全 文 ：收稿日期 :2009203217 　接受日期 :2009204227
基金项目 :国家高技术研究发展计划 (863 计划)重大专项 (No. 2009AA101102) ,陕西省“13115”科技创新工程重大科技专项 (No. 2007ZDKG2020) ,国
家杨凌农业生物技术育种中心专项基金 (No. 9921A) ,西北农林科技大学拔尖人才支持计划项目
作者简介 :郭艳萍 (19792) ,女 ,山西阳城人 ,在读博士 ,主要从事小麦雄性不育机理研究。Tel :15877512469 ; E2mail :gyp0205 @1261com
通信作者 :张改生 (19512) ,男 ,陕西周至人 ,博士 ,教授 ,博士生导师 ,主要从事小麦杂种优势利用研究。Tel :13709129613 ; E2mail :zhanggsh @public.
xa. sn. cn
文章编号 :100028551 (2009) 052729208
小麦粘类 CMS 育性恢复基因的 SSR 分子标记与定位
郭艳萍1 　张改生1 　程海刚2 　朱展望1 ,3 　张龙雨1 　牛　娜1 　马守才1 　李红霞1
(11 西北农林科技大学 陕西省作物杂种优势研究与利用重点实验室Π小麦育种教育部工程研究中心 ,陕西 杨凌　712100 ;
21 陕西省宝鸡市农业科学研究所 ,陕西 岐山　722400 ;31 湖北省农业科学院粮食作物研究所 ,湖北 武汉　430064)
摘 　要 :利用 SSR 技术 ,对小麦粘类 CMS(细胞质雄性不育)的 1 对近等基因系 (NILs)和回交群体 (BC’1 )进
行分析 ,筛选与粘类 CMS 育性恢复基因相连锁的分子标记并进行恢复基因定位 ,以进一步探讨小麦粘
类 CMS 育性恢复的遗传机理。结果表明 :在 18 对位于 1BS 上的 SSR 引物中 ,有 6 对引物在近等基因系
间扩增出了稳定的多态性差异 ;经分离群体验证表明 ,恢复基因与 4 对 SSR 引物的扩增位点 Xwmc406、
Xbarc8、Xwmc611 和 Xgwm273 有连锁关系 ,遗传距离分别为 217、218、2114 和 2612 cM ,这些标记可稳定
应用于小麦粘类 CMS 育性恢复基因的辅助选择 ;研究还表明 ,小麦粘类雄性不育系的育性恢复主要受
1BS上的 1 对主效恢复基因及一些微效基因共同控制 ;本研究标记出的恢复基因应为 Rfv1 ;上述 4 个标
记与该主效恢复基因 Rfv1 之间的位置顺序依次为 Xwmc406、Rfv1、Xbarc8、Xwmc611、Xgwm273。
关键词 :小麦 ;粘类 CMS ;近等基因系 ;恢复基因 ;SSR
MAPPING OF FERTILITY RESTORING GENE FOR MALE STERILITY WITH Ae . kotschyi ,
Ae . variabilis , Ae . ventricosa CYTOPLASMS BY USING SSR MARKERS IN WHEAT
GUO Yan2ping1 　ZHANG Gai2sheng1 　CHENG Hai2gang2 　ZHU Zhan2wang1 ,3
ZHANGLong2yu1 　NIU Na 　MA Shou2cai 　LI Hong2xia
(11 Key Laboratory of Crop Heterosis of Shaanxi Province , Northwest Agriculture and Forestry University ,
Wheat Breeding Engineering Research Center , Ministry of Education , Yangling , Shaanxi 　712100 ;
21Baoji Institute of Agricultural Science , Qishan , Shaanxi 　722400 ;
31 Food Crops Institute , Hubei Academy of Agricultural Sciences , Wuhan , Hubei 　430064)
Abstract :Microsatellite markers were employed to map the major restoring gene for male sterility with Ae . kotschyi , Ae .
