全 文 ：文章编号 :100028551 (2004) 042261204
首例航天诱变玉米细胞核雄性不育株与
可育株的株高生长分析
曹墨菊1 ,2 　黄文超1 　潘光堂1 　荣廷昭1 3 　朱英国2
(11 四川农业大学玉米研究所 ,四川 雅安　625014 ;21 武汉大学生命科学院 ,湖北 武汉　430072)
摘 　要 :以航天诱变玉米细胞核雄性不育株的杂交 F2 及姊妹交后代群体为材料 ,对育性分离群
体中两种育性植株的株高及生长动态进行了分析。结果表明 ,在整个生育期的不同发育阶段
两种育性植株的株高差异均达极显著水平 ,在发育的早期阶段 ,二者差异较小 ,随着发育进程
的推进 ,株高的差异逐渐加大。进一步对两种育性植株的株高增长曲线进行分析 ,发现二者的
最大生长速度存在差别。
关键词 :玉米 ;细胞核雄性不育 ;株高 ;生长差异 ;航天诱变
ANALYSIS OF PLANT HEIGHT BETWEEN MALE STERILE PLANTS
OBTAINED BY SPACE FLIGHT AND MALE FERTILE PLANTS IN MAIZE
CAO Mo2ju1 ,2 　HUANG Wen2chao1 　PUAN Guang2tang1 　RONG Ting2zhao1 3 　ZHU Ying2guo2
(1. Maize Research Institute of Sichuan Agricultural University , Ya’an , Sichuan , 625014 ;
2. Life Science College of Wuhan University , Wuhan , Hubei , 430072)
Abstract :F2 fertility segregation population and the sister2cross fertility segregation population ,which descended
from the male sterile material ,were analysed by their plant height of different growing stage between 2 populations of
male sterile plants and male fertile plants. The plant height of different fertility plants come to the significance at
0101 level in different stage through the whole growing period. The differences become more and more large with the
development of plants ,the maximum difference happens in adult stage. The increasing amount of different stage also
shows significance at 0101 level between two kinds of different fertility plants.
Key words :maize ; mucleus male sterile ; plant height ; growing difference ; space mutation
收稿日期 :2004203227
基金项目 :四川省教育厅自然科学基金项目
作者简介 :曹墨菊 (1965～) ,女 ,河北魏县人 ,副教授 ,主要研究方向玉米遗传育种及分子生物技术。3 通讯作者四川农业大学玉米研究所从川单 9 号卫星搭载处理后代选育出的雄性不育材料 ,经多年多点的种植观察 ,不育株常常伴随着植株高度的降低。从国内外的研究报道看 ,这种集雄性不育与矮化于一体的仅在小麦中有报道[1～3 ] ,即通过将矮变一号的矮秆基因与太谷核不育基因聚合在一起矮败小麦 ,它在小麦的群体改良上有着重要应用价值。本研究针对太空处理后代雄性不育突变体的矮化现象 ,以两种育性分离群体为材料 ,对不育株与可育株的株高生长进行同步的调查与分析。1 　材料与方法111 　试验材料　航天诱变玉米细胞核雄性不育材料与自交系自凤21 的杂交 F2 群体 ;航天诱变玉米细胞核雄性不育株的姊妹交后代群体。112 　试验方法　用于生长分析的 F2 群体 2001 年 8 月 15 日播种于四川农业大学多营农场的塑料大棚
162　核 农 学 报　2004 ,18 (4) :261～264Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
内 ,8 月 25 日出苗 ,精细管理 ,不间苗 ,单株编号。从 9 月 1 日到 10 月 21 日 ,每隔 5d 分单株调查植株高
度 ,抽雄后鉴定所有单株的育性表现。
用于生长差异分析的姊妹交后代群体于 2002 年 4 月 7 日于多营农场采用温床育苗 ,4 月 15 日出
苗 ,4 月 18 日移栽 ,不间苗 ,单株编号。从 4 月 20 日到 6 月 24 日 ,每隔 5d 调查一次植株的高度 ,抽雄后
调查各单株的育性表现。
113 　统计方法　按育性分别计算可育株和不育株的株高平均值、株高的平均增长量。采用常规分析与
SPSS 统计软件分析相结合的统计分析方法[4 ,5 ] 。
2 　结果与分析
211 　F2 群体两种育性植株的株高生长分析
21111 　株高 　以单株为测量单位 ,对 F2 群体的 83 个不育株和 187 个可育株的株高进行调查。利用成
组数据的分析方法 ,对 F2 群体各阶段可育株和不育株的株高平均数进行差异显著性测定 ,结果表明 ,各
调查阶段两种育性植株的株高差异均达极显著水平 (表 1) 。图 1 表明 ,不同育性植株的株高在发育的
早期即存在差异 ,随着时间的推移 ,差异逐渐增大 ,发育到成株期差异达到最大。
表 1 　F2 群体可育株和不育株的株高
Table 1 　The plant height of male sterile and male fertile in F2 population (cm)
调查次序 investigating No. 调查日期 investigating date (dΠm) 不育株 male sterile (A) 可育株 male fertile (B) B2A
1 1Π9 45100 52115 711533
2 6Π9 62123 71196 917333
3 11Π9 74116 84196 101833
4 16Π9 83139 97194 1415533
5 21Π9 96145 114180 1813533
6 26Π9 108196 132161 2316533
7 1Π10 115119 145196 3017733
8 6Π10 121171 152150 3017933
9 11Π10 125164 161161 3519733
10 16Π10 127146 164161 3711533
11 21Π10 128177 168153 3917633
　　注 :33表示在 0101 水平差异显著。下表同。
Note : 33indicating the difference come to significance at 0101 level . The same as following tables.
