许海霞[1]2000年在《GENESIS诱导小麦雄性不育的效果及对小麦生长发育的影响》文中研究说明本研究采用裂区试验设计方法，分两部分研究了新型化学杂交剂GENESIS的应用效果，第一部分以21个普通小麦常规品种为材料，探讨了化学杂交剂GENESIS诱导普通小麦雄性不育的效果及其败育机制，结果表明：(1)GENESIS具有良好的诱导小麦雄性不育的能力，在5kg.hm~(-2)剂量的处理下，参试的21个小麦品种的不育率全部大于95％，大部分品种的雄性不育率达到100％；(2)不同基因型对GENESIS的敏感性不同，在同一剂量处理下不同品种间的不育率存在着显著性差异，GENESIS最经济有效的剂量为3kg.hm~(-2)；(3)GENESIS诱导小麦雄性不育的细胞学观察结果表明：早期喷施大部分表现为无花粉型，药室内花粉母细胞解体，只留下空腔；晚期喷施大多为花粉败育型，败育花粉中大都只发育到单核期，部分发育到二核期，小孢子畸形，细胞核解体，细胞质稀薄，也发现有多核花粉粒存在；喷施时期越早，败育得越彻底，在高剂量的处理下，会发生绒毡层脱落和药室分离。 第二部分以11个普通小麦常规品种和11个化杀杂交种为材料，研究了化学杂交剂GENESIS对普通小麦农艺性状的影响及其对杂交种品质性状的影响，结果表明：(4)喷施GENESIS后，小麦的生长有一定的抑制作用，使抽穗期和开花期延迟1～2天，且使株高降低，不同剂量处理间株高的差异未达到显著水平，株高的降低主要是由穗下第一节间缩短造成的；(5)GENESIS对小麦倒二叶叶片叶绿素含量有一 GENESIS诱导小麦雄性不育的效果及对小麦生长发育的影响 定程度的影响，但叶片能自我恢复，表现为剂量越大，喷施 时期越晚，对叶片的损伤越大，自我修复能力越差；的）使，用GENESIS配制的FI杂交种在蛋白质含量、湿（干）面筋含 量方面表现出较强的正向超均优势和超亲优势，表明杂交种 在营养品质方面存在着一定的杂种优势，而沉淀值和降落值 的超均优势和超亲优势较小，但通过合理选配亲本，利用杂 种优势改善小麦的加工品质仍有可能。
刘宏伟[2]2002年在《化学杂交剂——GENESIS诱导小麦雄性不育机理研究》文中进行了进一步梳理小麦是世界上种植面积最大和适应性最广泛的作物，是包括水稻、玉米和马铃薯在内人类消费量最大的粮食作物。我国是世界上小麦生产大国，在我国小麦是仅次于水稻的第二大粮食作物，小麦年播种面积2800万公顷，总产量1.20亿吨。在今后30-40年内，我国人口预计将达到16亿，粮食的需求量将增加两倍，小麦作为我国主要的粮食作物，其总产量则必须快速和持续地增长。小麦总产量的增加有两条途径：一是扩大小麦种植面积；二是提高小麦单产。扩大小麦种植面积的空间极小，因为我国的可耕地面积逐年减少，非农业用地面积连年增加，特别是自1998年开始，我国对农业生态系统做出一系列调整，如封山造林、退耕还林、以粮代赈等，导致小麦种植面积逐年缩减，所以只有提高小麦单产，才能有效地提高我国小麦总产量，以满足人们的消费需求。利用杂种优势大幅度提高农作物产量，已在许多作物，如玉米、水稻和油菜等获得了巨大的经济效益，取得了举世瞩目的成就。许多研究和生产实践表明，小麦也具有明显的杂种优势，深入研究与开发利用，并推向产业化是大幅度提高小麦产量的重要途径。小麦杂种优势研究利用的途径有三条，分别为：细胞核质互作雄性不育(Cytoplasm Male Sterility，缩写为CMS)；化学杂交剂诱导雄性不育(Chemical Hybridization Agents，缩写为CHA)；核雄性不育(Nucleus Male Sterility，缩写为NMS)(遗传型核不育和光温敏核不育)。比较上述三条途径，因CHA途径亲本选择自由，可以直接利用常规品种等优点，成为目前小麦杂种优势研究利用的主要途径。但CHA途径的关键是必须有一个优良的化学杂交剂。GENESIS是美国孟山都公司(Monsanto Company)研制的一种高效、低毒的新型化学杂交剂，刘宏伟等研究证明，GENESIS诱导小麦雄性不育彻底，对小麦雌蕊育性没有影响，且与不同基因型品种间无显著互作效应，被认为是目前应用于杂种小麦商业化研究中最优良的CHA。为了更好地开发利用GENESIS，探索化学杂交剂诱导诱导小麦雄性不育机理，亦为进一步合成筛选更优良的CHA提供理论依据。