variabilis , Ae. ventricosa cytoplasms by using materials of NILs and BC’1 to probe into the genetic mechanism of fertility
restoration. The results showed that 18 sets of SSR primers which were located on the chromosome 1BS of wheat were screened
for polymorphism between the NILs , and 6 of which were found polymorphic. Linkage analysis indicated that Xwmc406 ,
Xbarc8 , Xwmc611 and Xgwm273 were linked to the restoring gene. The breeding for new fertility restorer lines of male
sterility with Ae. kotschyi , Ae . variabilis , Ae . ventricosa cytoplasms would be facilitated by using these polymorphic markers.
The result also showed that the fertility restoration of male sterility with Ae. kotschyi , Ae . variabilis , Ae. ventricosa cytoplasms
was mainly controlled by both major fertility restoring gene and some minor enhance genes of fertility. The restoring gene which
927　核 农 学 报　2009 ,23 (5) :729～736Journal of Nuclear Agricultural Sciences
was marked in this research should be Rfv11 The distances between the restoring gene and the 4 markers were 217 , 218 , 2114
and 2612cM , and the sequence of the 4 markers and Rfv1 were Xwmc406 , Rfv1 , Xbarc8 , Xwmc611 and Xgwm273.
Key words :wheat ; CMS of Ae . kotschyi , Ae . variabilis , Ae . ventricosa cytoplasms ; NIL ; restoring gene ; SSR
　　三系杂交小麦育种和生产应用的首要基础是细胞
质雄性不育 (cytoplasmic male sterility ,简称 CMS)及其育
性恢复。小麦粘类细胞质雄性不育系是指小麦粘型
( K型)和偏型 (Ven 型) 等一类既易保持又易恢复、且
种子饱满、保持系与恢复系来源都分布在普通小麦推
广品种 (系)内的小麦细胞质雄性不育系的总称。研究
表明 ,粘类细胞质雄性不育系是小麦杂种优势利用中
很有应用潜力的不育类型 ,特别是其不育系育性基因
单一 (仅受制于 1B 染色体上的 1 对主效隐性不育基因
rfv1) ,不育性彻底 ,易恢复性高 ,是研究小麦雄性不育
机理和杂种优势利用的良好材料[1～6 ] 。
恢复系的选育是利用 CMS 系统配制杂交种的前
提之一 ,但选育恢复系比常规育种具有更为复杂的育
种程序 ,主要表现在恢复基因的有无只能在测交后代
中鉴定。如果恢复系选育采用的是一次杂交、多代选
择 ,这样对分离世代不可能逐株测交 ,就有可能造成入
选的农艺性状优良的品种 (系) 常常不含有恢复基因 ,
即农艺性状优良又恢复力高的恢复系稳定较慢。
随着分子生物学技术的发展 ,多种基于 DNA 多态
性的分子标记定位方法应运而生 ,并广泛应用于遗传
学研究的各个领域。利用 DNA 分子标记能在植株的
幼苗期就对分离世代的植株进行鉴定 ,筛选与育性恢
复基因连锁的 DNA 分子标记 ,可对恢复基因进行辅助
选择与精确定位 ,并为最终克隆育性恢复基因打下基
础 ;同时可帮助育种学家更好地将不同来源、不同位点
的恢复基因进行累加 ,选育出恢复力强且稳定的恢复
系 ,从而缩短育种年限、提高育种效率。CMS 恢复基因
分子标记的筛选工作在水稻、玉米、油菜、黑麦、甜菜、
向日葵等作物上都取得了较大的进展 ,而在小麦 CMS
上 ,育性恢复基因标记多分布在 T型恢复系上[7～12 ] ,对
粘型育性恢复基因的定位报道很少 ,其中偏型目前还
尚未见有报道。
本研究在已有研究的基础上采用以 PCR 技术为
基础的 SSR 分子标记来寻找与小麦粘类雄性不育系
育性恢复基因紧密连锁的分子标记 ,以期为小麦粘类
CMS 利用提供理论依据 ,同时为其恢复基因的克隆提
供必要的前提条件 ,为杂交小麦分子标记辅助选择育
种提供一定的技术支撑。
1 　材料与方法
111 　材料
供试不育系 : ms ( Ae. kotschyi )2902110、ms ( Ae .
