全 文 ：第27卷 第3期 作　物　学　报 V ol. 27, N o. 3
2001 年5月 A CTA A GRONOM ICA S IN ICA M ay, 2001
3个玉米细胞质雄性不育系的选育及分组鉴定Ξ
李晚忱　荣廷昭　雷本鸣　曹墨菊　胡长远
(四川农业大学玉米研究所, 四川雅安 625014)
提　要　从地理远缘杂交和亲缘远缘杂交群体中, 分离选育川 G、类2、类3三个玉米细胞质雄性不育
系。恢保关系鉴定和线粒体DNA 的R FL P 分析表明, 三个不育系均属C 组细胞质雄性不育。但是, 从
线粒体DNA 的R FL P 带型可以推断, 川 G 与类2、类3以及参试C 组不育系属于不同亚组, 对克服C
组细胞质雄性不育的遗传单一性具重要意义。这三个不育系的不育性稳定且恢复容易, 用以转育的生
产用不育系, 已经推广应用。
关键词　玉米; 细胞质雄性不育; 选育; 分组
Breeding and Cla ssif ica tion of Three Cytopla sm ic M a le Ster ile Inbreds
in M a ize
L IW an2Chen　RON G T ing2Zhao　L E IBen2M ing　CAO M o2Ju　HU Chang2Yuan
(M aize R esearch Center, S ichuan A g ricultural U niversity , Y a′an 625014, China)
Abstract　　T h ree cytop lasm ic m ale sterile inbreds, nam ely Chuan G, L ei2 and L ei3, w ere sep2
arated and bred from the population of geograph ically and consanguineously distan t hybridiza2
tion. Fertility resto ration2reten tion iden tification and R FL P analysis indicated that these th ree in2
breds should be classified in to group C of cytop lasm ic m ale sterility. How ever, it is concluded
from the R FL P bands of m itochondrion DNA that Chuan G could more o r less differ from L ei2,
L ei3 and o ther sterile inbreds of group C in th is experim en t. T h is difference is importan t to avo id
the genetic vulnerability of cytop lasm ic m ale sterility in group C. T hese th ree inbreds have stable
sterility and easy to resto ration. T heir comm ercial inbreds have been separated and bred, and ap2
p lied to p roduction.
Key words　　Z ea m ay L. ; Cytop lasm ic m ale sterility; B reeding; C lassification
不同来源雄性不育新品系的选育, 可以丰富细胞质雄性不育的遗传多样性, 是玉米雄性
不育利用需要解决的主要问题之一[ 1, 2 ]。从80年代初开始, 我们从地理远缘杂交和亲缘远缘
杂交后代群体中, 分离选育了川 G、类2和类3三个细胞质雄性不育新品系, 并对其进行了分
组鉴定和转育利用。
1　材料和方法
1. 1　育性鉴定
散粉前, 取雄穗上、中、下部位的小穗, 用 FAA 固定液固定。经 K I2I染色后在16×10倍Ξ 本课题属国家和四川省玉米育种攻关课题资助 (962002202205207)、(962002202206201)
收稿日期: 1999211222, 接受日期: 2000205205
Received on: 1999211222, A ccep ted on: 2000205205

光镜下观察3个视野, 计数可染、半染和不染色花粉粒数。按D uvick (1965)提出的五级育性标
准[ 3 ] , 分为完全不育、高度不育、半可育、高度可育和完全可育5级。
1. 2　分组鉴定
将待测的川 G、类2和类3不育系, 分别与测验系恢313和自凤1测交, 鉴定 F 1的育性以及
F 2、B 1、B 2的育性分离比例, 按郑用琏 (1982)提出的方法分组[ 4 ] , 并初步区分败育时期。
待测不育系×恢313
被恢复的品系　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　S 组