本研究对经GENESIS诱导后雄性不育花粉粒发育的超微结构的变化、幼穗和花药中乙烯含量变化、幼穗和花药中超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase，缩写为SOD)、过氧化氢酶(Catalase，缩写为CAT)和过氧化物酶(Peroxide，缩写为POD)活性的变化、幼穗和花药中可溶性蛋白质含量的变化以及乙烯合成抑制剂对小麦CMS育性调控效应进行了研究。结果如下： 与可育花粉粒相比较，经GENESIS诱导后雄性不育花粉粒发育的超微结构发生了显著变化，雄性不育花粉粒的内壁结构没有形成。花粉粒内壁不仅承担着对花粉粒内外物质进行运输的功能，而且还具有合成花粉粒后期发育、萌发、管壁形成及伸长所需物质与蛋白质的功能。花粉粒内壁没有形成直接影响了花粉粒内外物质的——．传输和花粉粒后期发育所需物质的合成，内壁结构没有形成从而导致花粉粒败育：在败育花粉粒中还观察到，在花粉粒发育到“大液泡期”时，其液泡膜破裂，导致膜系统破坏，使液泡中所含水解酶释放细胞质中，导致细胞解体，花粉粒败育。败育花粉粒内无淀粉粒的积累，且线粒体的峭少又模糊不清，淀粉粒为细胞中的能量物质，线粒体为细胞的能量工厂，两者均出现异常，使细胞中能量供应不足，引起花粉粒败育。 在众多的调节植物生长发育的植物激素中，乙烯是结构最简单的一种，这个只有两个碳原子的气体分子对植物的代谢调节可贯穿植物整个生活周期。乙烯可以调节小泡子细胞内蛋白质、淀粉以及DNA和RNA的代谢与合成，从而导致小抱子细胞的发育过程发生变化，引起花粉粒败育，乙烯作为一种CHA应用于诱导小麦雄性不育。经GENESIS处理后，与可育幼穗和花药相比，不育小麦幼穗或花药中乙烯释放量显著增加，乙烯释放量的增加，引起与乙烯相关的一系列生理生化的变化，从而导致花粉粒发生败育。对幼穗和花药细胞内活性氧清除酶SOD、POD和CAI酶活性进行了测定，发现经GEN’ESIS处理以后，SOD、POD和 CAT活性显著低于对照，且三种酶活性降低速度剧烈，这样将导致细胞内活性氧积累，加剧膜脂过氧化，使花粉在发育过程中膜及细胞器膜解体退化，使花粉败育。对幼穗和花药中可溶性蛋白含量进行了测定，发现幼穗和花药中可溶性蛋白含量降低，影响了幼穗和花药中蛋白质的正常代谢，使花粉败育。 乙烯在植物育性调控中具有极其重要的作用，无论在CMS不育或CHA诱导的不育中，乙烯的释放量均发生了显著的变化。本研究利用乙烯合成抑制剂硫代酸银 （STS）和氨基乙氧基甘氨酸（AVG）对 CMS不育系中内源乙烯释放量进行抑制研究，结果发现用乙烯合成抑制剂处理后，CMS不育系幼穗和花药中乙烯释放量降低，不育系育性得到一定的恢复，自交结实率由原来0最高增加到7．3％。说明通过抑制CMS不育系中乙烯释放量，可以使雄性不育恢复为雄性可育，使CMS不育系可通过化学诱导进行自交结实繁殖。这扩大了小麦化学杂交剂的内涵，使小麦化学杂交育种技术更加丰富多彩。
于澄宇[3]2009年在《植物化学杂交剂的作用特征与机理》文中认为用化学杂交剂(CHA)诱导植物雄性不育是杂种优势利用的重要方式之一,还可用于辅助育种等多种用途,但关键限制因素是新型高效CHA及其作用机理。本文以油菜为主要研究对象,验证乙酰乳酸合成酶(ALS,EC4.1.3.18)抑制型除草剂能筛选新型化学杂交剂的推断,并从生理机制上探讨化学杂交剂的作用特征及毒性机理,为开发新型CHA提供理论基础。得到的主要结果如下:1.CHA的筛选及效果评价1.1对于敏感性较高的油菜,本文所用26种除草剂中,22种可不同程度地诱导油菜雄性不育。从中筛选出2种效果最好的油菜化学杂交剂苯磺隆和酰嘧磺隆(发明专利ZL200610042886.1)。以0.2 mg/L-0.4 mg/L剂量处理甘蓝型油菜,产生95%-100%雄性不育率,两次喷药实现整个花期不育,药害程度较轻。苯磺隆或酰嘧磺隆处理能使3个环境敏感不育系达到完全不育,无明显药害。网室模拟化学杀雄制种试验所得杂交种的杂交率为98.2%。用CHA处理细胞质雄性不育系后制种种子纯度达到99.9%,表明CHA在化学杀雄制种和辅助三系制种方面具有很大应用潜力。苯磺隆也可以诱导芸薹属以及其他十字花科植物雄性不育,杀雄率能达到85%-100%。1.2对于单子叶植物小麦,本文所用多数麦田除草剂不能诱导雄性不育,只有咪草烟(专利申请号:200810231884.6)和草甘膦诱导雄性不育率均超过95%,但是草甘膦副作用较大。