variabilis)2902110、ms ( Ae. ventricosa )2902110、ms ( Ae .
kotschyi)2224 ,依次简写为 K2902110、V2902110、Ven2902
110 和 K2224。保 持 系 : 902110 和 224。恢 复 系 :
RK5451、YC13、凤麦 11 和 02F6075。以上材料均由西
北农林科技大学陕西省作物杂种优势研究与利用重点
实验室提供。
112 　方法
11211 　近等基因系和育性分离群体的构建　近等基
因系由本实验室创建。以 K2902110 为母本 ,RK5451 为
父本 ,经杂交获得 F1 代 ,F1 代与保持系 902110 回交一
代获得 BC1 ,即育性分离群体 ;上述 F1 再与不育系 K2
902110 连续回交 ,回交后代继续选可育株与不育系 K2
902110 回交 ,这样连续回交 4～5 代以上 ,并加以选择 ,
选出农艺性状已完全等同于轮回亲本的回交后代后再
自交一代 ,得到对应不育系 K2902110 ,且又等同细胞质
的含恢复基因的近等基因系 (NIL) 。同样方法 ,以 K2
224 为母本 ,02F6075 为父本 ,得到回交群体 BC′1 。
11212 　田间育性调查 　将 BC1 和 BC′1 种子种于试验
田 ,于幼苗期单株编号并取相应单株叶片用于 SSR 分
析 ,所选单株开花前套袋自交 ,成熟时考查自交结实
率。
　自交结实率 ( %) = 有效小穗基部两侧小花结实数Π
有效小穗数 ×2 ×100 %
113 　测定
11311 　基因组 DNA 的提取 　采用 CTAB 法提取小麦
基因组 DNA ,经 018 %琼脂糖凝胶电泳和 DV6600 紫外
分光光度计检测 ,OD260ΠOD280值在 118～210 之间 ,说明
DNA 基本无降解 ,适合于 SSR 引物的 PCR 扩增。
11312 　SSR 引物 　由于小麦粘类细胞质雄性不育系
育性基因单一 (仅受制于 1B 染色体上的 1 对主效隐性
基因 rfv1) ,根据 RÊder 等[13 ]的文献报道及相关网站的
SSR 引物序列信息 ,选取小麦 1BS 上的 18 对 SSR 引
物 ,由上海生工生物工程公司合成。
11313 　PCR 扩增及扩增产物的检测 　SSR 标记筛选
037 核　农　学　报 23 卷
反应总体系 50μl :1 ×PCR Buffer (含 Mg2 + ) ,200μmolΠL
dNTPs ,引物各 014μmolΠL ,50～100 ng 模板 DNA ,2U
Taq DNA 聚合酶 (均购自 TAKARA ,大连) ,剩余体积用
超纯水补足。PCR 反应在 MyCycler Thermal Cycler (Bio2
Rad)上进行 ,反应程序为 :94 ℃预变性 5 min ;94 ℃变性
1 min ,55 ℃～60 ℃(退火温度依引物而定) 复性 1 min ,
72 ℃延伸 1 min ,5 个循环 ;然后 94 ℃变性 30s ,55～60 ℃
(退火温度依引物而定) 复性 45s ,72 ℃延伸 30s ,30 个
循环 ;最后 72 ℃延伸 10 min ;4 ℃保存。
SSR 扩增产物用 115 %琼脂糖凝胶电泳检测 ,溴化
乙锭染色 ;或在 6 %非变性聚丙烯酰胺凝胶 ( PAGE) 中
电泳分离 ,银染检测。银染程序 :10 %乙醇溶液 500 ml
固定 10 min ,去离子水漂洗 5 min ,012 %硝酸银 500 ml
避光染色 10 min ,去离子水漂洗数 10 秒 ,加入少许预
冷的显影液 (2 %NaOH + 0104 %Na2 CO3 ) ,临用前加入 1
ml 甲醛预显影 ,迅速倒掉 ,再加入 500 ml 显影液显影