21112 　株高生长量 　以调查日期为标准 ,对 F2 群体可育株和不育株的各个阶段每 5 天的增长量进行
差异显著性分析 ,结果表明 ,除一个阶段的增长量差异不显著外 ,其余各阶段可育株与不育株的增长量
均达极显著水平差异 ,统计分析表明各阶段增长量平均值的差异也达极显著水平 (表 2) 。在各个发育
阶段两种育性的株高增长量都存在一定的差异。
21113 　株高增长动态 　通过 SPSS 软件分析算得 F2 群体可育株的最大增长速度为 4186cmΠ株·日 ,这类
植株在出苗后的第 4d 至第 27d 之间株高几乎呈直线上升 ,为迅猛生长期 ,而在第 4d 之前和第 27d 之后
株高的增长速度较为缓慢。雄性不育株的最大增长速度为 3199cmΠ株·日 ,在出苗后的第 3d 至 24d 之
间 ,株高增加最快 ,几乎呈直线上升 ,而在第 3d 之前和第 24d 之后株高的增长速度较为缓慢。
212 　姊妹交后代群体两种育性植株的株高生长分析
21211 　株高 　以单株为测量单位 ,对姊妹交群体的 79 个不育株和 69 个可育株的株高进行调查。利用
成组数据的分析方法对各阶段可育株和不育株的株高平均数进行差异显著性测定 , 结果表明 ,各调查
阶段两种育性植株的株高均达极显著水平差异 (表 3) 。由图 2 可见 ,株高生长曲线的基本趋势同 F2 ,发
育早期差异较小 ,随着时间的推移差异逐渐加大 ,到成株期差异达到最大。
262 核　农　学　报 18 卷
表 2 　F2 育性分离群体可育株和不育株每 5 天株高生长量
Table 2 　Plant height increasing amount of male sterile and male fertile plants in F2 populations every 5 days
(cm)
调查阶段
investigating period
不育株的增长量 (A)
increasing amount of male sterile plant
可育株的增长量 (B)
increasing amount of male fertile plant
B2A
1Π9 —6Π9 17123 1918 215733
6Π9 —11Π9 11193 13100 110733
11Π9 —16Π9 9123 12198 317533
16Π9 —21Π9 13106 16186 318033
21Π9 —26Π9 12151 17181 513033
26Π9 —1Π10 6123 13135 711233
1Π10 —6Π10 6125 6154 0129
6Π10 —11Π10 3193 8160 416733
11Π10 —16Π10 1182 3151 116933
16Π10 —21Π10 1131 3192 216133
平均 average 312933
表 3 　姊妹交后代可育株和不育株的植株高度
Table 3 　The plant height of male sterile and male fertile plants in sister2crossing population (cm)
调查次序 investigating No. 调查日期 investigating date (dΠm) 不育株 male sterile (A) 可育株 male fertile (B) B2A
1 20Π4 8103 8170 016733
2 25Π4 14125 15167 114233
3 30Π4 18194 22111 311733
4 5Π5 25170 29194 412433
5 10Π5 36159 42158 519933
6 15Π5 50145 57183 713833
7 20Π5 62188 73188 1110033
8 25Π5 73171 86184 1311333
9 30Π5 87148 105101 1715333
10 4Π6 105159 127158 2119933
11 9Π6 122161 148190 2612933
12 14Π6 134157 165142 3018533
13 19Π6 140158 179184 3912633
14 24Π6 145178 185193 3611533
图 1 　F2 群体两种育性植株的株高生长曲线图
Fig. 1 　Plant height growing curve of male sterile
and male fertile in F2 segregation population
图 2 　姊妹交群体两种育性植株的株高生长曲线
Fig. 2 　Plant height growing curve of male sterile
and male fertile plant in sister2crossing population
21212 　株高增长量 　以调查次序为标准 ,对姊妹交群体可育株和不育株的各阶段每 5d 的增长量进行