被保持的品系×自凤1
被恢复的品系　　　　　　　　　　C 组
被保持的品系　　　　　　　　　　T 组
1. 3　线粒体D NA 的 RFL P 分析
以黄早四作轮回父本, 通过8～ 12代回交, 转育黄早四 cm s2T、黄早四 cm s2S、黄早四
cm s2C、黄早四 cm s2川 G、黄早四 cm s2类2、黄早四 cm s2类3和黄早四 (N ) , 组成一套同核异质
不育系。根据韦桂旺 (1997) 的研究[ 5 ] , CTAB 法提取总DNA , 分别用 E coR É、B am H É 和
H indË 三种限制酶酶切, Southern 转移和预杂交后, 分别用 pB cm H 3和 cox Ê 两种放射性标
记的线粒体 cDNA 探针杂交, 洗膜后自显影鉴定。
2　结果与分析
2. 1　细胞质雄性不育新品系的选育
2. 1. 1　川 G 不育系的选育　　1981年, 从国外引进地理远缘群体 G, 用四川当地自交系合
二作父本与其选株测交。在次年的测交种比较试验中, 发现群体 G×合二的 F 1植株全部雄性
不育。随即逐株取雄穗上、中、下三个部位小穗染色观察, 花粉全部败育。有0. 2% 左右的花
药在花丝萎蔫后外露, 但没有正常可育花粉, 不能自交结实。按D uvick (1965) 提出的育性分
级标准, 属于高度不育。随即用正常的合二花粉授粉, 经多代回交, 育成川 G 不育系。随后7
年间, 反复用 G 群体的选系与合二杂交, F 1植株均表现不育, 并继续用上述方法选育出新的
川 G 不育系, 更换生产用川 G 不育系, 以避免多代近交保持造成的生长势衰退现象。
2. 1. 2　类2、类3不育系的选育　　1983年, 从墨西哥引进的牧草中, 有一称作类玉米的材
料, 形态与大刍草与栽培玉米的杂交种相似, 但后代没有明显的性状分离。用以作父本, 与
玉米自交系豫17和合二杂交。次年进行测交种比较试验, 在两个组合的 F 1群体中发现部份不
育株。取不育株雄穗上、中、下三个部位小穗染色观察, 花粉全部败育。按D uvick (1965)提出
的育性分级标准, 属于完全不育。随后分别以豫17和合二作父本多代回交, 育成类2和类3两
个不育系。
2. 2　细胞质雄性不育新品系的分组鉴定
川 G×恢313、类2×恢313和类3×恢313的 F 1植株, 花粉全部不育; 而川 G×自凤1、类2
×自凤1和类3×自凤1的 F 1植株, 花粉全部可育。按郑用琏 (1982)提出的分组方法, 川 G、类
2和类3都属于C 组细胞质雄性不育。
由表1的分离比例可知, 川 G、类2和类3的雄花败育时期较早, 发生在孢子体世代, 这也
是C 组细胞质雄性不育的特征之一。自凤1对川 G 可能有一对恢复基因, 而对类2和类3可能
9033期　　　　　　　　　李晚忱等: 3个玉米细胞质雄性不育系的选育及分组鉴定　　　　　　　　　　　　

有两对恢复基因。
表1　　三个雄性不育品系与自凤1的 F2、B1和 B2群体的育性表现
Table 1　　The fertil ity of F2, B1 and B2 populations between
three male ster ile inbreds and Zifeng-1
组合
Com bination
世代
Population
可育株
Fertile p lant
不育株
Sterile p lant
可育株÷不育株
FertileöSterile
川 G F2 173 46 4÷1
B1 89 43 2÷1
B2 131 0 1÷0
类2 F2 198 23 9÷1
B1 49 49 1÷1
B2 110 3 1÷0
类3 F2 188 21 9÷1
B1 56 60 1÷1
B2 99 0 1÷0 2. 3　线粒体D NA 的RFL P 分析 不同组别细胞质雄性不育品系线粒体DNA 的 R FL P 分析结果, 在 cox Ê öB am H É 探针ö酶组合下 (图1) , 正常胞质(N )在6. 0 kb 有一条带, T 组不育胞质在2. 5 kb 有一条带,S 组不育胞质在2. 0 kb 有一条带, C 组不育胞质在5. 0 kb 有一条带, 川 G、类2、类3的带型与C 组胞质相同。在 cox Ê ö
H ind Ë 探针ö酶组合下 (图1) ,
正常胞质 (N ) 和 S 组不育胞质在5. 0 kb 有一条带, T 组不育胞质在2. 6 kb 有一条带, C 组不
育胞质在3. 6 kb 有一条带, 川 G、类2、类3的带型与C 组胞质相同。在 pB cm H 3öB am H É 探
针ö酶组合下 (图2) , 正常胞质 (N ) 在4. 0 kb 有一条带, T 组和 S 组不育胞质在4. 6 kb 有一条
带, C 组不育胞质在7. 0 kb 和3. 6 kb 各有一条带, 川 G、类2、类3的带型与C 组胞质相同。在
pB cm H 3öH indË 探针ö酶组合下 (图2) , 正常胞质 (N )在3. 6 kb 有一条带, T 组不育胞质在6.
