密級(jí)： 論文編號(hào)： 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 學(xué)位論文 光溫敏核雄性不育小麥的育性轉(zhuǎn)換特點(diǎn) 及恢復(fù)性研究 要 光溫敏核雄性不育系的光溫作用機(jī)制一直是二系雜交小麥研究的核心之一，其恢復(fù)性問(wèn)題，也日益受到育種者的關(guān)注。本研究的目的就是明確光溫敏不育小麥的育性轉(zhuǎn)換特點(diǎn)，并對(duì)其恢復(fù)性展開(kāi)探討。 以北京市農(nóng)科院雜交小麥中心選育的小麥光溫敏不育系 試材，以人工氣候箱定光定溫試驗(yàn)為主，輔以田間定光試驗(yàn)，開(kāi)展不育系育性轉(zhuǎn)換特性研究。研究表明，不育系的溫度敏感期和光周期敏感期是一致的，即在小麥穗分化的藥隔至花粉粒單核期。 然都表現(xiàn)為短日低溫不育，但光溫反應(yīng)機(jī)制是不同的，屬于不同的遺傳類(lèi)型。 溫敏作用為主，較低（ 8 ）和較高（ 16） 的溫度 能夠掩蓋光周期的作用，在日均溫 12時(shí)，隨著光長(zhǎng)的增加，不育系育性提高，并且溫度臨界值有降低的趨勢(shì)。 周期的作用不明顯，溫度臨界值為 12。 通過(guò)花藥發(fā)育的形態(tài)學(xué)和細(xì)胞學(xué)調(diào)查，觀測(cè)到不育系 性敗育的兩種現(xiàn)象：一是花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂后期，在四分體形成時(shí)出現(xiàn)無(wú)染色體的小孢子；二是花粉成熟前期，淀粉粒積累發(fā)生障礙。 以來(lái)源于國(guó)內(nèi)各生態(tài) 區(qū)和 料為恢復(fù)系，研究與不育系 雜交組合 育性表現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)光溫敏不育系存在恢復(fù)性問(wèn)題，大部分材料可部分恢復(fù)不育系的育性，只有很少部分材料能將不育系恢復(fù)到常規(guī)品種的育性水平。溫光互作型的 溫敏型的難恢復(fù)，弱感光型的 鍵詞： 雜交小麥，光溫敏不育，育性轉(zhuǎn)換，恢復(fù)性 of is of of of is by of is to in of in in of to of by a ) or 6 ) of At 2 , by 2 . in of in of or as as 1 of or or 錄 第一章 文獻(xiàn)綜述 . 國(guó)內(nèi)外 小麥雜種優(yōu)勢(shì)利用研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) .質(zhì)互作雄性不育的利用（三系法） .學(xué)殺雄技術(shù)的利用（化殺法） .溫敏雄性不育的利用（二系法） . 光溫敏雄性不育小麥的研究進(jìn)展 .麥光溫敏雄性不育系的選育 .溫敏雄性不育系的育性轉(zhuǎn)換特性研究 .溫敏不育性遺傳的復(fù)雜性 .麥雄性不育的細(xì)胞學(xué)研究 .溫敏不育小麥的恢復(fù)性研究 . 論文的設(shè)計(jì)思路及實(shí)驗(yàn)方案 .的、意義 .究方案 .二章 研究報(bào)告 .特點(diǎn)研究 .料與方法 .果與分析 .論 .料與方法 .果與分析 .論 .三章 結(jié)論 .考文獻(xiàn) .謝 .者簡(jiǎn)歷 .國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 文獻(xiàn)綜述 1 第一章 文獻(xiàn)綜述 1. 小麥雜種優(yōu)勢(shì)利用研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 小麥?zhǔn)鞘澜缟戏植甲顝V的第一大糧食作物，其 雜 種優(yōu)勢(shì)的利用，被認(rèn)為是 21 世紀(jì)小麥生產(chǎn)水平大幅度提高的重要途徑之一， 各國(guó)一直都在努力尋求開(kāi)發(fā)利用其雜種優(yōu)勢(shì)的途徑與方法。由于小麥?zhǔn)亲曰ㄊ诜圩魑?，因此，高效生產(chǎn)小麥雜交種的技術(shù)體系同強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合選育一樣，是雜種優(yōu)勢(shì)利用的核心問(wèn)題，前人為此曾做出巨大的努力，并取得一系列重要成果和突破性進(jìn)展。綜合前人的工作，小麥雜種優(yōu)勢(shì)利用研究主要集中在以下 5個(gè)方面，即核質(zhì)互作雄性不育的利用（三系法）、化學(xué)殺雄技術(shù)的利用（化殺法）、光溫敏雄性不育的利用（二系法）、核型雄性不育與核質(zhì)雜種優(yōu)勢(shì)利用，其中以前三方面的研究較多且最深入。 