咪草烟对18个参试品种(系)的诱导雄性不育率都大于95%,剂量与品种之间有一定互作效应。咪草烟也能诱导禾本科的大麦、玉米达到100%不育。以上3种CHA的发现说明从磺酰脲类、咪唑啉酮类除草剂中筛选超高效CHA是可行的。2.化学杂交剂的靶标研究2.1酰嘧磺隆剂量与油菜下胚轴生长、ALS活性呈现显著负相关。在酰嘧磺隆处理油菜之后,ALS酶离体活性首先有小幅度升高,然后开始下降。表明ALS基因表达水平应激性提高,但随后蛋白合成整体水平下降导致ALS酶蛋白减少。不敏感品种82089酶活性稍高于敏感品种Qinyou3,且酶活力恢复快于Qinyou3。花蕾和雄蕊的ALS活力高于成熟叶片,但受酰嘧磺隆处理后下降幅度更大,这可能是CHA具有部位选择性的原因。采用不同ALS抑制剂处理油菜、小麦,杀雄活性高的除草剂对ALS活性抑制持续性大于杀雄效果差的除草剂,而高剂量的抑制效应又大于低剂量。表明这些CHA的作用靶标就是ALS。由于ALS是植物三种支链氨基酸合成途径的关键酶,通过ALS抑制剂中筛选、合成新型超高效CHA是可行的。2.2根据油菜乙酰乳酸合成酶基因设计16条引物,对16个品种的DNA模板进行扩增,发现ALS基因有多态性,但聚类结果不能清楚反映品种之间的遗传距离,也没有找到决定酰嘧磺隆敏感性的ALS基因位点。2.3酰嘧磺隆、酰嘧磺隆+支链氨基酸、环丙二羧酸(酮醇酸还原异构酶的特异抑制剂)三种处理都使得油菜花蕾游离氨基酸总量比对照提高1倍以上。说明CHA处理导致生长抑制,蛋白质的转换引起游离氨基酸总量变大,氨基酸比例失衡。对经过CHA处理的油菜植株,从叶面、花蕾等不同部位持续补给支链氨基酸,不能使育性恢复。3.酰嘧磺隆诱导油菜雄性不育的细胞学特征3.1用整体透明技术观察,酰嘧磺隆处理油菜具有接近正常的胚珠数量和发达的乳突结构,败育花药内小孢子数目减少,而且大都破裂变形。3.2诱导不育油菜的显微结构特征为:败育花药在小孢子发育早期不同阶段都有异常;花粉母细胞变形,细胞质收缩,出现空腔;四分体残缺不全;单核期小孢子畸形,细胞内容物基本消失。也有绒毡层异常膨大、绒毡层液泡化、提前解体或异常增生等现象。3.3超微结构显示:诱导不育油菜的部分花粉母细胞核膜破裂,核仁散碎,细胞质分解,体积收缩。部分花粉母细胞可以通过减数分裂,但产生的小孢子内有明显的线粒体、质体降解、吞噬等现象。绒毡层结构混乱,内容物残缺不全,没有绒毡层小体,造油体中颗粒呈破裂或者空瘪状。而且叶片、花药表皮、内壁细胞的叶绿体和质体空瘪,基粒片层破坏。4酰嘧磺隆诱导雄性不育的生理生化特征4.1酰嘧磺隆对油菜保护酶POD、CAT活性、以及体内毒素过氧化氢、丙二醛含量产生影响,敏感品种秦油3号和非敏感品种82089的反应不同。除草剂解毒相关的谷胱甘肽转移酶在酰嘧磺隆处理之后活性下降,然后有所回升并超过初始水平。非敏感品种82089不论叶片还是花蕾,活性降低水平低于敏感性品种Qinyou3,后来提高幅度又大于Qinyou3。这些区别有可能是形成品种间敏感度差异的原因之一。4.2酰嘧磺隆处理花蕾的丙酮酸、可溶性糖、叶绿素含量、类胡萝卜素含量、可溶性蛋白、DNA含量下降,花药DNA呈现弥散状凝胶电泳图谱。处理过的油菜光合速率有下降趋势,但是非敏感品种82089和D89比敏感品种Qinyou3和656下降缓慢,基本保持在原水平,表明光合作用下降也是雄性不育发生的特征之一。4.3在酰嘧磺隆处理油菜后喷施抗坏血酸、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、过氧化氢、水杨酸、硝酸银、尿囊素、赤霉素等,均没有改变育性。补加乙烯利有助于缩短花期。利用酰嘧磺隆+PV+CMCNa+助剂配制的缓释剂处理油菜,提高药物使用剂量,延长了杀雄效果。综合以上结果可以得出本文化学杂交剂的基本作用模式为:酰嘧磺隆、苯磺隆、咪草烟等化学杂交剂的作用靶标是乙酰乳酸合成酶,毒性作用体现在多个层面,包括破坏氨基酸平衡、抑制细胞分裂,干扰DNA和蛋白质代谢、破坏叶绿体和质体结构、抑制光合作用、产生自由基等,最终对小孢子发育过程产生抑制作用。
