小麦。在矮败小麦中,矮秆基因Rht10与雄性不育基因Ms2在4D染色体短臂上连锁十分紧密,交换率仅为0.18%。该两基因的连锁片段已转移到中国春小麦ph1b突变体和八倍体小黑麦中。发现一套基因控制的雌雄性都不育的小麦遗传种质和双隐性基因控制的小麦核不育材料。综合分析已发现的核不育材料,提出植物基因互作型显性核不育材料起源假说;经遗传分析和数学推导,建立植物隐性核不育材料姊妹交后代育性遗传模式。