質(zhì)互作雄性不育的利用（三系法 ） 自 20 世紀(jì) 50 年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外已育成的小麥核質(zhì)互作雄性不育系很多，有卵圓山羊草(.)胞質(zhì)的硬粒小麥和普通小麥雄性不育系，擬斯卑爾脫山羊草 (質(zhì)的普通小麥不育系，易變山羊草 (質(zhì)的普通小麥不育系， 質(zhì) )， K 型不育系 (質(zhì) )， 不育系(質(zhì) ),節(jié)型不育系 (質(zhì) )， W 型不育系 (粗厚山羊草 (x)的 然上述不育系大都實(shí)現(xiàn)了“三系 ” 配套，國(guó)內(nèi)也曾選育出一些通過(guò)審定的品種，但由于存在恢復(fù)源窄、不育系繁殖困難以及種子不飽滿等一些問(wèn)題，都未能在生產(chǎn)上大面積推廣應(yīng)用，迫切需要做進(jìn)一步的遺傳改良。 學(xué)殺雄技術(shù)的利用（化殺法） 由于化學(xué)殺雄避開(kāi)了恢、保關(guān)系，因此曾被認(rèn)為是一種很有希望的雜交制種新技術(shù)。自 上世紀(jì) 50 年代用 來(lái)酰肼）處理小麥獲得雄性不育株以來(lái)，一些發(fā)達(dá)國(guó)家如美、英、法諸國(guó)在化學(xué)殺雄劑篩選方面做了較多的研究，特別是 70年代中后期 麥化學(xué)殺雄劑篩選研究進(jìn)入了高潮。 80 年代中后期，美國(guó)和法國(guó)等國(guó)的跨國(guó)公司相繼篩選出了一些化學(xué)殺雄劑，如 并于 90年代聯(lián)合我國(guó)多家育種單位，開(kāi)展實(shí)際應(yīng)用研究。近幾年，我國(guó)也相繼報(bào)道研制出 國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)）、 北農(nóng)林科技大學(xué)）等化學(xué)殺雄劑。但由于“化殺法”在制種過(guò)程中穩(wěn)定性差 、制種成本高及環(huán)境污染重等多方面原因，在生產(chǎn)上也未得到大面積的利用。 溫敏雄性不育的利用（二系法） 光溫敏雄性不育屬基因型環(huán)境互作雄性不育（ 型，目前在小麥上發(fā)現(xiàn)的光溫敏雄性不育多屬核 /環(huán)境互作不育類(lèi)型。 通過(guò)改變光溫敏不育系光溫生態(tài)條件，一般在短日低溫下表現(xiàn)不育，用于制種；長(zhǎng)日高溫下可育，可自身繁殖，從而達(dá)到一系兩用的目的。 由于此種雄性不育類(lèi)型 制種程序簡(jiǎn)便 ，制種成本低且恢復(fù)源廣泛，較易獲得優(yōu)勢(shì)組合，因此被認(rèn)為是一條最有希望的利用作物雜種優(yōu)勢(shì)的育種途徑，日益 成為該領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn) 。 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 文獻(xiàn)綜述 2 2. 光溫 敏雄性不育小麥的研究進(jìn)展 麥 光溫敏雄性不育系的選育 雄性不育是植物界一種普遍存在的現(xiàn)象。自 1951 年木原均 (次報(bào)道合成異源細(xì)胞質(zhì)小麥雄性不育系后，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)始了三系法雜交小麥的研究，先后育成了 T、 K、 實(shí)現(xiàn)了“不育系、保持系、恢復(fù)系”三系配套。 1979 年 最早發(fā)現(xiàn) 26異質(zhì)系在日長(zhǎng)大于 14 1992年，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)何覺(jué)民和重慶農(nóng)科所 譚昌華 等，率先報(bào)道選育出具有普通小麥細(xì)胞質(zhì)的光溫敏核雄性不育系 49 短日低溫下不育，而長(zhǎng)日高溫下可育，并已利用這些不育系選育出多個(gè)適宜我國(guó)南方麥區(qū)的二系雜交小麥組合。隨后，趙鳳梧等（ 1998）在我國(guó)北部麥區(qū)育成光溫敏核雄性不育系 99北京市農(nóng)林科學(xué)院雜交小麥中心育成不育系 于 2000 年進(jìn)入二系法雜交小麥新組合大面積中試制種 ； 何蓓如（ 1999、 2003）報(bào)道選育出非 1B/1S 型小麥溫敏不育系；榮德福（ 1999）選育出長(zhǎng)日高溫敏感型不育系 94發(fā)現(xiàn)在低溫和高溫下均表現(xiàn)不育的 兩極型光溫敏不育系 8701 在育種理論方面，相繼提出了“植物生態(tài)雄性不育”（ 1998，何覺(jué)民）和“小麥雄性育性的相對(duì)性”（ 1998，趙昌平）等設(shè)想，認(rèn)為光溫敏雄性不育系的育性不僅受光溫條件影響，還受到濕度、地力等其它生態(tài)環(huán)境的影響。 