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两系杂交水稻的成功经验强有力地带动着小麦光温敏材料的研究和利用,为育种家提供了广阔的实践空间,开辟了小麦杂优利用新途径。许多研究者试图用光温敏材料建立两系杂交小麦种子生产体系。近年来,何蓓如等发明了“一种选育适应中国北方小麦温敏不育系的方法”技术,将斯卑尔脱小麦1Bs染色体上的主效温敏基因导入普通小麦,育成了A3314等一系列小麦温敏雄性不育系,称为YS型小麦温敏不育系。
为了比较YS型小麦温敏不育系的温敏特性差异,研究其花粉败育特点及时期,以期揭示其遗传机理,从而选育出适应范围广的优良温敏不育系。本试验从四个方面进行了研究:对3个核基因相似且均具有斯卑尔脱小麦(T.spelta vat.duh.)不育基因的YS型温敏不育系和1B/1R类型K型不育系的染色体组成、单倍体频率和再生分蘖育性进行了初步比较;通过分期播种和再生分蘖剪穗试验比较研究了3个YS型小麦温敏不育系的育性转换临界温度和自交结实率差异;观察不同发育时期的YS型温敏不育系和1B/1R类型K型不育系K3314A花药显微结构,研究了其花粉败育特点及时期;对3个YS型小麦温敏不育系和1B/1R类型K型不育系进行SSR分子标记研究,从分子方面了解其温敏特性差异的原因。获得如下研究结果:
1.通过根尖细胞制片观察、单倍体频率及剪穗再生分蘖自交结实率调查发现:与1B/1R类型K型不育系K3314A相比,带有斯卑尔脱小麦1B染色体上不育基因的YS型小麦温敏不育系不易产生单倍体,且具有温敏特性,因而可将其应用于两系杂交小麦生产中。
2.通过对正季播种不育系及其剪穗再生分蘖育性调查发现:3个YS型小麦温敏不育系育性转换临界温度存在一定差异,A731、A732和A733的育性转换临界温度分别为18.92、17.90和18.54℃;并且它们在不同的可育条件下自交结实率有所不同,但与各自的育性转换临界温度高低无关,带有同一主效温敏基因的3个不育系的温敏特性存在着差异,揭示了YS型小麦温敏不育系育性转换遗传机制的复杂性。
3.观察不育和可育温度条件下不同发育时期的3个YS型小麦温敏不育系和1B/1R类型K型不育系K3314A花药显微结构发现:YS型小麦温敏不育系花药低温条件下花药内容物较高温条件下少,且花药壁破损较严重;YS型小麦温敏不育系在单核期和二核期都会出现花粉结构、形态异常,其中二核期是其发生败育的关键时期,而1B/1R不育系10314A到三核期才出现异常;3个YS型小麦温敏不育系花药败育特点总趋势基本相似(以染败为主),而K3314A花药败育兼以染败和典败为主。
4.用小麦1Bs上19个SSR引物对spelta、A731、A732、A733和K3314A的DNA进行扩增,共扩增出97条带,其中48条(48.5%)在这5个材料上具有多态性,每个引物能扩增出1~8条带,平均为5.1条;进一步筛选得到4个引物在这3个YS型小麦温敏不育系间表现出多态性,达21.1%,片段长度100~300bp之间;各材料中spelta的多态性信息量(PIC)值最高,K3314A次之,A731最低,A732、A733居中,且A732高于A733。3个YS型小麦温敏不育系温敏特性的差异与此结果的关系值得进一步研究。