宋鵬舉，季洪強(qiáng)，裴東明，胡彥民

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南鄭州450002)

生態(tài)核雄性不育材料的育性轉(zhuǎn)換主要受光照時間、溫度等自然條件的影響，在特定的生態(tài)條件下既可作為不育系進(jìn)行制種，又可進(jìn)行自交系的繁殖，實現(xiàn)一系兩用，簡化制種程序.由于玉米可以利用人工去雄的方法進(jìn)行雜交種子的生產(chǎn)，在“兩系”法制種應(yīng)用與研究方面相對落后于水稻、小麥等自花授粉作物，目前只有2種溫敏核雄性不育系的研究報道［1，2］，而溫敏核雄性不育在應(yīng)用過程中往往會發(fā)生育性波動，截至目前尚沒有玉米“兩系”法制種的應(yīng)用報道.因此發(fā)掘育性穩(wěn)定的光敏核雄性不育材料或育性轉(zhuǎn)換溫度低的溫敏核雄性不育材料已經(jīng)成為玉米“兩系”法制種技術(shù)能否實現(xiàn)的關(guān)鍵.湯繼華等在2005年育種過程中發(fā)現(xiàn)一種新的生態(tài)型核不育系春雜，該材料冬季在海南種植雄穗完全可育，而在鄭州夏播完全不育.本研究對其生態(tài)學(xué)機(jī)制和遺傳機(jī)理進(jìn)行了分析，以其為該材料進(jìn)一步研究和應(yīng)用提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本研究所用的春雜是2005年河南農(nóng)業(yè)大學(xué)湯繼華等從東北引進(jìn)的一個玉米自交系中發(fā)現(xiàn)的.該材料2005年冬在海南表現(xiàn)育性正常，但2006年在鄭州夏播條件下卻表現(xiàn)為完全不育，初步研究發(fā)現(xiàn)該材料是一個生態(tài)核雄性不育材料.

1.2 試驗材料的田間鑒定

1.2.1 遺傳分離群體的田間育性鑒定 2006年發(fā)現(xiàn)春雜在鄭州夏播條件下表現(xiàn)為完全不育后，用常規(guī)自交系87-1的花粉授粉，得到F1群體.2006年冬在海南利用春雜和F1群體構(gòu)建了F2和BC1分離群體.2007-04-25 將春雜，87-1，F(xiàn)1，F(xiàn)2和BC1群體分別播種在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)(鄭州)，抽雄期后在田間育性調(diào)查，并用χ2檢驗進(jìn)行統(tǒng)計分析.

1.2.2 生態(tài)學(xué)試驗的田間鑒定 2009-04-01在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)將春雜進(jìn)行分期播種，每隔10 d播種1期，共8期.從2葉1心開始，每隔2 d調(diào)查1次葉齡，至抽雄結(jié)束.抽雄后記錄單株育性，把花藥外露分6級，花藥開裂程度分3級，將4/Ⅲ，5/Ⅲ定位為可育株，0/Ⅰ，1/Ⅰ為不育株，2/Ⅱ，3/Ⅱ為部分不育株［3］.散粉期每株取雄穗中部4～6個花藥的花粉粒進(jìn)行混合，用卡諾氏固定液固定24 h，轉(zhuǎn)移到體積分?jǐn)?shù)75%的酒精中保存，IKI溶液染色，鏡檢觀察花粉的染色情況，將花粉粒劃分為典敗、圓敗、染敗和正常 4 類型［4，5］.

2010-05-05再次分期播種，每隔10 d播種1期，至2010-07-14播最后1期，共播8期.

1.3 不育基因的定位

2008年在鄭州夏播條件下，利用春雜和B 73構(gòu)建F1群體，2008年冬在海南利用B 73和F1群體構(gòu)建了BC1群體，2009-06-10將1 500株BC1群體播種在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)，利用該分離群體對目標(biāo)基因進(jìn)行定位.

利用來自于玉米基因數(shù)據(jù)庫中的500多對SSR引物，結(jié)合BSA分群法篩選與生態(tài)核雄性不育基因連鎖的分子標(biāo)記，利用與目標(biāo)基因連鎖的SSR標(biāo)記對春雜和B 73的BC1分離群體進(jìn)行分析，利用Mapmaker 3.0計算目標(biāo)基因與連鎖標(biāo)記之間的遺傳距離［6～8］.

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米生態(tài)型核不育材料春雜在不同生育時期的育性表現(xiàn)

2009—2010年鄭州田間分期播種育性調(diào)查結(jié)果表明(表1)，在不同播期，生態(tài)核雄性不育材料春雜多數(shù)表現(xiàn)為穎殼不開裂，花藥不能外露，花粉不能正常散出;僅在2009-05-21，05-31，06-11和06-21播種的春雜材料中出現(xiàn)了部分不育單株，而鏡檢均無正?；ǚ哿＃f明盡管出現(xiàn)了部分開裂現(xiàn)象，仍然表現(xiàn)不育(表2).2 a的分期結(jié)果均表明，生態(tài)核雄性不育材料春雜在鄭州不同播期條件下育性穩(wěn)定，均表現(xiàn)為雄性不育.