0 kb 和4. 0 kb 各有一条带, S 组不育胞质在6. 0 kb 有一条带, C 组不育胞质在6. 0 kb、2. 3 kb
和1. 2 kb 各有一条带, 川 G、类2、类3的带型与C 组胞质相同。但是, 在 cox Ê öE coR É 探针ö
酶组合下 (图3) , 正常胞质 (N )和 T、S、G、川 G、类2、类3六种不育胞质, 在2. 5 kb 都有一条
带, 而川 G 不育胞质在2. 0 kb 还有一条带。这些结果说明, 川 G、类2和类3三个细胞质雄性
不育品系均属于C 组, 但川 G 不育系的遗传多样性又与其他参试C 组胞质存在差异。
图1　　在Cox Ê öB am H É 和Cox Ê öH indË 探针ö酶组合下不育品系m tDNA 的RFL P 图谱
F ig. 1　　RFL P bands of m tDNA of sterile inbreds w ith the p robeöenzym e com binations
of Cox Ê öB am H É and Cox Ê öH indË
013　　　　　　　　　　　　　　　　　作　　物 　　学　　报　　　　　　　　 　　　　　　　　27卷

图2　　在 pB cm H 3öB am H É 和 pB cm H 3öH indË 探针ö酶组合下不育品系m tDNA 的RFL P 图谱
F ig. 2　　RFL P bands of m tDNA of sterile inbreds w ith the p robeöenzym e com binations
of pB cm H 3öB am H É and pB cm H 3öH indË
图3　　在Cox Ê öE coR É 探针ö酶组合下
不育品系m tDNA 的RFL P 图谱
F ig. 3　　RFL P bands of m tDNA of sterile inbreds w ith
the p robeöenzym e com bination of Cox Ê öE coRÉ2. 4　三个雄性不育新品系的应用这三个细胞质雄性不育品系的不育性稳定,恢复容易。育成以后, 又通过连续回交, 将雄性不育性转育到生产用优良自交系, 先后培育出川G 合二、川 G4822、川G478、类4822、类478等不育系, 与豫17、自331、沈5003、182599、09等自交系, 组配繁殖川农三交2号、川单9号、川单12号、川单13号、川单16号等杂交种种子2000多万公斤, 与正常胞质繁殖的种子掺合种植, 在生产上大面积推广。3　讨论
3. 1　关于川 G 不育系的选育
群体 G 和合二虽然散粉不畅, 但花粉全部可育, 授粉受精正常。反复多次组合证明, 二
者杂交 F 1植株全部不育。一种可能, 是由于地理远缘杂交致使与育性有关的核基因型发生变
化, 群体 G 的原有不育胞质基因不能恢复; 再一种可能, 是地理远缘杂交造成与育性有关的
生理发育失调所致。在水稻上, 冈型和D 型细胞质雄性不育系的选育和广泛应用, 早已证明
地理远缘杂交是选育雄性不育新类型的有效途径[ 6, 7 ]。
3. 2　关于类2和类3不育系的选育
通过亲缘关系远缘杂交选育雄性不育新类型, 除水稻、小麦上有许多成功的报道以外,
玉米的 EP 型细胞质雄性不育, 也是从多年生玉米 (Z ea p erennis) 与栽培玉米杂交后代选育
的[ 1, 2 ]。但是, 在这些成功的研究实例中, 一般都是以远缘野生材料作母本, 选择栽培玉米品
系中不能恢复远缘野生材料细胞质雄性不育的某些核基因。然而, 类2和类3是以栽培玉米作
母本, 远缘野生材料作父本, 杂交选育而成。说明在远缘野生材料中, 可能存在与栽培玉米
细胞质雄性不育基因对应的细胞核不育基因, 可以选择利用。类2和类3的选育, 为通过亲缘
关系远缘杂交选育雄性不育新类型, 提出了一种新思路和新途径。
1133期　　　　　　　　　李晚忱等: 3个玉米细胞质雄性不育系的选育及分组鉴定　　　　　　　　　　　　

3. 3　川 G 不育系对克服C 组细胞质雄性不育遗传单一性的意义
按恢保关系分组, 川 G 属于C 组细胞质雄性不育。但是, 线粒体DNA 的R FL P 分析表
明, 川 G 不育系又具有与其他参试C 组不育系不同的遗传多样性, 有可能属于不同亚组。目
前, T 组细胞质雄性不育因专化感染小斑病 T 小种而不能使用, S 组细胞质雄性不育的不育
性又不够稳定, 生产上一般只应用C 组细胞质雄性不育。然而, 如果大面积推广遗传基础单
一雄性不育杂交种, 又会因遗传脆弱潜伏病害流行等方面的危险。开发利用C 组内的遗传多
样性, 是解决这一问题的主要途径之一。因此, 川 G 不育系与其他参试C 组不育系的遗传差
异, 对克服C 组细胞质雄性不育的遗传单一性, 具有重要意义。
参　考　文　献
1　刘纪麟主编. 玉米育种学. 北京: 农业出版社, 1991, 381～ 430
2　李竞雄, 周洪生, 孙荣锦主编. 玉米雄性不育生物学. 北京: 中国农业出版社, 1998, 1～ 39
3　Duvick D N. A d van Genet, 1965, 13: 1～ 56
4　郑用琏. 华中农学院学报, 1982, 1: 44～ 50
5　韦桂旺, 郑用琏, 张德华等. 遗传学报, 1997, 24 (1) : 66～ 77
6　四川农学院水稻研究室. 科技资料, 1978, (1) : 33～ 37
7　周开达, 黎汉云, 李仁端. 杂交水稻, 1987, 2 (1) : 11～ 16
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