閆鵬嬌,齊 智,石曉藝,蒙立穎,段 陽,姚 盟,葉佳麗,劉子涵,宋喜悅
(西北農(nóng)林科技大學農(nóng)學院,陜西楊凌 712100)
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小麥K-CMS恢復系1BL/ 1RS和非1BL/ 1RS核型的鑒定及育性恢復基因的效應分析
閆鵬嬌,齊 智,石曉藝,蒙立穎,段 陽,姚 盟,葉佳麗,劉子涵,宋喜悅
(西北農(nóng)林科技大學農(nóng)學院,陜西楊凌 712100)
摘要:為給K型小麥細胞質(zhì)雄性不育系(K-CMS,本文簡稱K型不育系)的易恢性及恢復系的恢復度研究提供參考,以三個K型不育系及69份恢復系為材料,綜合采用特異性分子標記及醇溶蛋白的A-PAGE檢測方法對恢復系進行1BL/1RS核型鑒定,并初步推斷恢復系恢復基因的遺傳組成及其效應。結(jié)果表明,69份恢復系材料中,有65份屬于非1BL/1RS類型(占94.2%),4份屬于1BL/1RS類型(占5.8%);三個K型不育系的易恢性強弱依次為KTM3315A、KTP3315A、K3315A,且三個不育系間無顯著差異。各恢復系間的恢復力表現(xiàn)出較大差異,其中恢復系KR8-1-2的恢復能力較強且穩(wěn)定。初步推測K型不育系的育性恢復主效基因多位于1BS染色體上,恢復基因 Rfv1效應約為60%,恢復基因 Rfv2的效應約為10%。
關鍵詞:細胞質(zhì)雄性不育;粘果山羊草;育性恢復;恢復基因
K型小麥細胞質(zhì)雄性不育系(K type Cytoplasmic male sterility,K-CMS,以下簡稱“K型不育系”)是以粘果山羊草(Ae.kotschyi)為細胞質(zhì)源,以斯卑爾脫小麥(T.speltaL.)、莫迦(T.machaL.)小麥和普通小麥1BL/1RS易位系莎爾蒙(T.salmonL.)為細胞核供體,通過核質(zhì)置換選育成的一類小麥雄性不育系,被認為是一種雜交小麥研究的理想細胞質(zhì)不育類型。K型不育系具有易保持、易恢復、恢復源廣且種子飽滿,發(fā)芽率高等特點[1],但是,隨著研究的深入人們逐漸發(fā)現(xiàn)K型不育系還存在諸多缺點,例如,多數(shù)1BL/1RS類型的K型不育系隨著小麥條銹病生理小種的變遷會逐漸喪失抗條銹性,有的還會產(chǎn)生一定頻率的單倍體,以及品質(zhì)欠佳、遇雨穗發(fā)芽等[2]。為此,何蓓如等[3]利用染色體轉(zhuǎn)移方法,將T.spelta小麥的1BS染色體片段導入K型不育系,選育出非1BL/1RS類型的K型不育系。前人對1BL/1RS和非1BL/1RS類型的K型不育系已有很多的研究,但對1BL/1RS和非1BL/1RS類型恢復系的遺傳效應研究甚少。
制約小麥K型不育系生產(chǎn)應用的關鍵問題之一是難以選育出恢復度較高的恢復系。因此本研究同時也對小麥K型不育系的易恢性及恢復系的恢復度進行比較研究,以期為優(yōu)良不育系和恢復系的選育以及不育系育性恢復遺傳機理的研究提供參考。
1材料與方法
1.1材 料
本研究所用材料包括:三個具有粘果山羊草細胞質(zhì)(Ae.kotschyi)的K型小麥雄性不育系K3315A、KTP3315A、KTM3315A,其中K3315A為1BL/1RS類型,KTP3315A和KTM3315A分別為含有斯卑爾脫(T.speltaL.)與莫迦(T.machaL.)小麥1BS染色體片段的非1BL/1RS類型;恢復系為FN3665、XY6、TB902等69份材料,以中國春和黑麥作為對照。以上材料均來自西北農(nóng)林科技大學K型雜交小麥課題組。
1.2方 法
1.2.1田間調(diào)查和恢復度統(tǒng)計
田間試驗于2013-2014年度在西北農(nóng)林科技大學試驗農(nóng)場進行。2013年4月,69個恢復系分別與上述三種同質(zhì)異核的K型不育系組配雜交。2013年10月,各組合F1分別單粒點播,行長1 m,行距25 cm,株距6.7 cm,4行區(qū),栽培管理措施按常規(guī)進行。次年灌漿中后期每行隨機抽取5株,調(diào)查單株有效穗數(shù)、有效小穗數(shù)、穗粒數(shù),籽粒成熟后收套袋穗。恢復度采用國內(nèi)法計算:恢復度=[有效小穗基部兩朵小花結(jié)實數(shù)/(有效小穗數(shù)×2)]×100%數(shù)據(jù)采用Excel、SPSS處理分析。
1.2.2小麥基因組總DNA的提取
基因組總DNA提取參照Cota-Sánchez[4]。提取完畢后用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA純度,并用微量紫外分光光度計測定其濃度,最終稀釋至統(tǒng)一濃度(50~100 ng·μL-1)。
