全 文 ：节节麦细胞质小麦隐性墓因控制雄性
不育材料的研究 *
张 炎 吴郁文 张翠兰
(中国科学院遗传研究所 , 北京 )
为了使小麦杂种优势利用的研究取得突破性的进展 , 非常需要寻找新的雄性不育细胞质
来源 . 有人推测以节节麦 (击 isl ap ; t q au r ot 。 ) 细胞质为基础 , 培育不育系的生产杂交小麦新
体系 , 可能是较为理想的 1[] . 然而 , 因为节节麦 一小麦核质杂种都是可育的即 , , 虽然通过诱变处
理得到个别雄性不育突变体 , 但至今还没有得到理想的隐性基因控制雄性不育材料 .lL :.s1
19 7 8 年以来 , 我们对包括节节麦细胞质在内的异细胞质小麦遗传变异进行了研究 , 从具
有节节麦细胞质和普通小麦细胞核的核质杂种中发现了雄性不育材料氏 71 . 遗传分析的结果
表明 ,其中一部分材料的不育性受一对隐性基因控制 .
一 、 雄性不育材料的发现
本实验中重点调查的是具有节节麦细胞质的普通小麦 “ 肯尼亚” ( K en y。 ) (用 ( s q au 犷or s 。 ) -
K e n y a 表示这种核质杂种 ) . 品种 “ 肯尼亚” 育性是正常的 . 19 7 8一 19 5 3年 ( s , “ a r r o , 。 )一 K e n y a
豹 B l一乌 各回交世代植株育性也都很好 `7] , 与其他研究者的结果一致 .
19 8 4年 , 我们在 (匆“ 。 r ola ) 一K en ay 的 残玩 中发现了雄性不育株 . 因为产生这种不育株
钓株系在前五代 ( lB一 .B 和 残F : ) 育性都是正常的 , 所以可以断定这种不育性与核基因的突
变有直接关系 . 在自由传粉的环境中 , 发现 15 株表现雄性不育 (不育株率为 1 . 25 多 ) ; 其中 6
株全不育 , 4 株高不育 (平均不育度 97 . 3斗多 ) , 5株半不育 (平均不育度 60 . 23 并 ) .
当年冬季 , 在温室中种植一部分上述不育株上结的种子 , 共得到 9 个株系 , 其中 6 个株系
表现育性分离 . 在观察的 2夕株中 , 不育株 13 株 , 不育株率 48 .巧多 , 平均不育度 81 . % 多 .
1 9 8 5 年田间 , 从前代不育株自交或姊妹交的后代中 , 得到约 4 ” 棵不育株 . 同年在温室 , 又
观察了一部分后代材料 . 对这四个世代材料调查的结果表明 : 这种类型的不育株通过自交
( 不育株上有个别可育花 )或姊妹交可以临时保持不育性和扩大不育株的群体 . 这种不育性在
不同年分 、不同生育条件下是稳定的 .
(介湘 r 。 。 ) 一eK yn a 不育株的花药瘦小 , 开花时呈黄白色 , 不开裂 ; 雌蕊授粉结实正常 . 除
雄性不育外 , 节节麦细胞质对其他主要农艺性状没有不良影响 .
二 、 不育性的遗传分析
1
. 不育性的遗传类型 如上所述 , ( Sq au 。 ,os 。 )一 K e yn o B:一 7B 各世代的核 质杂种 大 约
本文 19 8 , 年 12 月 9 日收到 .
. 参加本工作的还有汪永祥同志 .
第 15 期 科 学 通 报 1 1 7 ,
三万棵植株育性都是正常的 , 只是 B况 中出现个别不育株 ;而且用小麦品种花粉授粉得到的
子一代育性正常 . 因此可 以确定这种不育性不是细胞质遗传类型 , 而是在节节麦细胞质中普
通小麦核基因发生突变引起的 . 因为已经证实在节节麦细胞质中 , 小麦的育性恢复基因位于
I D 染色体上沙.8] , 所以可 以认为这种不育性是 I D 染色体上突变的核基因与节节麦细胞质不协
调 、 核质互作的产物 .
2
. 不育性受隐性墓因的控制 主要实验根据包括以下三点 :
( l) 用不育株作母本与一般普通小麦品种杂交得到的杂种子一代植株育性是正常的 ; 用
不育株作母本与纯合可育的姊妹株杂交子一代也是可育的 (表 1 ) .
表 1 ( s列 , r~ ) 一 K en ay 不育株与纯合可育株杂交子一代的育性
材 料
不育株 N o . l一 4
( N o
·
l一 4又 N o . 9一 I ) 子一代
纯合可育株 N o . 9一 1
N .O 9一 l 自交子一代
N o
.