王俊生[4]2010年在《小麦生理型雄性不育花药活性氧代谢和基因表达分析》文中研究指明化学杂交剂诱导的小麦生理型雄性不育及其杂种利用体系是目前小麦杂种优势利用最成功的典范之一。采用化杀途径利用小麦杂种优势具有诸多优点,尤其可以把育种起点建立在小麦常规育种的最新成果之上。SQ-1是一种新型小麦杀雄剂,具有杀雄彻底、喷药窗口宽、对农艺性状无明显副效应等优点,是目前国内外最优良小麦化杀剂之一。然而,其诱导小麦雄性不育的机理尚不清楚,尤其在基因表达水平和蛋白质表达水平上是否存在差异,差异如何均需深入探索。因此,本文在研究小麦不同组织部位对化杀剂SQ-1吸收转运效果基础上,观察了败育花粉粒细胞形态变化,采用动态取样测定了花药发育过程中的活性氧和抗氧化酶变化;其次利用cDNA-AFLP技术分析了败育关键时期的特异基因的表达差异,筛选出一些可能的不育相关基因,并对其进行电子延伸,设计PCR引物克隆其cDNA序列;最后利用RT-PCR技术验证和分析了育性相关基因的表达模式,探讨了育性相关基因的表达与雄性不育的关系,获得的主要结果如下:1在小麦发育到Feeke’s8.5～Feeke’s9.0时期,对旗叶,倒二叶和倒三叶进行单叶片或多叶片涂抹一定面积(剂量)的化学杂交剂,均能引起主茎穗高度雄性不育和分蘖穗部分雄性不育,其中发育完全的旗叶吸收运输能力最强,倒三叶最弱,同一叶片正面比背面吸收转运效果好;用化学杂交剂直接涂抹单核后期的小穗,也能诱导较高程度的雄性不育,但涂抹二核期的穗子仅诱导一定程度的不育率,并且发现化学杂交剂可横向影响对侧小穗花粉粒的育性,而不能从穗顶部运输到基部小穗影响其花粉粒育性。对主茎叶片涂抹足量化杀剂不但可以诱导主茎穗高度雄性不育,而且可以诱导分蘖穗产生较高程度的雄性不育;常规喷施条件下,花粉粒败育的主要时期为单核期到二核初期,以单核后期败育花粉粒比例最高,败育花粉粒呈畸形,不积累或积累极少量淀粉粒。2活性氧代谢研究表明,在幼穗期,o ?2.生成速率、H2O2和MDA含量、超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均高于相应对照,而过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性则低于或显著低于对照;在单核早期到二核初期,o ?2.生成速率、H2O2和MDA含量极显著高于对照,而SOD、POD、CAT和APX酶活性却极显著低于对照;在败育后的花药中,o ?2.生成速率和H2O2含量与对照之间差异幅度缩小,但MDA含量依然加大,同期的几种抗氧化酶活性依然极显著低于对照。相同剂量喷施处理下,不同品种花药内活性氧和抗氧化酶变化存在差异。杀雄剂SQ-1能诱导小麦花药中o ?2.和H2O2大量积累以及SOD、POD、CAT和APX活性的极显著降低,引起花粉关键败育期花药活性氧代谢严重失衡和严重膜脂过氧化,是导致大量花粉细胞败育的主要生理原因。3对西农1376生理型不育和可育花药关键败育期基因表达分析,共获得了144个非冗余的差异基因,这些基因编码的蛋白主要涉及氧化胁迫或自身防御反应(5.6%),信号转导和转录调节(15.3%),核酸代谢(2.8%),细胞内物质运输(5.6%),能量代谢(12.5%),蛋白质代谢(13.2%),细胞组成和发育(2.8%),27.1%的差异基因与已知基因或蛋白具有较弱的同源性;11.1%的差异基因没有同源基因或蛋白,仅存在同源EST序列,最后有6个TDFs没有任何同源序列,可能与目前数据库数据不足有关,或者该基因是尚未报道新的基因。化学杂交剂SQ-1诱导小麦雄性不育败育过程中,涉及了多个生理生化代谢途径,其中转录表达调节、蛋白质代谢和能量代谢途径中差异表达基因最多。不同转录因子调节的功能蛋白、参与的生化途径和不同途径中基因或蛋白之间的关系有待深入研究。4对小麦Urm1,Ubiquitin-S27a,U-box域蛋白,丙酮酸脱氢酶E1 alpha亚基,Arf GTPase激活蛋白家族蛋白,细胞色素P450家族蛋白,顺乌头酸脱氢酶进行了电子克隆,获得了这些基因的cDNA序列,并对其序列特性进行了分析。利用RT-PCR技术成功克隆了小麦Urm1和Ubiquitin-S27a的cDNA基因,验证了电子克隆的正确性。5对抗氧化胁迫和防御相关的细胞质型的APX和嘧啶核酸二硫化物氧化还原酶基因、与泛素/26S蛋白酶体降解途径有关的Urm1、Ubiquitin- S27a、F-box域蛋白以及与能量代谢相关的GAPDH、顺乌头酸酶、NFU域蛋白4共9个基因进行了半定量表达分析,结果表明,花药败育过程中,嘧啶核酸二硫化物氧化还原酶以及抗坏血酸过氧化物酶基因下调表达,导致细胞内处于较高的氧化态,细胞内发生严重膜脂过氧化作用。