1.2.31BL/1RS易位系的特異性PCR檢測
根據(jù)文獻[5-10]合成2對特異性引物AF1/AF4(F:5′-GGAGACATCATGAAACATTG-3′,R:5′-CTGTTGTTGGGCAGAAAG-3′)、Glu-B3 (F:5′-GGTACCAACAACAACAACCC-3′,R:5′-GTT GCTGCTGAGGTTGGTTC-3′)作為1BL/1RS的篩選標記,其中,Glu-B3位于小麥1BS上,AF1/AF4位于黑麥1RS上,以上引物均由上海生工生物工程技術公司合成。
PCR反應體系(15 μL):0.2 μLTaqDNA聚合酶(5 U·μL-1)、 1.6 μL 10×Buffer(含Mg2+) 、1.2 μL dNTPs(2.5 μmol·mL-1)、2 μL引物(20 μmol·mL-1)和2 μL模板DNA。擴增程序為94 ℃預變性 5 min,接著32個循環(huán)。每循環(huán)為94 ℃變性40 s,60 ℃退火50 s,72 ℃延伸50 s,72 ℃終延伸10 min。PCR擴增產(chǎn)物中加入3 μL 1×loading buffer,0.8%~2%瓊脂糖凝膠中加入適量核酸染料(10 μL/100 mL),在1×TAE緩沖液中電泳檢測,膠片在GPS-8000凝膠成像儀掃描照相后,統(tǒng)計結(jié)果。
1.2.41BL/1RS易位系醇溶蛋白的A-PAGE檢測
溶液的配制:丙烯酰胺10%,亞甲基丙烯酰胺0.4%,尿素6%,抗壞血酸0.1%,硫酸亞鐵0.005%。
(1)醇溶蛋白的提取及電泳
取單粒種子磨粉后裝入1.5 mL離心管中,加入500 μL蛋白提取液,充分混勻后室溫浸提過夜,使用前8 000 r·min-1離心15 min,取上清液點樣。凝膠制備:量取凝膠液20 mL倒入燒杯,立即加入15 μL 10%過硫酸銨(APS),5 μL TEMED,迅速搖勻,倒入凝膠玻璃板之間,插好樣品梳。加樣:拔出樣品梳,加入適量的電極緩沖液,每個點樣孔中依次加入5~10 μL醇溶蛋白樣品,保證各孔中加樣量一致。電泳:先將電壓調(diào)節(jié)為350 V,電泳20 min,再將電壓調(diào)至500 V,電泳時間為甲基綠遷移時間的2~2.5倍,通常約2.5 h。固定和染色:固定與染色同時進行,每板膠需100 mL 10%三氯乙酸溶液,再加入3.5 mL 1.0%考馬斯亮藍溶液,充分混勻后,放入膠片,染色1~2 d。脫色:將膠片從染色液中取出,用自來水仔細反復沖洗,直至電泳條帶清晰可見,照相,記錄結(jié)果。
(2)醇溶蛋白的A-PAGE檢測
醇溶蛋白A-PAGE檢測方法參照國際種子檢驗協(xié)會(ISTA)1986年頒布的小麥醇溶蛋白檢驗的標準方法[11],電泳結(jié)果觀察參見劉麗[12]和王瑞[13]方法。
1.2.5SSR分析
SSR引物選用Song等[14]利用KTP116A//TP116B/WM5-5回交群體定位于1BS上的 Xgwm11、Xgwm18、Xbarc137、Xgwm413,2AL上的Xwmc644、Xwmc198、 Xgwm294、Xwmc474等8對引物。PCR反應體系及程序參照1.2.3。擴增產(chǎn)物中加入3 μL 1×loading buffer,用6%聚丙烯酰胺凝膠電泳技術檢測PCR產(chǎn)物。統(tǒng)計標記帶型,根據(jù)SSR標記和雜交組合F1的恢復度綜合分析恢復系的恢復基因組成和效應(以恢復系WM5-5組合F1的自交結(jié)實率為對照)。
2結(jié)果與分析
2.1K型不育小麥恢復系1BL/1RS核型的特異性檢測結(jié)果
以中國春和黑麥作為對照,對FN3665、XY6、TB902等69個恢復系材料進行特異PCR檢測,結(jié)果發(fā)現(xiàn),所有材料均可以擴增出各引物對應的特征條帶。如圖1所示,選用黑麥1RS染色體上的特異引物AF1/AF4(F:5′-GGAGACATCATGAAACATTG-3′,R:5′-CTGTTGTTGGGCAGAAAG-3′)進行擴增,黑麥、JK29、2007A6-6-1、SY3-1、906E2均可以擴增出1.5 kb的特異條帶,而中國春、N9209、LM1、K659-2-1、R22均未擴增出該特異條帶;利用小麥1BS染色體上的特異引物Glu-B3 (F:5′-GGTACCAACAACAACAACCC-3′,R:5′-GTTGCTGCTGAGGTTGGTTC-3′)進行擴增,中國春、N9209、LM1、K659-2-1、R22均能擴增出630bp的特異條帶。因此可以推斷,若材料為1BL/1RS易位純合體,則能在位于黑麥1RS的標記中擴增出條帶;若為非1BL/1RS易位的小麥材料,則能在位于小麥1BS的標記中擴增出條帶;若為1BL/1RS易位雜合體,則能在1RS、1BS的標記中同時擴增出條帶。