差异显著性分析 ,结果表明 ,除最后一个阶段的增长量差异不显著外 ,其余各阶段的增长量均达极显著
水平差异 ,各阶段增长量的平均值也达极显著水平差异 (表 4) 。
21213 　株高增长动态 　通过 SPSS 统计分析算得姊妹交群体可育株的最大增长速度为 41995cmΠ株·日 ,
这类植株在出苗后的第 24d 至第 48d 之间株高几乎呈直线上升 ,为迅猛生长期 ,而在 24d 之前和第 48d
之后株高的增长速度较为缓慢。雄性不育株的最大增长速度为 31955cmΠ株·日 ,在出苗后的第 23d 至
48d 之间 ,株高增加最快 ,几乎呈直线上升 ,而在出苗后的第 23d 之前和第 48d 之后株高的增长速度较为
缓慢。
362　4 期 首例航天诱变玉米细胞核雄性不育株与可育株的株高生长分析
表 4 　姊妹后代育性分离群体可育株和不育株每 5 天株高生长量
Table 4 　Plant height increasing amount of male sterile and male fertile plants in sister2crossing
population every 5 days (cm)
调查阶段
investigating period
不育株的增长量 (A)
increasing amount of male sterile plant
可育株的增长量 (B)
increasing amount of male fertile plant
B2A
20Π4 —25Π4 6123 6197 017433
25Π4 —30Π4 4169 6144 117533
30Π4 —5Π5 6176 7183 110733
5Π5 —10Π5 10189 12163 117433
10Π5 —15Π5 13186 15125 113933
15Π5 —20Π5 12143 16105 316233
20Π5 —25Π5 10183 12196 211333
25Π5 —30Π5 13177 18117 414033
30Π5 —4Π6 18111 22157 414633
4Π6 —9Π6 17101 21132 413133
9Π6 —14Π6 11196 16125 412933
14Π9 —19Π6 6101 14142 814133
19Π6 —24Π6 5121 6109 0188
平均 average 310133
3 　讨论
两个育性分离群体株高生长过程的同步调查与分析表明 ,雄性可育株和雄性不育株的株高及株高
增长量在各阶段均达极显著水平差异 ;株高在前期的差异较小 ,但随着发育进程的推进 ,差异逐渐加大 ,
直到成株期差异达最大。
对分离群体两种育性植株的株高生长动态进行分析 ,结果表明 ,两个群体中可育株的株高最大增长
速度均大于不育株 ;呈直线增长的旺盛生长期在 F2 群体不育株与可育株之间相差两天 ,而在姊妹较群
体二者的表现几乎一致。
两种育性分离群体的分析结果一致表明 ,不育株和可育株的株高差异、株高增长量的差异从统计分
析结果看是真实存在的 ,两种育性植株的最大增长速度存在明显的差别。
F2 群体和姊妹群体中两种育性植株的株高生长表现除了具有以上的共性之外还有各自的个性。
首先 ,从遗传基础上看 ,姊妹交群体的可育株只有一种基因型 ;而 F2 群体的可育株却有两种基因型。其
次 ,从播种方式和播种季节上看 ,姊妹交群体是春季在多营农场采用育苗移栽 ,而 F2 群体是秋季在多营
农场的塑料大棚内采用大田直播。正是由于这两方面的原因 ,使得两种育性分离群体的株高及株高增
长动态存在一定的差异。从这个意义上说 ,不育株与可育株的株高差异在不同的育性分离群体、不同的
播种季节以及不同的播种方式下都是存在。由此也说明 ,这个雄性不育材料的矮化作用表现稳定 ,不因
遗传基础、播种季节和播种方式的不同而改变。在以该不育材料为亲本的杂交后代 ,植株的性状表现较
为丰富 ,所以说可以作为玉米群体改良的遗传工具。
关于该雄性不育材料所特有的矮化现象及其遗传规律 ,目前正在通过构建近等基因系来探讨二者
的遗传关系 ,两性状可能为一因多效 ,也可能为连锁遗传。
参考文献 :
[ 1 ] 　刘秉华 ,杨　丽 ,等. 矮败小麦群体改良方法与技术. 作物学报 ,2002 ,28 (1) :69～71
[ 2 ] 　刘秉华 ,杨　丽 ,等. 群体改良工具 :从太谷核不育小麦到矮败小麦. 作物杂志 ,2000 ,4 :33～34
[ 3 ] 　刘秉华 ,王山荭 ,等. 不同遗传背景矮败小麦的性状表现. 作物学报 ,2001 ,27 (2) :207～211
[ 4 ] 　荣廷昭 ,等. 田间试验与统计分析. 成都 :四川大学出版社 ,2001
[ 5 ] 　SPSS实用基础教程. 北京 :希望电子出版社出版 ,2001
462 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2004 ,18 (4) :261～264