至DNA 带型清晰 ,用 Gene Genius GBox2HR 凝胶成像系
统照相。
11314 　遗传距离的计算 　标记的遗传距离用
Mapmarker 310 软件计算。
2 　结果与分析
211 　小麦粘类 CMS 育性恢复基因的遗传特点
以供试材料中的不育系和恢复系为亲本 ,共配制
10 个杂交组合 ,其 F1 平均自交结实率见表 1。
表 1 　杂交 F1 平均自交结实率
Table 1 　The average seed2setting rate of F1
( %)
恢复系
restoring lines
不育系 male sterile lines
K2902110 V2902110 Ven2902110 K2224
RK5451 85100 — — —
YC 13 85172 80146 82195 71143
凤麦 11 fengmai11 82121 80173 82132 73125
02F6075 — — — 91159
从表 1 所显示的数据看 ,供试恢复系的恢复能力
均符合杂交小麦组配要求 ,属高恢复力的亲本材料。
所有组合的 F2 群体于开花时进行育性目测 ,花粉散粉
正常 ,没有不育株出现 ,表明粘类细胞质雄性不育系的
败育是在配子体水平表现。对 K2902110ΠRK5451ΠΠ902
110 的 BC1 及 K2224Π02F6075ΠΠ224 的 BC′1 分离群体于
开花前套袋自交 ,成熟后统计自交结实率 ,结果如图
1 ,其育性呈连续分布 ,表明其育性性状具有数量性状
的特点 ,但与多基因控制的数量性状分布又不完全一
致 ,为偏态分布。子代育性偏离 1∶1 的分离比例 ,说明
粘类细胞质雄性不育系的育性恢复除受 1 对主效恢复
基因控制外 ,还受一些微效可育基因的影响。其机理
在于配子体不育的 F1 雄配子中 ,携带 Rf 基因的配子
是可育的 ,而带有 rf 基因的配子则是败育的 ,因此 F2
无不育株出现。而保持系由于为正常细胞质 ,所产生
的 rf 配子可以参与授精 ,以保持系为父本 ,与 F1 的测
交后代应出现一半不育株和一半可育株 ,但由于微效
基因的影响 ,致使可育株的比例提高 ,进而影响到 1∶1
比例的偏离。
图 1 　回交后代结实率分布
Fig. 1 　Frequency distribution of seed2setting rate
for backcross population
图 12a 中 ,可明显看到存在两个峰 ,即不育峰和可
育峰 ,中间类型个体较少 ,更类似于质量性状的分离特
征。说明 02F6075 有 1 对主效恢复基因对 K2224 起着
主要的育性恢复作用且贡献率较大 ,同时存在着微效
恢复基因且育性恢复作用很小。图 12b 中 ,所有单株
的结实率几乎平均分布于 0～100 %之间 ,中间结实率
的个体较多 ,但仍可看到存在 3 个峰 ,分别代表不育
峰、半不育峰和可育峰。可能相对于 BC′1 来讲 ,它的
主效恢复基因的育性恢复贡献率低 ,微效恢复基因的
育性恢复作用较大 ,其不育和可育个体的分界比较模
糊 ,不易进行分类。所以 ,我们以 BC′1 群体作为研究
对象。综上可以看出 ,小麦粘类细胞质雄性不育系的
败育在配子体水平表现 ,其育性恢复主要是由 1 对主
137　5 期 小麦粘类 CMS育性恢复基因的 SSR 分子标记与定位
效基因和众多微效基因共同控制的质量 - 数量性状。
212 　小麦粘类 CMS 育性恢复基因的 SSR分析
以小麦粘类细胞质雄性不育系 K2902110 的 1 对近
等基因系为模板 ,用定位于小麦 1BS 上的 18 对 SSR 引
物进行 PCR 扩增 ,其中 6 对引物能扩增出稳定的多态