M:DL2000; CS:中國春 Chinese Spring; Rye:黑麥;1:JK29; 2:2007A6-6-1; 3:SY3-1; 4:906E2; 5:N9209; 6:LM1; 7:K659-2-1; 8:R22;A:AF1/AF4; B:Glu-B3
圖1部分參試材料1BL/1RS的PCR分子檢測結(jié)果
Fig.1Identification of 1BL/ 1RS translocation with the PCR marker in partial tested materials
2.2K型不育小麥恢復系1BL/1RS類型的醇溶蛋白檢測結(jié)果
1:中國春 CS;2:黑麥 Rye;3:SY3-1;4:N9209;5:LM1;6:906E2;7:JK29;8:2007A6-6-1;9:K659-2-1;10:R22;11:黑麥 Rye;12:中國春 CS
圖2部分恢復系材料的醇溶蛋白A-PAGE圖譜
Fig.2Gliadin electrophoregram of part restorer lines
用A-PAGE方法對69個恢復系材料以及中國春(CS)和黑麥(Rye)醇溶蛋白進行電泳分析后發(fā)現(xiàn),不同恢復系材料間醇溶蛋白的組分存在較大的差異。如圖2所示,與普通小麥相比,黑麥在高分子量區(qū)(ω區(qū))含有較多的譜帶,而普通小麥的譜帶較少。張 紅等[15]研究表明,黑麥在醇溶蛋白ω區(qū)有特異帶型,而普通小麥中國春則沒有。由于黑麥ω區(qū)醇溶蛋白的多態(tài)性,因此利用此區(qū)的譜帶就可將黑麥與普通小麥區(qū)分開。如圖2所示,在ω區(qū),黑麥的醇溶蛋白譜帶與小麥具有明顯的差異且清晰可見。因此,與黑麥ω區(qū)譜帶相同的材料為1BL/1RS類型恢復系,與中國春ω區(qū)譜帶相同的為非1BL/1RS類型恢復系。經(jīng)檢測,恢復系SY3-1、906E2、JK29、2007A6-6-1在ω區(qū)具有與黑麥相同的譜帶,而N9209、LM1等恢復系在ω區(qū)無此特征帶(表1),說明前述4個恢復系材料屬于1BL/1RS類型(占所有恢復系總數(shù)的5.8%),其余恢復系為非1BL/1RS類型(占所有材料的94.2%)。對兩種方法的鑒定結(jié)果進行比較,發(fā)現(xiàn)所有恢復系的核型鑒定結(jié)果均一致,說明用這兩種方法鑒定的恢復系1BL/1RS與非1BL/1RS類型都是準確的。
2.3K型不育小麥恢復系的恢復能力及不育系的易恢性
從表1可以看出,每個恢復系與三個不育系雜交組合的恢復度都表現(xiàn)出較大的差異。K3315A與各恢復系雜交組合F1的平均結(jié)實率為60.92%,而KTP3315A和KTM3315A與各恢復系雜交組合F1的平均結(jié)實率分別為64.18%和64.54%,比K3315A分別提高了3.26和3.62個百分點。三類組合平均值的標準差都相對較大(18.98%、20.64%和17.89%),說明各組合結(jié)實率的平均值變異幅度較大,但不同不育系的平均恢復度無顯著性差異(P1=0.319>0.05,P2=0.269>0.05,P3=0.912>0.05)。KTP3315A組合F1的平均結(jié)實率和KTM3315A組合F1的平均結(jié)實率相差很小,但KTP3315A與各恢復系材料組合F1結(jié)實率變異幅度較大,標準差高達20.64%;而KTM3315A與各恢復系材料組合F1的結(jié)實率變異幅度相對較小,標準差為17.89%。不同恢復系間雜交組合F1結(jié)實率的平均值及其標準差也表現(xiàn)出差異,恢復度較高的恢復系為KR8-1-2,其與K3315A、KTP3315A、KTM3315A組合F1的結(jié)實率分別為82.42%、79.80%和80.17%,三者平均值為80.80%,標準差僅為1.42%,說明該恢復系對K型不育系的恢復能力較強且穩(wěn)定,是K型不育系的理想恢復系材料。
2.4K型不育小麥恢復系恢復基因 Rfv1和 Rfv2的效應
在Song等[14]研究小麥1BS、2AL染色體上與育性恢復基因連鎖的8對分子標記中,本實驗選用位于1BS染色體上與育性恢復基因 Rfv1連鎖的標記 Xbarc137和位于2AL染色體上與育性恢復基因 Rfv2連鎖的標記Xwmc644作為恢復基因效應分析的檢測標記(圖3)。