泛素蛋白酶体途径相关的Urm1、Ubiquitin-S27a、F-box域蛋白(与水稻UFO基因高度同源)在两个品种不育花药中不同时期均上调表达,且两个F-box域蛋白均表现出瞬时表达特点;TDF362代表的F-box域蛋白在不育花药单核后期和二核初期表达受到抑制,推测该F-box蛋白的靶标蛋白是正常花药发育的负调控因子。对F-box域蛋白调控的靶标蛋白有待深入研究。以上分析认为,控制正常花粉发育过程中的某些或某类关键蛋白的降解是由泛素蛋白酶体途径精确控制的,化学杂交剂SQ-1通过促进或抑制这些功能蛋白的调节蛋白基因表达来影响花药发育的正常行为。6 GAPDH和提供铁硫族蛋白分子骨架的NFU域蛋白4,与同期对照相比,在不育花药单核期到三核期均下调表达,其中在大量花粉粒败育的单核期,GAPDH下调表达尤为显著,使糖酵解过程受到抑制,降低了能量的供应;另外,顺乌头酸酶作为三羧酸循环的关键酶之一,也表现为下调表达,从而使三羧酸循环受阻或能量代谢途径改变,导致能量供应不足引起雄性不育。
孙哲[5]2010年在《化学杂交剂（CHA）对小麦光合同化物的转运与籽粒淀粉合成动态的影响》文中认为以山农18号和SN05-3两个基因型小麦品种为材料,用化学杂交剂BAU-9403按1.00kg/hm2剂量进行处理,在灌浆期进行旗叶电镜观察,测定灌浆期小麦穗下节间和穗轴维管束面积、数目,研究BAU-9403诱导小麦籽粒灌浆过程中旗叶蔗糖和籽粒淀粉合成动态及相关酶活性的变化,从生理生化方面探讨化学杂交剂诱导的小麦雄性不育杂交种子籽粒皱瘪不饱满的原因。主要试验结果如下:1.BAU-9403处理后,两个基因型小麦叶片中所含淀粉粒数目显著增加,体积显著增大。山农18号和SN05-3叶片中的淀粉粒数目分别增加了1.85个/细胞和2.25个/细胞,淀粉粒体积则增加了2.11×105nm3和2.25×105nm3。说明不育系小麦光合同化物在叶片中以淀粉形式积累,不利于同化物转运至籽粒合成淀粉。2.两个小麦品系经BAU-9403处理后,穗下节间和穗轴大小维管束数目和面积均比对照显著减小,两个品系穗下节间大维管束数目分别比对照减少了1.6个和1.4个,面积减小了1193.10μm2和1925.85μm2;小维管束数目减少了1.1个和1.3个,面积减小了345.95μm2和364.70μm2;穗轴维管束数目减少了2.4个和2.3个,面积减小了8043.45μm2和4404.53μm2。说明BAU-9403对小麦茎和穗轴的维管组织有一定的负向效应,使叶片光合同化物的转运受阻。3.BAU-9403诱导雄性不育小麦旗叶磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性高,旗叶贮有较多的蔗糖和可溶性糖,其含量较可育系提高了0.30~12.30mg·g-1和2.60~23.30mg·g-(1T=-4.106~-3.527,Pr=0.0074~0.045),但籽粒中的蔗糖、可溶性糖含量则较低,比其可育系降低了25.74~73.5mg·g-1和15.77~64.10 mg·g-1(T=1.95~2.52, Pr=0.016~0.049),不育系旗叶中的光合产物未充分转运到籽粒中。说明BAU-9403对其光合产物的转运具有一定的负向效应。4.BAU-9403降低了小麦籽粒蔗糖合成酶(SS)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和结合性淀粉合成酶(GBSS)的活性,其幅度分别为0.11~0.34 mg s.grain-1.min-1、6.14~21.76 nmol.grain-1.min-1和0.31~11.59 nmol. grain-1.min-1 (T=4.103~6.115, Pr=0.002~0.007),使淀粉的合成能力减弱,加之雄性不育小麦籽粒中含糖量不充足,从而减少了淀粉的合成量。5.BAU-9403对小麦旗叶SPS和籽粒SS、SSS、GBSS酶活性的效应因小麦基因型的不同而异。SN05-3对BAU-9403反应敏感,其诱导雄性不育系的SPS较对照的提高幅度和SS、SSS、GBSS较对照的降低幅度均比山农18号大,分别提高了27.83%和7.04%、5.27%、6.99%,且差异显著(T=-2.166~-4.875,Pr=0.004~0.048)。BAU-9403对小麦源叶中光合产物的转运、籽粒淀粉合成酶SS、SSS、GBSS活性和淀粉含量的负向效应,是导致CHA诱导雄性不育小麦籽粒粒重降低,表现瘦瘪不饱满的重要因子。选择优良的CHA和对CHA不良反应较小的小麦基因型有利于提高杂交小麦制种种子的质量。