性差异条带 (图 2) 。从理论上来说 ,近等基因系之间
只是在目标区域存在差异 ,那么在近等基因系间存在
特异性的引物标记位点极有可能存在于目标基因两翼
与其连锁。但由于小麦基因组庞大 ,即使经过多代的
回交 ,仍会有一定长度的供体亲本片段与目标基因连
锁 ,导致近等基因系间有差异的目标基因区段可能还
连锁着其他有差异的片段 ,所以并不一定都与目标基
因直接连锁。将上述 6 对引物进一步在分离群体上验
证表明 , 多态性引物 WMC406、BARC8、WMC611 和
GWM273 与恢复基因有连锁关系 ,其他差异与恢复基
因不存在连锁关系。WMC406、BARC8、WMC611 和
GWM273 在恢复系上的扩增片段大小分别为 240、280、
图 2 　图 2 　SSR 引物在近等基因系间的扩增结果
Fig. 2 　Amplification results of SSR primers in NILs
S:不育系 ;F :可育系
S: sterile line ; F : fertile line
700 和 170bp 左右。
21211 　引物 WMC406、BARC8 和 GWM273 在不育系、
保持系和恢复系间的多态性分析 　从图 3 可见 ,就每
对引物的扩增结果而言 ,各不育系间、保持系以及不育
系和保持系之间均表现相同的扩增带型 ,而恢复系间
均表现相同的扩增带型 ,且不育系、保持系同恢复系之
间存在一致差异。关于植物雄性不育的机理研究 ,主
要是通过不育系与保持系的成对比较 ,对少数或个别
不育胞质的线粒体结构特点、转录情况、DNA 水平的
多态性等方面进行研究 ,而对各类不育胞质共性的研
究还未深入开展。由于不育系和保持系具有相同的核
基因 ,且一个表现不育 ,一个表现可育 ,所以它们之间
的差异极有可能是育性之间的差异 ,并将雄性不育基
因定位于细胞质内 ,但由于不育系与保持系的细胞质
属于不同物种细胞质 ,所以无法排除种性之差。植物
细胞质雄性不育的主要特征是不能形成有功能的花
粉 ,因此雄性不育的发生必有一个共同机制在起作用。
图 3 中 ,不育系 K2902110 与 K2224 均为粘果山羊草细
胞质 ,保持系与恢复系均为普通小麦细胞质 ,且不育
系、保持系和恢复系的核型均为普通小麦细胞核。尽
管不育系和保持系细胞质不同 ,但由于同核且核内均
含有雄性不育基因 ,所以在基因组上扩增出相同的带
型 ,而恢复系因含有育性恢复基因而呈现出与不育系
和保持系不同的带型。
21212 　引物 WMC406、BARC8、WMC611 和 GWM273 扩
增多态性片段与恢复基因的连锁分析　分别用微卫星
引物 WMC406、BARC8、WMC611 和 GWM273 对 BC′1 群
体的 115 个单株进行 PCR 扩增及电泳分析 ,4 对引物
均得到稳定的扩增结果。如图 4 和图 5 所示 ,WMC406
在可育株中扩增出约 210 和 240bp 的 2 条特异条带 ,
在不育株中则无扩增条带 ,可能 WMC406 为显性引物
所致。BARC8 在可育株中扩增出 1 条约 280bp 的特异
条带 ,而在不育株中约为 250bp。WMC611 在可育株中
的特异带约为 700bp ,而在不育株中无此特异条带。
GWM273 在可育株中扩增出约 170bp 的目标条带 ,另
外在可育株中还有 2 条相对较弱的条带出现 ,而在不
育株和可育株中共同扩增出 1 条约 200bp 的条带。用
Mapmaker 310 软件计算标记与恢复基因间的遗传距
离 ,表明 WMC406、BARC8、WMC611 和 GWM273 均与小
麦粘类细胞质雄性不育系的育性恢复基因相连锁 ,遗
传距离分别为 217、218、2114 和 2612cM。
237 核　农　学　报 23 卷