經(jīng)擴增檢測,除SY3-1、906E2、JK29、2007A6-6-1之外,其余恢復系均能在位于1BS染色體上與育性恢復基因 Rfv1緊密連鎖的分子標記 Xbarc137[14]中擴增出多態(tài)性片段,不同恢復系擴增的片段大小有一定的多態(tài)性(圖3),說明這些恢復系在1BS染色體上均含有不同的育性恢復基因;而所有恢復系均能在位于2AL染色體上與育性恢復基因 Rfv2緊密連鎖分子標記Xwmc644中擴增出多態(tài)性條帶,說明各恢復系材料中均攜帶有育性恢復基因 Rfv2。由此推斷,恢復系材料SY3-1、906E2、JK29、2007A6-6-1中僅含有育性恢復基因 Rfv2。906E2與K3315A、KTP3315A、KTM3315A雜交組合F1結(jié)實率分別為7.16%、8.31%、15.75%,平均值為10.41%,說明位于2AL染色體上的育性恢復基因 Rfv2的育性恢復效應約為10%;SY3-1與K3315A、KTP3315A、KTM3315A組合F1結(jié)實率分別為77.24%、41.53%、71.45%,平均值為63.41%,說明除1BS染色體上含有K型不育小麥主效恢復基因外,其他染色體可能還含有K型不育的恢復基因,且恢復能力很強。另從圖3結(jié)果可知,恢復系6-96B1和K659-2既含有恢復基因 Rfv1,又含有恢復基因 Rfv2,但其與三個不育系K3315A、KTP3315A、KTM3315A雜交F1結(jié)實率卻相對較低。6-96B1與K3315A雜交F1結(jié)實率平均值為50.51%,但與KTP3315A、KTM3315A雜交結(jié)實率平均值均小于10%,分別為6.23%、3.80%,三種組合平均結(jié)實率為20.18%;K659-2與三個不育系雜交的結(jié)實率平均值為29.67%,與KTP3315A雜交F1結(jié)實率平均值相對較高,為44.96%,其余兩個組合分別為14.54%和29.51%,說明這些恢復系可能含有影響恢復基因行使功能的基因。由表1中還可看出,大部分恢復系與三個不育系雜交組合F1結(jié)實率的平均值分布在60%~80%之間,因為WM5-5組合F1(對照)的恢復度為77.19%,而WM5-5細胞核內(nèi)僅含有恢復基因 Rfv1和 Rfv2[14],說明恢復基因 Rfv1的效應約為60%。
表1 69個恢復系與3個K型不育系雜交F1的自交結(jié)實率(%)
(續(xù)表1Continued table 1)
恢復系Restorerlines1B/1R核型Karyotypeidentification1BS1RS不育系SterilelinesK3315AKTP3315AKTM3315A平均值±標準差Average±SD2007A6-6-1-+49.6230.1767.2049.00±18.52B17+-58.3161.6964.0961.36±2.90M9813+-66.9175.6884.8975.83±8.99M9858+-49.9253.9165.6756.50±8.19F26+-50.6646.6179.0658.78±17.68SY3+-29.1179.544.4937.71±38.26SY3-1-+77.2441.5371.4563.41±19.17R161-1+-65.1782.9274.6774.25±8.885506+-72.4849.9777.8466.76±14.79R22+-48.8969.6465.4561.33±10.97YF175+-72.9270.7868.9270.87±2.00KZ20R-2+-59.8166.6560.1162.19±3.87KF7-4+-81.8575.5368.9475.44±6.46KF7-5+-64.7277.8467.3569.97±6.94KR7-8+-75.8690.2349.0871.72±20.88KR7-7+-77.4484.8580.4480.91±3.73YN19+-72.3481.5578.5677.48±4.70KR205X+-51.8446.5754.0650.82±3.855506E1+-61.3570.5465.8365.91±4.60KR538E1+-3.907.4325.8612.40±12.556-96B1+-50.516.233.8020.18±26.296-96B1Z+-66.3777.9174.7973.02±5.976-96B3+-78.5366.6580.0275.07±7.336-96B6+-52.4378.4661.6364.17±13.2906E2-+7.168.3115.7510.41±4.66R159-121+-63.4269.7071.9568.36±4.426-96Z6+-77.1375.6473.2775.35±1.956-96Z9+-70.2679.9875.8475.36±4.88平均值±標準差Average±SD60.92±18.98a64.18±20.64a64.54±17.89a