表1 生態(tài)核雄性不育材料春雜的田間育性表現(xiàn)Table1 The fertility performance of ecological male sterile line Chunza at different sowing stages

將2009年和2010年春雜分期播種試驗中每株玉米取花粉進(jìn)行鏡檢，發(fā)現(xiàn)3種敗育類型都存在(表2).

2 a間的花粉鏡檢結(jié)果表明，相近播期內(nèi)各種敗育類型比例相近，且06-23之前播種的以染敗為主，06-23之后播種的以典敗為主，說明在鄭州地區(qū)，隨著播期的后推，春雜的花粉敗育趨于徹底.而該材料在2005—2008年冬在海南播種均表現(xiàn)為育性正常，說明該材料是一個育性穩(wěn)定的生態(tài)核雄性不育材料.

表2 不同播期對生態(tài)核雄性不育系春雜花粉粒育性的影響Table2 The fertility performance of the pollen for the ecological genic male sterile line Chunza

2.2 春雜的遺傳機(jī)制

對2007年在鄭州播種的春雜和87-1及其F1，F(xiàn)2和BC1分離群體的育性田間調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析得出，在F2群體中有152株表現(xiàn)為完全可育，58株表現(xiàn)為完全不育，χ2檢驗符合3∶1的理論比例(表3).同時BC1分離群體的田間育性表現(xiàn)符合1∶1的理論比例，說明該生態(tài)核雄性不育系由1對隱性基因控制.F2和BC1分離群體的部分不育株率為9.5%和6.7%，可能是由環(huán)境條件引起的非正常單株.

表3 (春雜×87－1)的F2和BC1群體育性分離結(jié)果Table3 Fertility segregation of the F2 and BC1 population derived from Chunza and 87－1

2.3 春雜生態(tài)核雄性不育基因的定位

在(春雜和B 73)的BC1分離群體中，分別隨機(jī)選擇10株完全可育單株和10株不育單株的DNA進(jìn)行等量混合，利用混合分群法(BSA)篩選與目標(biāo)基因連鎖的分子標(biāo)記.在500多對SSR引物中，發(fā)現(xiàn)位于第2染色體上2.07區(qū)的SSR引物bnlg 1138，bnlg 1329，umc 196，umc 2402，umc 2220，umc 2129在兩親本、可育池和不育池間存在多態(tài)性.分別用上述6個引物對1 013株(春雜×B 73)BC1群體進(jìn)行PCR擴(kuò)增，經(jīng)過聚丙烯凝膠電泳分析，分別統(tǒng)計每一分離單株的標(biāo)記類型.將該生態(tài)核雄性不育基因命名為egms 1，利用mapmaker 3.0軟件進(jìn)行連鎖分析，發(fā)現(xiàn)ms 1與umc 2129和bnlg 1329緊密連鎖，其遺傳距離分別為6.7和6.2 cm(圖1).

圖1 生態(tài)核雄性不育基因egms 1的遺傳圖譜Fig.1 The linkage map of the ecological-sensitive genic sterile gene ms 1

3 結(jié)語與討論

分期播種和遺傳分析結(jié)果表明，春雜在鄭州不同播期條件下的育性穩(wěn)定，均表現(xiàn)為典型的花粉敗育，是一種穩(wěn)定的生態(tài)核雄性不育材料，其育性由1對隱性基因控制，該基因位于玉米的第2染色體上.

截至目前，只有2種玉米生態(tài)型核雄性不育材料的報道，且均為溫敏核雄性不育系，其中瓊6Qms是最早報道的是溫敏核雄性不育系［9］，但瓊6Qms的育性由2對重疊基因控制，受溫度和日照長度的共同影響，由于在不育階段內(nèi)仍然存在一定數(shù)量的可育花粉，在生產(chǎn)上利用存在一定的潛在風(fēng)險［1］.TANG等［10］報道了1種新型的花藥敗育型溫敏核雄性不育系瓊68 ms，其由1對隱性基因控制.但是由于自然條件下溫度在不同年份間往往存在較大的差異，因此溫敏核雄性不育的利用在生產(chǎn)上存在一定的潛在風(fēng)險.

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)發(fā)現(xiàn)的生態(tài)核雄性不育材料春雜，在鄭州不同播期內(nèi)進(jìn)行播種均表現(xiàn)出典型的不育特征，而該材料在海南三亞播種4 a均表現(xiàn)出完全可育的特征，因此推測該材料可能是一個育性溫度變異范圍低的溫敏核雄性不育系或者是一個光敏核雄性不育系，在生產(chǎn)上可能具有潛在的利用價值.但是，該材料生態(tài)核不育類型的確定還需要經(jīng)過多年多環(huán)境的鑒定.

［1］ 湯繼華，胡彥民，付志遠(yuǎn)，等.一種新型玉米溫敏核雄性不育系的發(fā)現(xiàn)、鑒定及遺傳分析［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，40(5):889-894.

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