刘宏伟[6]2005年在《应用化学杂交剂培育杂种小麦的研究》文中认为利用杂种优势是大幅度提高小麦产量和改良品质的一条有效途径，一直被国内外小麦育种界所关注。杂种小麦的研究利用至今已有50多年的历史，现己形成了“多种胞质，多条途径”利用杂种优势的局面。本文首先就小麦化学杂交剂(CHA)的研究利用及其我国CHA杂种小麦的研究进展进行了回顾与评价；分析了我国CHA杂种小麦的研究进展和所存在的问题，认为目前以CHA途径为突破口，尽快使杂种小麦大面积走向生产是我国杂种小麦发展的重要策略；特别是对新合成的化学杂交剂SQ-1诱导小麦、小黑麦和黑麦雄性不育效果进行了研究，并对SQ-1与国内现使用的化学杂交剂GENESIS和BAU9403进行了比较研究；利用农艺性状和RAPD分子标记进行了杂种小麦优势群研究，获得了以下结果：1．以18个小麦品种和不同剂量化学杂交剂SQ-1为处理，研究了SQ-1的杀雄效果及不同基因型小麦对sQ-1反应的遗传差异。结果表明，在适宜的SQ-1喷施剂量与发育时期下，供试品种均能被诱导产生大于95％的雄性不育率。对参试品种而言，适宜的时期为Feekes8.0-Feekes8.5，适宜的剂量范围为3.0-5.0kg／hm~2，SQ-1与不同基因型小麦品种不存在明显的互作效应。2．用三种化学杂交剂SQ-1、GENESIS和BAU9403对16个品种杀雄效果及杂交种种子性状影响进行了分析。结果表明，SQ-1在三种化学杂交剂中的杀雄效果最好。SQ-1对杂交种的千粒重没有明显降低作用，而GENESIS和BAU9403降低了杂交种的千粒重。SQ-1和GENESIS对杂交种的发芽率、发芽势和容重的影响与对照间无显著差异，但BAU9403与对照之间对4个种子性状均有显著差异。3．选用在黄淮麦区表现优良且某一农艺性状表现突出的11个冬小麦品种(系)，根据农艺性状分为大粒型、多穗型、穗重型和中间型4类，组成6种NCⅡ杂交组合模式，研究不同组合模式的杂种优势，探讨根据农艺性状划分杂种小麦亲本优势型在杂种小麦强优势组合选配中的应用。结果表明：在所组配的6种组合模式中，以大粒×多穗型组合模式表现突出，其杂种优势、超亲优势和超标优势均明显高于其它组合，分别达到了59.9％、37.1％和22.5％，因此，依据杂种小麦亲本农艺性状进行亲本优势型划分可以作为杂种小麦亲本选配的依据之一。在黄淮麦区以大粒×多穗型为杂种小麦强优势组合首选的组配模式。4．利用RAPD标记技术对11个杂种小麦骨干亲本进行了遗传差异分析，并结合18个亲本组配组合的杂种优势、超亲优势和特殊配合力测定，研究了RAPD遗传标记与杂种小麦亲本优势群划分和杂种优势预测之间的相关关系。结果表明，本研究所选用的RAPD标记在小麦中的多态性较低，筛选了80对引物，只有15对引物在11个亲本中多态性较高；基于这15对引物的扩增结果分析，所选用的RAPD标记能进行杂种小麦亲本优势群的划分，但RAPD遗传距离与杂种小麦产量构成因素之间存在有不显著的正相关关系和负相关关系。在超亲优势水平，RAPD遗传距离与穗粒数呈极显著的负相关关系，RAPD遗传距离与亲本特殊配合力之间相关性不显著。认为利用本文所选用的RAPD标记不能进行小麦的种优势预测。5．进行了化学杂交剂在诱导黑麦和小黑麦雄性不育效果研究，在Feekes8.0-Feekes8.5，剂量3.0-5.0kg／hm~2下，可诱导黑麦和小黑麦产生95％以上的雄性不育率，这不仅拓宽了化学杂交剂的应用范围，而且为小黑麦杂种优势利用奠定了一定基础。