“+”代表有該染色體的特異帶,“-”代表無該染色體的特異帶;a表示0.05顯著水平
“+” represents has the specific band of the chromosome,“-” represents has no the specific band of the chromosome; “a” indicates 0.05 significance level
1:Maker 2;2:WM5-5;3:FN3665;4:XY6;5:N9209;6:6-96B1;7:K659-2;8LM1;9:K659-2-1;10:R22;11:K460;12:8330;13:85S504;14:N9806;15:KR8-1-2; 16:J50-1;17:90(13)21;18:SS2;19:KR7-7;20:388-5;21:AR783;22:9023;23:LM1W;24:R259;25:JN13;26:KF7-5;27:L1;28:223-3;29:B17;30:R161-1;31:F26;32:M9813;33:6-96B1;34:6-96Z6;35:R159-121
圖3SSR標記Xbarc137和Xwmc644對部分恢復系的擴增結(jié)果
Fig.3SSR analysis on some restorers with primer Xbarc137 and Xwmc644
3討 論
3.1K型不育小麥恢復系非1BL/1RS核型的檢測
1BL/1RS易位系的檢測有許多方法,主要包括細胞學鑒定、分子標記[16]、籽粒貯藏蛋白的A-PAGE[17]和SDS-PAGE[18]、單克隆抗體[19]、GISH、FISH、高效液相色譜[20]等。本研究采用來源于黑麥1RS的特異性STS-PCR、SCAR、SSR標記以及小麥1BS上的特異性標記對69份恢復系材料進行鑒定,輔以中國春和黑麥作為正反對照,兩類標記相互驗證,結(jié)果表明,恢復系中有4份1BL/1RS易位系,65份非1BL/1RS易位系。在所有選用標記中,來源于黑麥1RS的SCAR標記AF1/AF4與來源于小麥1BS的特異性標記Glu-B3瓊脂糖檢測譜帶單一且清晰明顯,因此認為這兩個標記可作為K型不育小麥恢復系1BL/1RS核型檢測的可靠有效標記。利用醇溶蛋白檢測方法能有效鑒定出小麥1BL/1RS易位系,也可作為K型不育小麥恢復系分子鑒定的重要輔助手段。
3.2K型小麥不育系的易恢性及恢復系的恢復度差異
大量研究證實,雜交小麥的育性恢復受兩方面遺傳因素的影響,其一是不育系的易恢性差異,其二是恢復系的恢復能力差異[21]。楊天章等[22]研究認為,K型不育系育性恢復除與主效恢復基因相關外,還受到不育系微效基因、修飾基因、核質(zhì)互作、育性基因間互作、遺傳背景、外界環(huán)境等多因素的影響。張改生等[23]研究認為,不育系的核內(nèi)含有兩種不育基因類型,一是單對主效不育基因(或者是1RS的片段),二是單對主效不育基因+部分抑制基因,育性抑制基因會降低雜交組合F1的育性。不育系的易恢性和同一不育系與不同恢復系雜交組合F1育性會表現(xiàn)出很大的變異幅度,本試驗的結(jié)果中也體現(xiàn)出這一點。本研究結(jié)果表明,非1BL/1RS類型不育系KTP3315A和KTM3315A的易恢性優(yōu)于1BL/1RS類型不育系K3315A,說明由于斯卑爾脫(T.speltaL)與莫迦(T.machaL)1BS染色體的導入,有可能使K型不育系的易恢性得到提升。
3.3K型小麥不育系育性恢復基因的組成及其效應
眾多研究表明,小麥K型不育系的育性恢復是由位于1BS染色體上 Rfv1單基因控制,而且還與部分修飾基因以及不育系的遺傳背景有關[24-25]。劉曙東等[26]選用F1代及回交分離群體進行遺傳分析發(fā)現(xiàn),K型不育系育性恢復由兩對基因控制,分別為恢復作用較強的基因 Rfk1和恢復作用較弱的 Rfk2,且兩對基因的作用具有累加效應,當基因型為 Rfk1Rfk2時完全可育。孫兆全等[27]認為,K型不育系的恢復系恢復度高的攜帶有兩對育性恢復基因,恢復度低的攜帶有一對恢復基因。劉保申等[25]研究認為,K型不育系具有一對主效育性恢復基因以及眾多微效恢復基因。本研究結(jié)果表明,非1BL/1RS類型的恢復系攜帶有育性恢復基因 Rfv1,而1BL/1RS類型的恢復系中不含育性恢復基因 Rfv1;本研究的恢復系中均含有恢復基因 Rfv2,且 Rfv1恢復效應大于 Rfv2。不同1BL/1RS類型恢復系的恢復力存在明顯的差異,而不同非1BL/1RS恢復系的恢復力也存在較大的差異。初步推斷不同的恢復系材料含有的育性恢復基因數(shù)目及恢復基因的效應存在一定程度差異,這還需要進一步的深入研究。