9一 1 自交子二代
推侧 的基因型
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,
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-一 . . . . . . .n 1 Sj l l SM S m s
M S M S
M S M S
M S M S
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( 2) 以 ( S q ua 。 。 ,。 ) 一 K en ay 不育株作母本产生的可育子一代 , 子二代分离出不育株 (隔代
保持不育性 ) : 例如 , 株系 N o . l一 7 是不育的 ,其自交或姊妹交的子一代是可育的 , 子二代分
离出不育株 . 这三个世代的基因型应该分别是 m sm s (不育 )* M Sm s (杂合可育 )。 m sm s (不
育 )和 M Sm s (杂合可育 ) . 同样 , 株系 N o . ,一 3 是不育的 (m sm。 ) , 以其为母本产生的子一
代可育 (M s m : ) , 而子二代分离出不育株 (m sm 。 ) 和可育株 (M s m s ) . 显然这种不育性受隐
性基因控制 .
( 3 ) 19 8 4年 田间将 ( S q“ a r r o招 ) 一 K e n y a B `凡 中所有的不育株选出以后 , 我们推测如果这种
不育性确是受隐性基因控制的话 , 那么剩下的可育植株中一定有基因型杂合可育株 ( M S。 ) ,
也就是说其自交后代中会分离出不育株 ( snI 。 ) . 以后实际观察的结果正是这样 .
三 、 控制不育性的基因数 t
根据实验结果 , 可用下面的图 1表示 ( S q ua r o招 ) 一K en ya 雄性不育株的产生和育性遗传
(只表示核基因的变化 ) .
世代 : B ; B声 : B ; F : B一 F 3
一 M s M S一一以多— M s M s
一 M S M S
M S M S— M S m s— ②一一
一 M S。一②一…一 )
- m s m S ` M s m S一{一 M s m ’ {
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图 1 (匆“ 。 or ,习 一 K e n ay 雄性不育株的产生和育性遗传
1
. 不育株自交或作母本与杂合可育株姊妹交的子一代群体中 , 不育株数与可育株教之比
为 1 : 1 19 8 4 年冬季在温室实验时 ,有 6 个株 系分离出不育株 . 调查 2 7 株 ; 其中不育株 1王
1 1 5 0 科 学 通 报 i 夕5 6 年
株 (不育株率 48 、 巧 多) , 可育株 14 株 (可育株率 51 . 85 外 ) . 经尸 测定证明育性分离符合 1 :l
的分离规律 .
19 8 5 年田间实验得到类似的结果 . 例如 , 株系 N o . 1一 7 共调查 20 0 株 , 其中不育株 1 05
株 , 不育株率 52 . 50 拓 ; 可育株 95 株 , 占 47 . 50 多 . 经 尸 测定 , 符合 1 : 1的分离规律 (表 2) . 观
察结果证明这种 ( s q au 。 口 , 。 )一 K o ny : 雄性不育性受一对隐性基因控制 .
表 2 不育株自交或姊妹交子一代和杂合可育株自交子一代的育性分离比例
株 系 来源及世代
N o
.
1一 7 不育株自交或姊妹交子一代
N o
.
5一 3 不育株自交或姊妹交子一代
N o
.
6一 1 杂合可育株自交子一代
1 可育株数 } 不育株数 1可育株环育株 }
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.2 杂合可育株 ( M S m s) 自交后代群体中可育株与不育株分离的比例为 3 : 1 从不育
株 (nst o s ) 为母本 , 杂合可育株 ( M S m s ) 为父本杂交得到的株系 N o . 6一 1 的子一代是可 育
的 . 子二代包括 17 4株 , 其中可育株 12 7 株 ( M SM S 和 M S tn s )占 7 3务 ;不育株 4 7株 ( m sm s ) ,
不育株率 27 多 . 经 尸 测定 ,可育株数与不育株数之比符合 3 :1 的分离规律 (表 2 ) . 这也证明
了新发现的 ( S q ua r os 。 ) 一K e yn 。 雄性不育性受一对隐性基因控制 .
四 、 小 结
从具有节节麦细胞质和普通小麦细胞核的核质杂种中 , 发现了雄性不育材料 . 其中一些
株系的不育性受一对隐性基因控制 . 这些不育株自交或姊妹交能临时保持不育性 , 与一般普
通小麦品种杂交育性能够恢复 . 节节麦细胞质对其他主要农艺性状没有不良影响 . 这种类型
的不育材料 , 对建立生产杂交小麦的新体系 , 可能很有用处 .
参 考 文 献
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