李则轩[7]2003年在《化学杂交剂（CHA）诱导小麦雄性不育的可能机理》文中指出研究了两种不同的化学杂交剂(Genesis和BAU9403)在诱导小麦品系BAU3159雄性不育的过程中对其花药过氧化物酶和酯酶的影响。以及花药和小孢子细胞显微与亚显微结构的变化。 同工酶酶谱显示在喷施Genesis的第二天，过氧化物酶活性开始降低，持续大约一个星期，但喷施BAU9403后，从第一天起，酶谱就发生变化，且受影响的谱带较多，有的谱带缺失，持续的时间也比较长。这些活性改变了的酶谱可能与雄性不育有关。但对于两种化学杂交剂来说，对照与处理之间酯酶谱带的差异很小。两种酶活性的差异可能是由它们在植物体内执行不同的功能，并且受到不同途径调节所造成的。另外设计了体外加药的实验，以进一步研究CHA的作用机理，结果表明CHA可以直接作用于过氧化物酶，降低酶活性，进而导致不育发生，这是一个新的发现，这种试验结果可能有助于建立离体CHA筛选系统。 在光学显微镜下，喷施CHA的材料自四分体时期就开始发生变异，绒毡层提前解体，维管束空泡化，组织紊乱，小孢子发育异常，极度干瘪，细胞质降解，绝大部分不能发育到三核时期，不能形成成熟花粉粒，败育主要发生在单核晚期与二核早期这段时间里。 电子显微镜的观察结果与光学显微镜的结果相一致，绒毡层，中层和小孢子在四分体时期就开始解体，花药壁的内外壁发育也不正常，排列不致密，有大的液泡，在对照材料的细胞质中有发达的线粒体，内质网，淀粉粒的结构，而处理材料的各种细胞器结构则发生不同程度的解体，膜结构层次不清晰，消失。 综合分析认为，维管束，绒毡层的异常阻断了小孢子发育所需营养物质的供应，从而引发败育，而各种细胞器的解体和液泡系的异常活动也可能与导致花粉败育有着直接的关系。败育的程序是细胞质先降解，然后是细胞核，最后是核仁。 细胞学研究的结果表明，化学杂交剂的喷施剂量是能否诱导高度不育的关键，BAU9403在低剂量下诱导不育的效果不如高剂量的诱导效果。
张宝娟[8]2010年在《苯磺隆诱导油菜雄性不育的效果及其机理研究》文中认为大量研究和实践表明,油菜具有明显的杂种优势。目前,利用油菜杂种优势的主要途径有细胞质雄性不育、细胞核雄性不育、自交不亲和及化学杀雄等。其中,利用化学杀雄剂生产杂交种具有许多优点,如亲本选择更加灵活,可克服亲本育性配套和保持上的繁琐工序,后代无胞质不良效应等,因此,化学杀雄育种将成为油菜杂种优势利用的一条重要途径。本研究经过2年4次重复试验,研究了苯磺隆、爱将、水杨酸、胜必定、麦极5种化学药物诱导油菜雄性不育的效果,筛选出了一种有效的化学杀雄剂——苯磺隆;进一步观察了苯磺隆诱导油菜不育雄蕊的显微及超微结构变化,分析了乙酰乳酸合成酶(ALS)活性变化,不同品种油菜ALS等位基因的变化及其与苯磺隆诱导的雄性不育的关系,为油菜化学杀雄育种奠定理论基础及技术储备。现将主要研究结果总结如下:1、苯磺隆无论是叶面喷施还是涂茎或涂一次分枝均有很好的诱导雄性不育的效果,而爱将、水杨酸、胜必定、麦极等其它4种药物诱导雄性不育的效果差或没有效果。在甘蓝型油菜抽薹15-20cm高,最大花蕾长度1-2mm时用苯磺隆进行第1次处理,单株用药量15-20mL,相隔10天左右进行第2次处理,单株用药量8-10mL。叶面喷施最佳浓度为0.075-0.1μg/mL,叶面喷施2次可获得94-100%的全不育株率,不育持续时间可以达到21-25天。该种处理方式,有望用于油菜大田制种。涂茎处理最佳浓度为0.3-0.5μg/mL,处理1次可获得97-100%的全不育株率,不育持续时间为14-20天。分枝涂药以0.3-0.6μg/mL处理最佳。涂茎处理和分枝涂药可以代替油菜有性杂交过程中的人工去雄工作。2、苯磺隆诱导的雄性不育与遗传性雄性不育有着明显不同的细胞学特征。苯磺隆诱导的雄性不育,可发生在花药发育的各个时期,且不育现象复杂。苯磺隆使花药各组织都受到影响,其中绒毡层的异常很可能是导致花药败育的主要原因。3、苯磺隆叶面喷施处理后油菜叶片ALS活性显著降低,处理第9天时ALS活性降至低谷。苯磺隆对油菜不同组织中ALS酶活性的抑制程度不同,其抑制程度顺序为:花蕾>上部叶片>中部叶片和下部叶片。苯磺隆诱导不同油菜品种雄性不育的效果不同。经苯磺隆叶面喷施处理后,敏感品种和不敏感品种ALS活性均受到抑制,但敏感品种受到的抑制程度更大。苯磺隆不敏感品种82089与敏感品种中双9号的ALS1、ALS3基因的编码区核苷酸序列无差异.用6对ALS2基因特异引物PCR扩增时,在82089中有扩增产物,但在中双9号中无扩增产物;进一步用ALS2基因特异引物对50个不同油菜品种进行了扩增,结果显示部分品种有扩增产物,部分品种无扩增产物;但是不同油菜品种ALS2基因扩增产物的有无与苯磺隆诱导其雄性不育效果的差异没有相关性。