图 3 　WMC406、BARC8 和 GWM273 在不育系、保持系及恢复系的扩增结果
Fig. 3 　Amplification results of WMC406 , BARC8 and GWM273 in sterile lines , maintainer lines and restorer lines
1 :不育系 K2902110 ; 2 :不育系 K2224 ; 3 :保持系 902110 ;
4 :保持系 224 ; 5 :恢复系 RK5451 ; 6 :恢复系 02F6075
1 : sterile line K2902110 ; 2 : sterile line K2224 ; 3 : maintainer line 902110 ;
4 :maintainer line 224 ;5 :restorer line RK5451 ; 6 :restorer line 02F6075
图 4 　BARC8 在近等基因系及 BC′1 部分单株的扩增结果
Fig. 4 　Amplification results of BARC8 in individuals of NILs and a part of BC′1 ( K2334Π02F607511224) population
M:100bp DNA Ladder ;1 :近等基因系中的不育系 ;2 :近等基因系中的可育系 ;
3213 :分离群体中的不育株 ;14224 :分离群体中的可育株
M:100bp DNA Ladder ; 1 : sterile line in NILs ; 2 : fertile line in NILs ; 3213 : ste rile
plants of the segregational population ; 14224 : fertile plants of the segregational population
21213 　恢复基因的定位分析 　本试验所用 SSR 引物
均选自小麦 1BS 染色体 ,用 MAPMAKER 310 软件进行
遗传连锁分析 , 同样将筛选出的 4 个 SSR 标记
( Xwmc406、Xbarc8、Xwmc611 和 Xgwm273) 定位于同一
连锁群上 ,这 4 个标记及恢复基因 Rfv1 之间的顺序依
次为 Xwmc406、Rfv1、Xbarc8、Xwmc611、Xgwm273 ,彼此
之间的遗传距离依次为 217、218、1816 和 418cM。据 此 ,将恢复基因 Rfv1 定位于 1BS 染色体上的 SSR 标记Xwmc406 与 Xbarc8 之间。3 　讨论恢复基因的遗传研究是恢复系选育的理论基础 ,随着对细胞质雄性不育恢复基因的定位研究 ,多个 T
337　5 期 小麦粘类 CMS育性恢复基因的 SSR 分子标记与定位
图 5 　WMC406、WMC611 和 GWM273 在近等基因系及 BC′1 部分单株的扩增结果
Fig. 5 　Amplification results of WMC406 , WMC611 and GWM273 in individuals of NILs and a part of BC′1 (k2224Π02F607511224) population
M:100bp DNA Ladder ;1 :近等基因系中的不育系 ;2 :近等基因系中的可育系 ;3213 :分离群体中的可育株 ;14224 :分离群体中的不育株
M: 100bp DNA Ladder ; 1 : sterile line in NILs ; 2 : fertile line in NILs ; 3213 : fertile