溫敏雄性不育系的育性轉(zhuǎn)換特性研究 溫敏不育水稻的光溫反應(yīng)特性 自 1981年我國(guó)學(xué)者石明松最先育成光敏核雄性不育水稻農(nóng)墾 58人就水稻光溫敏雄性不育系的光溫反應(yīng)特性、遺傳特點(diǎn)及生理代謝基礎(chǔ)等各方面，尤其針對(duì)育性轉(zhuǎn)換特點(diǎn)開(kāi)展了較為詳盡的研究。利 用田間分期播種、再生和人工定光定溫實(shí)驗(yàn)，普遍得出，水稻光溫敏雄性不育系表現(xiàn)為短日低溫可育、長(zhǎng)日高溫不育，育性轉(zhuǎn)換誘導(dǎo)時(shí)期為幼穗分化的第二次枝梗及穎花原基分化期至花粉母細(xì)胞形成期，即抽穗前的 5至 20 天。 無(wú)論是光敏為主的農(nóng)墾 58S、 8906S，還是溫敏為主的安農(nóng) S、 7001S、培矮 64屬于光溫敏互作生態(tài)型不育，不存在絕對(duì)的光敏和絕對(duì)的溫敏，其育性的表達(dá)是光溫共同作用的結(jié)果。只有在光敏溫度范圍內(nèi)，光溫敏不育系表現(xiàn)出育性轉(zhuǎn)換的光敏感特性，過(guò)高或過(guò)低的溫度，將掩蓋光周期的作用。同時(shí)，溫度對(duì)誘 導(dǎo)育性轉(zhuǎn)換的臨界光長(zhǎng)起補(bǔ)償作用，即溫度升高，臨界光長(zhǎng)縮短；溫度降低，臨界光長(zhǎng)延長(zhǎng)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，袁隆平提出以23 作為實(shí)用水稻光溫敏不育系的標(biāo)準(zhǔn)。 朱英國(guó)等還認(rèn)為光敏與溫敏不育性由不同的遺傳位點(diǎn)控制，從發(fā)育階段上分析，光周期的敏感期與溫度敏感期不相同，光周期的敏感開(kāi)始時(shí)期較早一些，光周期的敏感期在抽穗前的 10至 20天，溫度敏感期在抽穗前的 5至 15天。 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 文獻(xiàn)綜述 3 溫敏不育小麥的光溫反應(yīng)特性 就小麥生長(zhǎng)的溫光反應(yīng)特性與光溫敏雄性不育性之間關(guān)系研究，日本學(xué)者 （ 1979）首先報(bào)道具粗厚 山羊草、牡山羊草和瓦維洛夫山羊草細(xì)胞質(zhì)（均屬 日長(zhǎng)大于 14覺(jué)民（ 1992）、譚昌華（ 1992）、何蓓如（ 1999）等在育成多個(gè)小麥光溫敏不育系的基礎(chǔ)上，都認(rèn)為小麥光溫敏不育系表現(xiàn)為短日低溫不育。而且同水稻一樣，小麥光溫敏不育系育性的表達(dá)也是光溫共同作用的結(jié)果，不存在絕對(duì)的光敏和絕對(duì)的溫敏，低溫對(duì)短日、高溫對(duì)長(zhǎng)日具有補(bǔ)償作用。 前人關(guān)于育性轉(zhuǎn)換誘導(dǎo)時(shí)期的看法存在很大差異，何覺(jué)民、周美蘭、趙昌平等研究了光溫敏不育系 育性轉(zhuǎn)換特點(diǎn) ，認(rèn)為光溫誘導(dǎo)時(shí)期為幼穗雌雄蕊原基分化至四分體形成期。余國(guó)東等在研究 且從花粉母細(xì)胞形成期至成熟花粉期對(duì)溫度都有一定程度的敏感性，育性溫度敏感期較長(zhǎng)。何蓓如認(rèn)為減數(shù)分裂至單核期是溫光敏不育系 .、徐乃瑜等研究 存在明顯的溫度作用。不同的學(xué)者之所以得出不同的結(jié)論，一方面是所研究的不育材料不同；另一方面絕大多數(shù)研究是在田間自然氣候條件下，利用分期播種或遮光實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的，無(wú)法區(qū) 別光周期與溫度間相互干擾或互作。但也可以發(fā)現(xiàn)，這些材料的光溫誘導(dǎo)時(shí)期都處于小花分化期開(kāi)始以后，也就是說(shuō)，大多數(shù)學(xué)者都認(rèn)為在決定總小穗數(shù)多少的單棱、二棱兩個(gè)穗分化時(shí)期，光溫對(duì)育性轉(zhuǎn)換沒(méi)有影響。 前人針對(duì)不同類(lèi)型的小麥光溫敏不育材料，研究得出的育性轉(zhuǎn)換的臨界溫度和臨界光長(zhǎng)，具有很大差異。 1至 界溫度為 9至 11 ； 2h，臨界溫度為 12 至 14 ；而 臨界溫度為 18。