參考文獻:
[1]宋喜悅,方 鵬,馬翎健,等.非1B/1R類型和1B/1R類型小麥K型雄性不育系比較研究[J].西北農(nóng)林科技大學學報(自然科學版),2002,30(01):1-4.
Song X Y,Fang P,Ma L J,etal.A comparison of wheat CMS lines ofAe.Kotschyicytoplasm of no 1B/1R type and 1B/1R type[J].JournalofNorthwestSci-TechUniversityofAgricultureandForestry(NaturalScienceEdition),2002,30(01):1-4.
[2]馬翎健,陳亞鵬,宋喜悅,等T.spelta1BS染色體對K型小麥不育系及保持系的效應研究[J].西北農(nóng)業(yè)學報,2006,15(05):25-28.
Ma L J,Cheng Y P,Song X Y,etal.Research on the effect ofT.spelta1BS chromosome to K wheat male-sterile lines and maintenance lines[J].ActaAgriculturaeBoreali-occidentalisSinica,2006,15(05):25-28.
[3]何蓓如,李宏斌,劉曙東.選育非1B/1R類型K型小麥雄性不育系的染色體轉(zhuǎn)移方法[J].中國學術期刊文摘-科技快報,1997,3(4):499.
He B R,Li H B,Liu S D,etal.Breeding non 1B/1R K type sterile lines of chromosome transfer method[J].ChineseScienceAbstracts,1997,3(4):499.
[4]CotaSánchez J H,Remarchuk K,Ubayasena K.Ready-to-use DNA extracted with a CTAB method adapted for herbarium specimens and mucilaginous plant tissue[J].PlantMolecularBiologyReporter,2006,24(2):161-167.
[5]Mago R,Spielmeyer W,Lawrence G J,etal.Identification and mapping of molecular markers linked to rust resistance genes located on chromosome 1RS of rye using wheat-rye translocation lines[J].TheoreticalandAppliedGenetics,2002,104:1317-1324.
[6]劉志勇,孫其信,姜 嵐,等.利用黑麥基因組特異PCR標記鑒定小麥K型雄性不育保持系[J].農(nóng)業(yè)生物技術學報,1997,5(3):205-210.
Liu Z Y,Sun Q X,Jiang L,etal.Detection of 1B/1R maintainers for CMS wheat ofAegilopskotschyicytoplasm by rye genome specific DNA primers[J].JournalofAgricultureBiotechnology,1997,5(3):205-210.
[7]魏育明,鄭有良,周永紅,等.幾種鑒定小麥背景中1BL/1RS易位染色體的分子標記方法比較研究[J].四川農(nóng)業(yè)大學學報,2001,19(1):10-13.
Wei Y M,Zheng Y L,Zhou Y H,etal.Comparison of molecular methods for identifying the presence of 1BL/1RS translocation chromosomes in wheat[J].JournalofSichuanAgriculturalUniversit,2001,19(1):10-13.
[8]張立平,何中虎,陸美琴.用Glu-B3,Gli-B1和SEC-lb復合引物PCR檢測普通小麥1BL/1RS易位系[J].中國農(nóng)業(yè)科學,2003,36(12):1566-157.