刘宏伟, 张改生, 刘秉华[9]2004年在《化学杂交剂GENESIS诱导小麦雄性不育的细胞形态学观察》文中研究指明在小麦幼穗发育期的药隔期至四分体期 ,用 5 .0 kg/ hm2剂量的 GENESIS进行处理 ,结果表明 ,GENESIS可诱导小麦产生 10 0 %的雄性不育率 ,且不育株率超过 99%以上 ,具有良好的诱导雄性不育的效果 .小麦经 GENE-SIS处理后 ,小孢子发育出现异常 ,败育型小孢子有单核花粉、二核花粉和不正常的三核花粉 ,同时还发现有四核和五核花粉以及在花粉发育过程中原生质体解体 ,仅留下花粉壁的空壳花粉 .不育花药不开裂 ,花粉囊除了表皮及纤维层外 ,还可观察到延迟解体的绒毡层 ,绒毡层的延迟解体可能影响了小孢子的发育
苏俊英[10]2001年在《化学杂交剂对小麦内源激素和物质代谢系统的影响》文中研究指明试验以豫麦41和豫麦54为材料，分别用不同化学杂交剂诱导两种基因型雄性不育，在败育过程中测定了营养器官与生殖器官内源激素系统与物质代谢系统的变化，从生理生化方面对CHA诱导小麦的败育机理进行了探索。本试验共分为两部分，第一部分以两种化学杂交剂Genesis和Sc2053诱导两种小麦基因型雄性不育，在败育过程中测定了旗叶、幼穗和花药中内源激素的含量，探讨了IAA、GAs、ABA和ZR四种激素的变化趋势，分析了各种激素变化与败育之间的关系，并研究了败育过程中穗部过氧化物酶活性的变化。结果表明：(1)在营养器官与生殖器官中，IAA含量自四分体时期均低于对照，在花药中随CHA剂量增加IAA含量降低幅度增大；(2)除单核期外，叶片、幼穗中GAs含量都高于对照，在花药中却随着基因型不同而GAs含量变化趋势存在差异；(3)在叶片中ABA含量随不同基因型变化趋势不同，但在花粉母细胞期、四分体期都出现了ABA含量高于对照的趋势。在幼穗与花药中ABA含量高于对照，且随不育度加深，ABA含量增高幅度加大；(4)叶片中ZR含量变化随着基因型不同而有差异，而在幼穗与花药中，在花药败育的关键时期，即单核期至三核期ZR含量都高于对照；(5)花药中IAA/ABA、IAA/GAs、IAA/ZR、GAs/ABA比值的基本趋势都低于对照，且降低幅度随CHA剂量增加而加大，说明整个激素代谢系统失衡；(6)IAA含量的降低可能与幼穗中过氧化物酶活性的增高有关。 第二部分以化学杂交剂Genesis和BAU-9403诱导两种基因型雄性不育，在败育过程中测定了旗叶与幼穗中脯氨酸、可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白含量的变化趋势，结果表明：(1)BAU-9403处理后叶片与幼穗中脯氨酸含量均高于对照，Genesis处理却随着基因型不同而有差异；(2)叶片中可溶性糖、淀粉、可溶性蛋 苏俊英：化学杂交剂对小麦内源激素和物质代谢系统的影响 白含量高于对照，幼穗中却呈低于对照的趋势，说明败育的发生 可能与营养物质代谢受阻有关。本文对激素系统与物质代谢系统 的变化与败育的可能关系进行了讨论。
参考文献：
[1]. GENESIS诱导小麦雄性不育的效果及对小麦生长发育的影响[D]. 许海霞. 河南农业大学. 2000
[2]. 化学杂交剂——GENESIS诱导小麦雄性不育机理研究[D]. 刘宏伟. 西北农林科技大学. 2002
[3]. 植物化学杂交剂的作用特征与机理[D]. 于澄宇. 西北农林科技大学. 2009
[4]. 小麦生理型雄性不育花药活性氧代谢和基因表达分析[D]. 王俊生. 西北农林科技大学. 2010
[5]. 化学杂交剂（CHA）对小麦光合同化物的转运与籽粒淀粉合成动态的影响[D]. 孙哲. 山东农业大学. 2010
[6]. 应用化学杂交剂培育杂种小麦的研究[D]. 刘宏伟. 中国农业科学院. 2005
[7]. 化学杂交剂（CHA）诱导小麦雄性不育的可能机理[D]. 李则轩. 河北师范大学. 2003
[8]. 苯磺隆诱导油菜雄性不育的效果及其机理研究[D]. 张宝娟. 西北农林科技大学. 2010
[9]. 化学杂交剂GENESIS诱导小麦雄性不育的细胞形态学观察[J]. 刘宏伟, 张改生, 刘秉华. 西北植物学报. 2004
[10]. 化学杂交剂对小麦内源激素和物质代谢系统的影响[D]. 苏俊英. 河南农业大学. 2001