這些差異也可能與 光溫敏感時(shí)期不同有關(guān) ，如 體形成期，而 花粉粒單核期至二核期） 。臨界光長(zhǎng)和溫度不僅是決定一個(gè)光溫敏不育系是否育性轉(zhuǎn)換徹底、能夠制種的關(guān)鍵，也與其雜交組合 有明確了光溫敏不育系的臨界光長(zhǎng)和溫度，才能決定其是否具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，才能確定其進(jìn)行二系法雜交制種的安全生態(tài)區(qū)。不育系的臨界溫度并不是越高越好，臨界溫度的升高會(huì)造成光溫敏不育系恢復(fù)困難，繁殖系數(shù)降低。 溫敏不育性遺傳的復(fù)雜性 光溫敏不育是一種受光溫調(diào)控的生態(tài)遺傳類(lèi)型，其育性不僅受遺傳因素的控制，而且 受外界光溫因子的影響，在育性表現(xiàn)上十分復(fù)雜。水稻的相關(guān)研究表明，光溫敏不育性屬孢子體不育遺傳類(lèi)型，受細(xì)胞核內(nèi)隱性基因控制，與細(xì)胞質(zhì)無(wú)關(guān)；不同來(lái)源的光溫敏不育材料受控于不同的核不育基因位點(diǎn)，即它們的核不育主基因互不等位（廖伏明和袁隆平， 2003）。但對(duì)于光溫敏不育性的內(nèi)部遺傳機(jī)制還知之甚少，如控制育性基因的數(shù)目。光溫敏基因所涉及的染色體數(shù)目、基因控制模式等的研究結(jié)果很不一致，而且光敏和溫敏不育基因所涉及的染色體也不同。這表明光溫敏不育性非簡(jiǎn)單遺傳的性狀，可能具有非常復(fù)雜的遺傳機(jī)制。 許多學(xué)者將光溫敏不育性遺傳 的復(fù)雜性歸因于遺傳背景的作用，這里的遺傳背景實(shí)質(zhì)就是一組影響育性表達(dá)的微效基因。盛孝邦（ 1992）認(rèn)為遺傳背景就是殘余基因型，其實(shí)質(zhì)是存在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 文獻(xiàn)綜述 4 于不同類(lèi)型的光敏不育系中的光、溫兩組微效基因群的協(xié)同作用，導(dǎo)致控制育性轉(zhuǎn)變的某些外源激素或生化成分的積累或消減，光、溫兩組微效基因群的交互作用便形成了諸多光溫敏不育系在育性表達(dá)所需要的溫度和光長(zhǎng)閾值上的表型差異。 核不育性是基礎(chǔ)，由光、溫條件改變所誘導(dǎo)產(chǎn)生的不育度的變化幅度是 周期效應(yīng)指數(shù)值）與 度效應(yīng)指數(shù)值）決定累加的結(jié)果。光溫敏不育性狀所涉及的基因?qū)⒖赡苁?一個(gè)基因群，既包括核不育基因，也包括 E 的遺傳因子（薛光行和鄧景揚(yáng)， 1998）。曾漢來(lái)等（ 1996）認(rèn)為，光敏不育基因和溫敏不育基因的表達(dá)條件都受所在的遺傳背景的影響，背景主要影響不育基因完全表達(dá)所需光溫條件，而這些影響主效不育基因表達(dá)的遺傳背景因素仍可通過(guò)自交分離重組，造成后代育性轉(zhuǎn)換條件的株間差異，經(jīng)數(shù)代自交后所得的不育系已成為不育起點(diǎn)溫度不同的混合體。混合群體不同單株間雜交重組，同時(shí)在不育系繁殖中，起點(diǎn)溫度高的單株繁殖系數(shù)高，通過(guò)這種遺傳重組與自然選擇從而加速了不育系群體水平上的“溫度漂變”。因 而不育系不育起點(diǎn)溫度升高的實(shí)質(zhì)是遺傳背景的改變，其原因是不育系遺傳上未達(dá)到完全純合。單株間育性差異是由不育起點(diǎn)溫度的不同所引起。薛光行等（ 1996）認(rèn)為光溫敏不育水稻的育性不穩(wěn)定性是由于其異質(zhì)性所引起的，即高世代光溫敏不育水稻群體中個(gè)體的育性尚在分離。同樣，小麥光溫敏核不育系的育性也有漂移現(xiàn)象，大多數(shù)小麥光溫敏不育系是短日、低溫不育，與水稻光溫敏不育系對(duì)光溫的需求相反（也有個(gè)別短光低溫不育的水稻不育系，如宜 麥雄性不育的細(xì)胞學(xué)研究 關(guān)于作物雄性不育的細(xì)胞學(xué)研究已經(jīng)有許多報(bào)道。核不育芝麻小孢 子敗育發(fā)生在四分體形成之后的無(wú)液泡小孢子期， K 型小麥雄性不育系小孢子敗育的關(guān)鍵時(shí)期在二核花粉粒時(shí)期， 太谷核不育小麥雄性不育主要發(fā)生在小孢子形成過(guò)程和剛釋放不久。 K 型小麥雄性不育系小孢子（花粉粒）發(fā)育過(guò)程中花藥與其保持系、恢復(fù)系和雜種 論小孢子的發(fā)生、發(fā)育，還是四層花藥壁、花絲、藥隔組織在二細(xì)胞花粉粒形成以前，兩者之間均沒(méi)有明顯的差異。