Zhang L P,He Z H,Lu M Q.Identification of 1BL/1RS translocation via multiplex PCR markers of Glu-B3,Gli-B1 and SEC-1b in common wheat[J].ScientiaAgriculturaSinica,2003,36(12):1566-1570.
[9]Chail J F,Zhou R H,JiM J Z,et a1.Development and application of a new codominant PCR marker for detecting 1BL/1RS wheat-rye chromosome translocations[J].PlantBreeding,2006,125,302-304.
[10]Nagy E D,Lelley T.Genetic and physical mapping of sequence specific amplified polymorphic (SSAP) markers on the 1RS chromosome arm of rye in a wheat background[J].TheoreticalandAppliedGenetics,2003,107:1271-1277.
[11]Draper S R.ISTA variety committee report of the working group for biochemical tests for cultivar identification 1983-1986[J].SeedScienceandTechnology,1987,15:431-434.
[12]劉 麗,周 陽,何中虎,等.高、低分子量麥谷蛋白亞基等位變異對小麥加工品質(zhì)性狀的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學,2004,01:8-14.
Liu L,Zhou Y,He Z H,etal.Effect of allelic variation in HMW and LMW glutenin subunits on the processing quality in common wheat[J].ScientiaAgriculturaSinica,2004,37(1):8-14.
[13]王 瑞,張改生,王 宏.小麥低分子量谷蛋白(Glu-3)亞基及高分子量醇溶蛋白(Gli-1)的分離圖譜辨讀方法[J].西北農(nóng)業(yè)學報,2006,01:144-147.
Wang R,Zhang G S,Wang H,etal.Identifying allele variation of Glu-3 and Gli-1 loci by two-step SDS-PAGE and A-PAGE in wheat[J].ActaAgriculturaeBoreali-occidentalisSinica,2006,15(1):144-147,151.
[14]Song X Y,Qian H H,Zhang L L.Cytogenetic analysis of cytoplasmic male sterility in wheat line KTP116A and molecular mapping of two thermo-sensitive restoration genes[J].Euphytica,2014,196(1):129-136.
[15]張 紅,蘇榮存,李冬梅,等.新引進小黑麥的醇溶蛋白遺傳多樣性分析[J].德州學院學報,2006,22(3):104-107.
Zhang H,Su R C,Li D M,etal.Genetie diversity analysis of gliadin of tritieale materials newly introduced [J].JournalofDezhouUniversity,2006,22(3):104-107.
[16]Weng Y,Azhaguvel P,Devkota R N,etal.PCR-based markers for detection of different sources of 1AL·1RS and 1BL·1RS wheat-rye translocations in wheat background[J].PlantBreeding,2007,126(5):482-486.
[17]王秀娟,郭世華,郝云鳳,等.中國部分冬、春小麥品種(系)1BL/1RS 易位系的A-PAGE 檢測[J].麥類作物學報,2007.27(3):451-455.
Wang X J,Guo S H,Hao Y F,etal.Detection of 1BL/1RS translocation line in partial spring and winter wheat varieties (lines) in China by A-PAGE[J].JournalofTriticeaeCrops,2007,27(3):451-455.
[18]周 陽,何中虎,張改生,等.1BL/1RS易位系在我國小麥育種中的應用[J].作物學報,2004.30(6):531-535.
Zhou Y,He Z H,Zhang G S,etal.Utilization of 1BL/1RS translocation in wheat breeding in China[J].ActaAgronomicaSinica,2004,30 (6):531-535.
[19]Wang C.M,Zheng Q,Li L H,etal.Molecular cytogenetic characterization of a new T 2BL·1RS wheat rye chromosome translocation line resistant to stripe rust and powdery mildew[J].PlantDisease,2009,93(2):124-129.
[20]William A B,Michael G F.Biochemical,molecular,and cytogenetic technologies for characterizing 1RS in wheat:A review[J].Euphytica,1999,108 :1-19.
[21]范 濂,王福亭.提莫菲維核質(zhì)體系雜交小麥雜種優(yōu)勢問題的初步探析[J].遺傳學報,1978,5(1):31-40.
Fan L,Wang F T.A preliminary study on the hybid wheat heterosis of problem with thetriticumtimopheevinucleus and cytoplasm system [J].ActaGeneticaSinica,1978,5(1):31-40.
[22]楊天章,劉慶法,柴守誠.K型小麥雄性不育系應用問題研究II.恢復性和雜種優(yōu)勢問題[J].陜西農(nóng)業(yè)科學,1990(3):2-4.