plants of the segregational population ; 14224 : sterile plants of the segregational population
型细胞质雄性不育育性恢复基因已定位于小麦的不同
染色体上 ,利用分子标记 ,在小麦 1A、1B、4A、4B、5A、
5D、6A、6B、6D、7B、7D 染色体上找到了恢复基因 Rf 基
因座 ,并且根据 Rf 基因的来源及其所在染色体 ,确定
了 11 个不同的主效 Rf 基因座 ( Rf1～ Rf11) [14 ,15 ] 。关
于粘类细胞质雄性不育恢复基因的研究甚少 ,大部分
文献关于 K2CMS 恢复基因遗传分析结果的报道主要
集中于育性指标的划分、恢复基因的数目、恢复基因的
效应等遗传研究。由于不同研究者采用了不同的育性
指标 ,加上育性本身受环境条件影响较大 ,导致研究结
果差异甚大[16～18 ] 。
刘保申等[19 ] 研究认为 ,粘类不育系中的 K型小麦
雄性不育系的遗传方式可能为配子体不育 ,其育性性
状由主效基因和微效恢复基因共同控制 , 恢复系
LK783、太 106 和 PH8524 具有 1 对主效恢复基因。从 理论上讲 ,在配子体不育的基础上 ,恢复系有 1 对主效等位基因时 , F1 的基因型是 Rfv1 rfv1 , F2 的基因型是Rfv1 rfv1、Rfv1 Rfv1 ,无不育株出现 ; F1 作母本与保持系BC1 的基因型应为 1Π2 Rfv1 rfv1 + 1Π2 rfv1 rfv1 ,其结实率分布应有 2 个明显的峰。有 2 对主效等位基因时 ,BC1的单株结实率分布则会依基因作用方式不同而呈 2峰、3 峰或 4 峰分布。Rfv1 与 Rfv2 恢复能力相同 ,表现为重叠作用时为 2 峰分布 ,此时可育峰的植株频数分布较多 ;恢复能力相同且表现为累加作用时为 3 峰分布 ;2 恢复基因强弱不同且表现为累加作用时为 4 峰分布。本研究通过对 2 个回交分离群体遗传分析发现 ,恢复系 02F6075 具有 1 对主效恢复基因 ,因此以02F6075 作父本与不育系杂交得到的 F1 代再与不育系回交的后代 ,结实率表现明显的 2 峰分布 ,但也不排除含有 2 个恢复能力相同且呈重叠作用的恢复基因的可
437 核　农　学　报 23 卷
能。而据 K2902110ΠRK5451ΠΠ902110 的 BC1 结实率分布
结果显示 ,其恢复基因的对数也存在 2 种可能 : (1) 具
有 2 对恢复基因 ,且表现累加作用。但由于其 3 峰分
布不明显 ,所以可能性很小 ; (2) 具有 1 对主效恢复基
因和众多微效基因 ,但主效恢复基因的贡献率较小或
受环境影响较大 ,所以结实率分布较为均匀。综上结
果 ,本研究结果认为小麦粘类雄性不育系的育性恢复
主要受 1 对主效恢复基因和众多微效基因共同控制。
关于恢复基因的定位 ,Tsunewaki 等[20～22 ] 通过中国
春端体材料分析 ,确定在普通小麦变种 SP4 ( T. spelta
var. duhamelianum) 1BS 上有 1 个与粘、易型细胞质互作
产生雄性不育的 rfv1 隐性不育基因 ,中国春的 1B 染
色体短臂上有其显性恢复基因 Rfv1。Mukai [16 ] 进一步
证实了上述结论 ,并指出粘、易型不育系的恢复性除受
Rfv1 主效恢复基因控制外 ,还存在一些微效恢复基
因。1980 年 ,Hamawaki 和 Mukai[17 ,18 ] 利用端体分析法 ,
确定了 Rfv1 基因与着丝点之间的距离为 3414 ±318 个
遗传距离。Mukai 等[6 ,21 ,23 ] 对粘类小麦雄性不育系的
育性恢复性作进一步研究发现 : Rfv1 半合时育性很低
(30 %以下) ,杂合或多个 Rfv1 基因时育性正常 ,杂合