在二細(xì)胞形成后，隨著花粉粒內(nèi)壁的發(fā)生，兩者之間的差異加大，且差異主要發(fā)生在可育花粉與不可育花粉粒內(nèi)壁中， 因此， 光溫敏雄性不育系的細(xì)胞學(xué)研究報(bào)道很少。日本學(xué)者 .（ 1993）發(fā)現(xiàn)具 26 異質(zhì)系的不育性表現(xiàn)為雄蕊心皮化。 周美蘭等觀察了小麥光溫敏不育系農(nóng)大 3338、雄性發(fā)育過(guò)程，認(rèn)為雖然減數(shù)分裂期間出現(xiàn)一些異?，F(xiàn)象，但大多數(shù)花粉母細(xì)胞能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂，形成正常的四分體；在花粉發(fā)育時(shí)期上，能形成正常的單核花粉粒，但在二核期到三核期花粉發(fā)生敗育，花粉粒對(duì)碘至碘化鉀溶液不呈藍(lán)色反應(yīng)，以染敗為主；開(kāi)花期花粉粒為三角形和不規(guī)則形，花粉敗育 率達(dá) 100，屬于配子體不育類(lèi)型。 目前，在植物上發(fā)現(xiàn)了大量光溫敏雄性不育系，它們?cè)诓煌墓鉁貤l件下表現(xiàn)出雄配子育性的顯著差異，雄蕊心皮化、花藥不開(kāi)裂和花絲不伸長(zhǎng)等可能是造成雄性不育的直接原因。所以，對(duì)光溫敏雄性不育形成機(jī)制的研究，不僅對(duì)于雜種優(yōu)勢(shì)的利用，而且對(duì)于揭示植物光溫調(diào)控發(fā)育機(jī)理都具有重要作用。 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 文獻(xiàn)綜述 5 溫敏不育小麥的恢復(fù)性研究 三系雜交小麥難以應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是核質(zhì)互作不育系的恢復(fù)源少，并且很難恢復(fù)到常規(guī)種水平。 有關(guān)兩系雜交小麥 數(shù)報(bào)道認(rèn)為 小麥光溫敏不育系不存在恢復(fù)性問(wèn) 題，普通小麥都是 光溫敏不育系的恢復(fù)系，因此兩系雜種小麥配組方便，育成強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合的幾率較高 。但 .（ 1999）發(fā)現(xiàn)在 17個(gè)日本栽培品種中 9個(gè)品種不能恢復(fù)具有 譚昌華在研究 1育性恢復(fù)時(shí)也發(fā)現(xiàn)，雖然絕大多數(shù)常規(guī)小麥品種都是 恢復(fù)系，可是恢復(fù)度的高低存在差異，極少數(shù)組合 認(rèn)為恢復(fù)度的高低與父本耐冷性的強(qiáng)弱關(guān)系密切。陶軍等比較了較優(yōu)組合的一代結(jié)實(shí)率，仍不如常規(guī)小麥，且年度間結(jié)實(shí)率差異較大。北京雜交小麥中心 在多年的選配強(qiáng)優(yōu)組合試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)， 小麥光溫敏不育系同核質(zhì)互作雄性不育系一樣，存在恢復(fù)問(wèn)題，并且是決定二系雜交小麥雜種優(yōu)勢(shì)高低的關(guān)鍵問(wèn)題。 3. 論文的設(shè)計(jì)思路及實(shí)驗(yàn)方案 的、意義 利用雜種優(yōu)勢(shì)提高農(nóng)作物產(chǎn)量、解決了人類(lèi)食物短缺局面是 20 世紀(jì)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究取得的突出成就之一，迄今為止，除小麥外主要的大田作物玉米、水稻、油菜等均已實(shí)現(xiàn)了雜種優(yōu)勢(shì)利用。小麥雜種優(yōu)勢(shì)的利用，被認(rèn)為是 21 世紀(jì)小麥生產(chǎn)水平大幅度提高的重要途徑之一。 光溫敏兩系雜交小麥因其制種程序簡(jiǎn)便和低成本，近年來(lái)已成為該領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。 關(guān)于光溫 敏不育小麥的育性轉(zhuǎn)換特點(diǎn)，雖然前人在光溫誘導(dǎo)的光周期敏感時(shí)期和溫度敏感時(shí)期等方面進(jìn)行了一定的研究，但仍很不明確，存在較大爭(zhēng)議，而對(duì)其恢復(fù)性的研究國(guó)內(nèi)外報(bào)道更少。因此，加強(qiáng)光溫敏不育小麥的育性轉(zhuǎn)換特性及其恢復(fù)性的研究，明確光溫誘導(dǎo)敏感時(shí)期、臨界值和光溫互作效應(yīng)，探討光溫敏不育系的恢復(fù)性與光溫反應(yīng)特性的關(guān)系，將為優(yōu)異實(shí)用光溫敏不育系的選育、鑒定及二系法雜交小麥的應(yīng)用提供重要的理論基礎(chǔ)。 