Yang T Z,Liu Q F,Chai S C,etal.Study on the application of K-type male sterile line in wheat:Ⅱ·fertility restoration and heterosis[J].ShaanxiJournalofAgriculturalScience,1990,(3):2-4.
[23]張改生,趙惠燕,陳新宏,等.幾類異質(zhì)1B/1R小麥雄性不育系育性穩(wěn)定性與育性恢復性的研究[J].中國農(nóng)業(yè)科學,1996,29(5):41-50.
Zhang G S,Zhao H Y,Chen X H,etal.Studies on fertility stability and restoration performance of some male sterile lines of alloplasmic 1B/1R wheat[J].ScientiaAgriculturaSinica,1996,29(5):41-50.
[24]張改生.粘、易型 1B/1R 小麥雄性不育系產(chǎn)生單倍體的遺傳機理及育性恢復性能的研究[J].遺傳學報,1992,19(3):266-277.
Zhang G S.Studies of genetic mechanism of haploid induced by male sterile lines of 1B/1R wheat withAe.kotschyi,Ae.variabiliscytoplasms and its performance of fertility restoration[J].ActaGeneticaSinica,1992,1(3):266-277.
[25]劉保申,孫其信,魏艷玲,等.K型小麥細胞質(zhì)雄性不育系育性恢復基因的SSR分子標記分析[J].中國農(nóng)業(yè)科學,2002(4):354-358.
Liu B S,Sun Q X,Wei Y L,etal.Mapping of fertility restoring gene for cytoplasmic male sterility in wheat using SSR markers[J].ScientiaAgriculturaSinica,2002(4):354-358.
[26]劉曙東,何蓓如.K型小麥雄性不育體系育性恢復的遺傳分析[J].西北農(nóng)業(yè)學報,1992,1(4):27-30.
Liu S D,He B R,Wang Z M,etal.Genetic anaysis of male fertility restorationin wheat withAe.kotschyicytoplasm[J].ActaAgriculturaeBoreali-OccidentalisSinica,1992,1(4):27-30.
[27]孫兆全,楊天章,劉宏偉.K型1B/1R易位小麥雄性不育系的育性恢復遺傳[C]//雜種小麥研究進展.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1993:87-92.
Sun Z Q,Yang T Z,Liu H W.Genetic studies on restorer of fertility of K-type 1B/1R wheat male steille lines[C]//The Research of Hybrid Wheat Advance.Beijing:Aagricultural Press,1993:87-92.
Identification of 1BL/1RS and Non 1BL/1RS Type of the Restorer Lines and the Effect of Restoring Gene in K-type Cytoplasmic Male Sterility Lines of Wheat
YAN Pengjiao,QI Zhi,SHI Xiaoyi,MENG Liying,DUAN Yang,YAO Meng,YE Jiali,LIU Zihan,SONG Xiyue
(College of Agronomy,Northwest A&F University,Yangling,Shaanxi 712100,China)
Abstract:With 3 sterile lines and 69 restorer lines as test materials, the easy restoration of fertility among sterile lines and restoring degrees of different restorers for K male sterile lines were studied. The specific markers and the A-PAGE method for detecting the gliadins were used to distinguish 1BL/1RS type and non 1BL/1RS type of wheat. The composition of K-type restorer genes and its effects were indicated. Among 69 restorer lines, 65 species are non 1BL/1RS type, accounting for 94.2%; four restorer lines are 1BL/1RS type, accounting for 5.8%. The easy restoration of fertility in 3 sterile lines is ranked as KTM3315A, KTP3315A, and K3315A,and there is no significant difference on fertility restoration of the three lines. The restoring degree of different restorers also showed great differences. The restorer line KR8-1-2 has strong and stable recovery ability. It is preliminary inferred that the major fertility restoring genes are located on 1BS chromosome in wheat K male sterile line. The effect of restoration gene Rfv1 is approximately 60%, while the effect of restoration gene Rfv2 is about 10%.
Key words:CMS (Cytoplasmic male sterility); Aegilops kotschyi; Fertility restoration; Restorer gene
中圖分類號:S512.1;S330
文獻標識碼:A
文章編號:1009-1041(2016)02-0136-09
通訊作者:宋喜悅(E-mail:songxiyue@126.com)
基金項目:國家自然科學基金項目(31271792); 陜西省農(nóng)業(yè)攻關項目(2014K02-04-01); 西北農(nóng)林科技大學唐仲英育種基金項目
收稿日期:2015-07-09修回日期:2015-09-08
網(wǎng)絡出版時間:2016-01-26
網(wǎng)絡出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160126.1944.004.html
第一作者E-mail:1355808464@qq.com.