时育性几乎与纯合时一样高 ,无 Rfv1 基因时 ,表现为
完全不育。再通过对 Rfv1 在各种状态下花粉育性的
检查 ,认为 Rfv1 半合时在配子体水平上进行恢复 ,杂
合时在孢子体水平上进行恢复 ,1BLΠ1RS 染色体的 1R
短臂上不存在 Rfv1 基因。并利用缺体及染色体分带
技术将 Rfv1 基因定位在 1B 随体 50 %的区间内[17 ] 。
刘保申等[24 ]对 K型恢复系的 SSR 分析发现 ,恢复
系 LK783 的育性恢复基因与 SSR 标记 Xgwm11、
Xgwm18、Xgwm273 的遗传距离为 (6154 ±4137) cM ,与
Xgwm264 a 的遗传距离为 (5171 ±4110) cM ,并利用染
色体缺体 - 四体系和双端体系进一步将这 4 个 SSR 位
点定位于 1BS ,且认为其恢复基因在 1BS 的相对位置
与 Rfv1 不同 ,是位于 1BS 上的另一个 K型不育系的恢
复基因。李红霞等[25 ] 对小麦粘类 CMS 恢复系的 SSR
分析表明 ,恢复系 RK5451 的育性恢复基因与 SSR 标
记 Xwmc406 的遗传距离为 716cM ,且该引物在基因组
中至少有 2 个结合位点。相比 ,本研究的结果既有相
同点 ,又有不同点。相同点为 :同样证实了小麦粘类
CMS育性恢复基因位于 1BS 染色体上 ,与 SSR 标记
Xgwm273、Xwmc406 连锁 ,且在本研究中 , Xgwm273 的
扩增片断大小也为 170bp 左右 ,而 WMC406 在基因组
中同样具有 2 个以上的结合位点。不同点为 :在本研
究中 , GWM11、GWM18 并未检测到多态性差异 , 而
GWM264a 虽在近等基因系间检测到多态性差异条带 ,
但在分离群体上并未显示稳定的育性之差 , 且
Xwmc406、Xgwm273 与恢复基因的遗传距离与前人研
究结果[24 ,25 ]不同。本研究表明 , Xwmc406、Xgwm273 与
恢复基因的遗传距离分别为 217 和 2612cM。原因有 2
个 : (1)标记的恢复基因位点不同 ,本研究标记的恢复
基因应为 Rfv1 ; (2)使用材料和群体大小不同。值得一
提的是 ,本研究还发现 2 个与育性恢复基因连锁的
SSR 标记 ,即 Xbarc8 和 Xwmc611 ,它们与恢复基因的遗
传距离分别为 218 和 2114cM , 且得到的扩增位点
Xwmc406、Xbarc8、Xwmc611 和 Xgwm273 与对应引物
WMC406、BARC8、WMC611 和 GWM273 在小麦 1BS 染
色体上所公布的的位置相吻合。根据本研究结果 ,结
合前人[17 ,18 ,23～25 ]的研究 ,初步认为本研究中标记出的
恢复基因应为 Rfv1。至于与他人标记的育性恢复基
因是否位于同一位点 ,这些育性恢复基因彼此之间以
及与 Rfv1 之间是否等位 ,则有待于进一步深入研究确
定。但可以肯定的是 ,本研究得到的 4 个 SSR 标记可
以稳定地应用于三系杂交小麦分子标记辅助选择育
种。
4 　结论
小麦粘类细胞质雄性不育系的育性仅受 1BS 上的
1 对主效隐性基因控制 ,其育性恢复受 1 对主效恢复
基因和众多微效基因共同控制 ;本研究标记出的恢复
基因应为 Rfv1 ;得到的 4 个 SSR 标记及恢复基因 Rfv1
之间的顺序依次为 Xwmc406、Rfv1、Xbarc8、Xwmc611、
Xgwm273 ,彼此之间的遗传距离依次为 217、218、1816
和 418cM ,这 4 个标记可稳定应用于小麦粘类细胞质
雄性不育育性恢复基因的辅助选择。
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