究方案 溫敏不育系的溫度敏感時(shí)期確定 以光溫敏不育系 用人工氣候箱定光 定溫，在光長(zhǎng)保持一致（ 12h/d）的條件下，于 不同的穗分化時(shí)期進(jìn)行 10 的低溫處理，明確光溫敏不育系的溫度敏感時(shí)期。 溫敏不育系的光周期敏感時(shí)期確定 以光溫敏不育系 研究對(duì)象，利用人工氣候箱定光定溫，輔以田間定光試驗(yàn) ，在保持溫度一致的情況下（ 人工氣候箱定溫 12），于 不同的穗分化時(shí)期進(jìn)行 10h/確光溫敏不育系的光周期敏感時(shí)期。 溫敏不育系的光溫互作試驗(yàn) 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 文獻(xiàn)綜述 6 利用人工氣候箱精確定溫定光，以大田移栽苗為試驗(yàn)苗，以上述試驗(yàn)明確的光溫敏感時(shí)期為處理 時(shí)期，同時(shí)進(jìn)行光溫雙因子處理，確定光溫對(duì)育性的互作效應(yīng)，同時(shí)基本明確不育系的光溫臨界值。 溫敏不育系的花粉育性表現(xiàn) 通過(guò)人工氣候箱定光定溫和田間分期播種試驗(yàn)，利用醋酸洋紅或 液染色法，觀測(cè)花粉發(fā)生敗育的時(shí)期，以及不育系花粉粒在不同光溫處理下的染色情況。 溫生態(tài)點(diǎn)設(shè)置 設(shè) 2個(gè)生態(tài)點(diǎn)：北京海淀 (北緯 39。 59 )、安徽阜南（北緯 32。 35 ） 復(fù)性研究 光溫敏核雄性不育系為 復(fù)系包括國(guó)內(nèi)冬性、弱冬性及弱春性常規(guī)品種 154份和引自國(guó)際玉米小 麥改良中心的弱感光性材料 32 份。 以雜交組合 的結(jié)實(shí)率和相對(duì)結(jié)實(shí)率來(lái)表示 恢復(fù)系對(duì)不育系的 恢復(fù)性高低。 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 光溫敏不育系的育性轉(zhuǎn)換特點(diǎn)研究 7 第二章 研究報(bào)告 料與方法 料 光溫敏核雄性不育系 北京市農(nóng)科院雜交小麥中心選育，常規(guī)品種京麥 9158作為對(duì)照品種。 儀器： 工氣候箱、 驗(yàn)設(shè)計(jì) 地分期播種試驗(yàn) 選擇異地生態(tài)點(diǎn) 2個(gè)，分別是北京海淀 (北緯 39。 59 )、安徽阜南（北緯 32。 35 ）。播期 2個(gè)，早播（海淀 9月 25 日，阜南 10月 5日）和晚播（海淀 10月 15日，阜南 10月 25日）。每個(gè)材料每期種植 2行，行長(zhǎng) 2m，行距 25本苗 5萬(wàn) /畝，重復(fù) 2次。于抽穗后開(kāi)花前，每行套袋 10穗，即每個(gè)材料每個(gè)播期套袋 20 穗，成熟后調(diào)查穗長(zhǎng)、總小穗數(shù)、不孕小穗數(shù)和結(jié)實(shí)粒數(shù)等穗部性狀。試驗(yàn)于 2002003 溫敏不育系的溫度敏感時(shí)期試驗(yàn) 設(shè)時(shí)期處理 4 個(gè)，即小花分化至雌雄蕊分化期、雌雄蕊分化至藥隔期、藥隔至四分體形成期和四分體形成期至單核期。處理 時(shí)期設(shè)溫度 10（日溫 14，夜溫 6） ，非處理時(shí)期溫度 12整個(gè)生育期設(shè)光長(zhǎng) 12h/d。重復(fù) 2 次。試驗(yàn)苗為田間移栽苗，基本苗 10 萬(wàn) /畝。試驗(yàn)于 2001 年 1月至 2002年 6月利用人工氣候箱進(jìn)行。 溫敏不育系的光周期敏感時(shí)期試驗(yàn) 分為 2部分，與 2002 年 9月至 2004年 6月進(jìn)行。 （ 1）田間試驗(yàn) 2002度處理時(shí)期 6 個(gè)，包括二棱至護(hù)穎分化期、護(hù)穎分化至小花分化期、小花分化至雌雄蕊分化期、雌雄蕊分化至藥隔期、藥隔至四分體形成期和四分體形成至花粉粒單核期。 2003的基礎(chǔ)上優(yōu)化處理，處理時(shí)期為 二棱至小花分化期、小花分化至藥隔期、藥隔至花粉粒單核期、四分體形成至單核期、花粉粒單核至抽穗期和單棱至抽穗期等 6 個(gè)。設(shè) 處理光長(zhǎng) 2個(gè)： 10h/d 與自然光長(zhǎng)。重復(fù) 2 次。實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)為北京海淀。 （ 2）氣候箱試驗(yàn) 結(jié)合田間遮光試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)時(shí)期處理 3 個(gè)，即二棱至小花分化期、小花分化期至藥隔期和藥隔期至花粉粒單核期。處理時(shí)期設(shè)短日光長(zhǎng) 10h/d，非處理時(shí)期保持光長(zhǎng)一致為 12h/d。處理間溫度也保持一致，抽穗前 12，抽穗后 16。 重復(fù) 2次。試驗(yàn)苗為田間移栽苗，基本苗 10 萬(wàn) /畝。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 光溫敏不育系的育性轉(zhuǎn)換特點(diǎn)研究 8 試驗(yàn)于 2003年 9月至 2004年 6月進(jìn)行。 溫敏不育系的光溫互作試驗(yàn) 設(shè)溫度處理 3個(gè)，分別為 8、 12、 16；設(shè)光長(zhǎng)處理 3個(gè)，分別為 10h/d、 12h/d、 14h/d；進(jìn)行溫光雙因子交叉試驗(yàn)，共計(jì) 9個(gè)處理。處理時(shí)期為藥隔至花粉粒單核期。 重復(fù) 2次。試驗(yàn)苗為田間移栽苗，基本苗 10萬(wàn) /畝。試驗(yàn)于 2003年 9月至 2004年 6月利用人工氣候箱進(jìn)行。 驗(yàn)苗的移栽與管理 試驗(yàn)材料 麥 9158于 9 月 26播種于田間，行長(zhǎng) 2m，行距 25本苗 5萬(wàn) /畝。 11月上旬移栽試驗(yàn) 苗，統(tǒng)一移至長(zhǎng) 4555個(gè)箱中施底肥磷酸二銨 尿素 箱中移栽 麥 9158 各 1 行，行距 15行 8株。移栽完成后，繼續(xù)在室外進(jìn)行春化。 12月中旬以后，陸續(xù)將待處理的試驗(yàn)苗移入溫室恢復(fù)生長(zhǎng)，并保持溫室溫度 12夜間溫度 8白天溫度 16，日長(zhǎng)為 12h/d。當(dāng)試驗(yàn)苗生長(zhǎng)至試驗(yàn)要求的處理時(shí)期，移入人工氣候箱進(jìn)行光溫處理。 實(shí)率的計(jì)算采用國(guó)際法 結(jié)實(shí)粒數(shù) 結(jié)實(shí)率（） 100 總小穗數(shù) 2 果與分析 然條件下光溫敏不育系的育性轉(zhuǎn)換特點(diǎn) 同生態(tài)條件下光溫敏不育系的穗分化進(jìn)程 表 1 不同生態(tài)條件下 生育期 in 度 地點(diǎn) 播期 小花 分化期 雌雄蕊 分化期 藥隔期 四分體期 單核期 抽穗期 2003 海淀 9/26 4/2 4/9 4/15 4/20 4/26 5/1 10/15 4/5 4/12 4/18 4/24 4/29 5/3 阜南 10/5 3/7 3/16 3/24 3/31 4/7 4/13 2004 海淀 10/2 4/1 4/8 4/14 4/18 4/21 4/24 10/15 4/6 4/12 4/17 4/21 4/25 4/29 阜南 10/9 3/2 3/12 3/21 3/28 4/3 4/9 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 光溫敏不育系的育性轉(zhuǎn)換特點(diǎn)研究 9 表 2 不同生態(tài)條件下 生育期 in 度 地點(diǎn) 播期 小花 分化 雌雄蕊 分化 藥隔 四分體 形成 花粉粒 單核 抽穗 2003 海淀 9/26 4/4 4/10 4/16 4/21 4/27 5/1 10/15 4/8 4/14 4/20 4/26 5/1 5/6 阜南 10/5 3/8 3/17 3/24 3/31 4/6 4/13 2004 海淀 10/2 4/3 4/9 4/15 4/18 4/22 4/27 10/15 4/6 4/12 4/17 4/20 4/24 4/28 阜南 10/9 3/3 3/14 3/22 3/30 4/4 4/9 小麥生長(zhǎng)所處生態(tài)條件不同，生育時(shí)期的差異表現(xiàn)很突出。不同生態(tài)點(diǎn)種植，各個(gè)穗分化時(shí)期具有很大差異（表 1，表 2），以四分體形成期（挑旗期）為例，在播期相近的情況下，阜南比海淀提前 20 天左右。而同一生態(tài)點(diǎn)不同播期間的差異并不大，多數(shù)穗分化階段相差 2。這樣，在不同生態(tài)點(diǎn)間，同一穗分化階段，不育系所處的光溫條件具有很大不同，從而使育性產(chǎn)生差異。 同生態(tài)條件下光溫敏不育系的育性表現(xiàn) 表 3 不同生態(tài)條件下不育系 的育性表現(xiàn) of in of 料 生態(tài)點(diǎn) 播期 2003 年 2004 年 小穗數(shù) 穗粒數(shù) 結(jié)實(shí)率 % 小穗數(shù) 穗粒數(shù) 結(jié)實(shí)率 % 淀 早播 播 南 早播 播 淀 早播 播 南 早播 播 麥9158 海淀 早播 播 南 早播 播 著種植地點(diǎn)和播期的改變，小麥的穗部性狀也發(fā)生比較明顯的變化 (表 3)。不論是不育系是常規(guī)品種京麥 9158，小穗數(shù)在低緯度的阜南比海淀有了明顯增加，而早播小穗數(shù)也都比晚播多 育性上，光溫敏不育系 論早播、晚播，結(jié)實(shí)率都在 10以下，特別是早播，結(jié)實(shí)率均未超過(guò) 4。而在海淀生態(tài)點(diǎn)， 、晚播的結(jié)實(shí)率一中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 光溫敏不育系的育性轉(zhuǎn)換特點(diǎn)研究 10 般都在 60以上。 播結(jié)實(shí)率更是達(dá)到 接近常規(guī)品種京麥 9158。 0以上。京麥 9158 的結(jié)實(shí)率，雖然阜南低于海淀，但兩地的穗粒數(shù)沒(méi)有明顯差異，主要因?yàn)樾∷霐?shù)的提高使結(jié)實(shí)率降低。 在兩個(gè)生態(tài)點(diǎn)， 2004年度 播差異不明顯外，其它均是晚播明顯高于早播，而常規(guī)品種京麥 9158早、晚播間沒(méi)有明顯差異。 溫敏不育系育性轉(zhuǎn)換與溫度的關(guān)系 很多報(bào)道指出，溫度對(duì)光溫 敏不育系的育性作用非常明顯。對(duì)兩年 6個(gè)不同種植處理，各個(gè)穗分化階段的平均溫度與結(jié)實(shí)率進(jìn)行相關(guān)分析（表 4）。結(jié)果表明，不育系 隔至四分體形成、四分體形成至花粉粒單核等 5個(gè)穗分化階段，結(jié)實(shí)率與平均氣溫均具有明顯的正相關(guān)，隨著溫度的升高，結(jié)實(shí)率增加。但 在雌雄蕊分化至藥隔期的相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，其它各階段相關(guān)都不顯著，說(shuō)明雌雄蕊分化至藥隔期是不育系 溫度最敏感時(shí)期。 雌雄蕊分化至藥隔期和四分體形成至花粉粒單核期，結(jié)實(shí)率與溫度的相關(guān)性達(dá)顯著水平，雖 然藥隔至四分體形成期相關(guān)性不顯著，但藥隔至花粉粒單核仍然達(dá)到顯著水平，可以說(shuō)雌雄蕊分化至花粉粒單核期，是不育系 表 4 各穗分化階段平均氣溫與光溫敏不育系結(jié)實(shí)率的相關(guān)系數(shù) in of 育系 雌雄蕊分化至藥隔 藥隔至 四分體形成 四分體形成至 花粉粒單核 藥隔至 花粉粒單核 花粉粒單核 至抽穗 ：“ *”指相關(guān)達(dá)極顯著水平（ p=, “ *”指相關(guān)達(dá)顯著水平（ p= 溫敏不育系育性轉(zhuǎn)換的光周期效應(yīng) 前人的研究多認(rèn)為光溫敏不育系的光周期敏感期在小花分化期或雌雄蕊分化至藥隔期。 0 月初播種，結(jié) 實(shí)率都在 4以下，其小花分化至藥隔期處于 3 月 5日至 25日間（表 1，表 2），此時(shí)阜南的自然日長(zhǎng)為 月下旬或 10 月上旬播種，小花分化至藥隔期處于 4月 1日至 20日間，自然日長(zhǎng)為 實(shí)率多數(shù)達(dá)到 60以上?？梢员砻?，短日照下不育系 日照下結(jié)實(shí)率升高。 麥光溫敏不育系的溫度敏感時(shí)期 由表 5 可以看出，光溫敏雄性不育系 小花分化至花粉粒單核期間的各個(gè)穗分化時(shí)期進(jìn)行低溫處理，結(jié)實(shí)率都明顯低于 對(duì)照常規(guī)品種“京麥 9158”，表現(xiàn)出顯著的溫敏特性。 各處理時(shí)期間，不育系 以藥隔至四分體形成期結(jié)實(shí)率最低，其中 年試驗(yàn)結(jié)實(shí)率分別為 2002 年），均低于 10，較未處理對(duì)照降低 國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 光溫敏不育系的育性轉(zhuǎn)換特點(diǎn)研究 11 差異非常明顯。四分體形成至孕穗期的 10低溫 處理，兩個(gè)不育系的結(jié)實(shí)率較藥隔至四分體形成期處理，雖然有了較大提高，達(dá)到 20%以上，但仍明顯低于其它時(shí)期處理。二棱至雌雄蕊分化期和雌雄蕊分化期至藥隔期進(jìn)行 10的低溫處理， 不育系的結(jié)實(shí)率與對(duì)照處理無(wú) 明顯差異。 表 5 不同穗分化階段低溫處理下光溫敏不育系的結(jié)實(shí)率（ %） in of 度 不育系 小花分