李海權(quán)，相金英，韓玉翠，降彥苗，耿玲玲，程汝宏，劉國(guó)慶

（河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所，河北省雜糧重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家谷子改良中心，河北石家莊050035）

糜子雄性不育突變體的創(chuàng)制和遺傳分析

李海權(quán)，相金英，韓玉翠，降彥苗，耿玲玲，程汝宏*，劉國(guó)慶*

（河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所，河北省雜糧重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家谷子改良中心，河北石家莊050035）

雜種優(yōu)勢(shì)是培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高抗作物新品種的主要手段，而雄性不育系的選育直接決定著作物雜種優(yōu)勢(shì)育種的成功。利用60Co-γ射線誘變首次創(chuàng)制出糜子（Panicum miliaceum，2n=4x=36）雄性不育突變體M207A，并對(duì)其進(jìn)行了育性鑒定和初步的遺傳分析，目的是利用該突變體進(jìn)行糜子雜交種的選育、在糜子中實(shí)現(xiàn)雜種優(yōu)勢(shì)的利用。首先采用室內(nèi)花粉鏡檢與田間調(diào)查相結(jié)合的方法對(duì)突變體進(jìn)行了育性鑒定；將突變體與育性正常的糜子品種配組雜交獲得的F1和F2群體在不同地點(diǎn)、不同年份、不同季節(jié)種植，對(duì)不育突變體的遺傳模式進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：不育株花藥褐化，無(wú)外露，花藥干癟，不育度在95%以上，不育性狀穩(wěn)定；利用育性正常的品種給穩(wěn)定的突變體進(jìn)行授粉，其結(jié)實(shí)率可達(dá)到正常水平；自交F2群體中育性分離比例為35∶1，符合單基因座位上同源四倍體基因的理論分離比，說(shuō)明該突變性狀是由隱性單基因控制的可遺傳的“無(wú)花粉型”細(xì)胞核雄性不育。雄性不育突變材料M207A的創(chuàng)制，為糜子雜種優(yōu)勢(shì)利用奠定了材料基礎(chǔ)。

糜子；輻射誘變；雄性不育突變體；遺傳分析；雜種優(yōu)勢(shì)利用

植物雄性不育（plant male sterility）是植物在有性繁殖過(guò)程中由于生理或遺傳上的原因造成植物雌性器官正常而雄性器官不正常，不能產(chǎn)生花粉或花粉敗育而不能授粉結(jié)實(shí)的現(xiàn)象。雄性不育類(lèi)型有很多種，依據(jù)不育基因的遺傳方式和在細(xì)胞中的定位可分為細(xì)胞核雄性不育和細(xì)胞質(zhì)雄性不育2種。利用雄性不育進(jìn)行雜交制種，是提高雜交制種效率、節(jié)約制種成本、保證制種質(zhì)量的一條經(jīng)濟(jì)且有效的途徑[1]。雄性不育材料是作物遺傳研究和育種利用的寶貴資源，是充分利用雜種優(yōu)勢(shì)的材料基礎(chǔ)和前提，因此，雄性不育材料的發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)制對(duì)于雜種優(yōu)勢(shì)的成功利用和雄性不育的遺傳機(jī)理研究具有決定性的意義。前人在玉米[2～4]、水稻[5～8]和谷子[9～11]等多種作物中對(duì)雄性不育性狀開(kāi)展了廣泛的研究和應(yīng)用，但截至目前，在糜子（Panicum miliaceum，2n=4x=36）中還未見(jiàn)到雄性不育材料的報(bào)道，也未實(shí)現(xiàn)雜種優(yōu)勢(shì)的利用。糜子起源于我國(guó)的黃河流域，迄今最早的人工栽培遺跡發(fā)現(xiàn)于河北省武安市的磁山文化遺址，已有10 300 a的歷史[12]。糜子是干旱半干旱地區(qū)的重要農(nóng)作物，也是新墾土地的先鋒作物和理想的復(fù)種作物，具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，是重要的食療保健植物資源。我國(guó)是世界上糜子栽培面積最大的國(guó)家，長(zhǎng)期以來(lái)，糜子作為重要的經(jīng)濟(jì)和糧食作物主要分布在北方旱作區(qū)域，但由于產(chǎn)量不高、經(jīng)濟(jì)效益一般，導(dǎo)致糜子種植面積日趨減少，目前我國(guó)的糜子年平均種植面積為73.33萬(wàn)～80.00萬(wàn)hm2[13]。另外，糜子品種改良技術(shù)落后，育種方法仍以系統(tǒng)選育和地方品種認(rèn)定為主，盡管近年來(lái)開(kāi)展了常規(guī)雜交育種工作，但是目前仍然存在品種單產(chǎn)水平較低、更新?lián)Q代遲緩等問(wèn)題。因此，進(jìn)行育種方案調(diào)整，充分發(fā)掘雜種優(yōu)勢(shì)潛力，加快新品種的選育進(jìn)程成為當(dāng)前糜子育種的關(guān)鍵性任務(wù)。

作者通過(guò)輻射誘變的方法首次在糜子中創(chuàng)制了雄性不育突變材料，并對(duì)其進(jìn)行了初步的遺傳分析，可為利用雜種優(yōu)勢(shì)加快糜子的品種改良、提高產(chǎn)量、促進(jìn)糜子產(chǎn)業(yè)的快速提升發(fā)揮重要作用，也可為進(jìn)一步探討作物雜種優(yōu)勢(shì)機(jī)理提供材料基礎(chǔ)和契機(jī)。

1 材料與方法

1.1 雄性不育突變體的獲得

2009年選用糜子育成品種雁黍5號(hào)和張家口農(nóng)家種二紫桿的育性種子，在河南省輻射加工工程研究中心進(jìn)行不同劑量的60Co-γ射線輻射誘變。誘變種子在河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所試驗(yàn)站進(jìn)行田間種植，獲得M1代單株并保存。2010年5月在河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所試驗(yàn)站（石家莊欒城）穗行種植M1代，成熟時(shí)調(diào)查育性突變情況，在M207家系中分離出不育株，單株收獲保存。2011年5月在河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所試驗(yàn)站（石家莊欒城）株行種植M2代，調(diào)查不育突變材料的穩(wěn)定性及突變率，收獲單株；并于2011年冬季在海南省南紅農(nóng)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)站和2012年春夏季在河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所實(shí)驗(yàn)站（石家莊欒城）溫室及大田連續(xù)套袋自交3代，繼續(xù)選擇自交可育株種植下一代，并調(diào)查不育突變材料的穩(wěn)定性及突變率，將此過(guò)程中獲得的穩(wěn)定不育材料稱(chēng)為M207A。

1.2 田間試驗(yàn)與性狀調(diào)查

2013～2014年連續(xù)2 a將M207A與糜子品種晉黍9號(hào)雜交配組，在河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所試驗(yàn)站（石家莊欒城）、張家口蔚縣和海南省南紅農(nóng)場(chǎng)均種植親本以及F1和F2材料。田間種植30株/行，株行距10 cm×30 cm，其他田間管理措施同一般大田。自抽穗期開(kāi)始，進(jìn)行育性調(diào)查。成熟期，考查M207A及其野生型的主要農(nóng)藝性狀，包括株高、劍葉長(zhǎng)、劍葉寬、單株穗數(shù)、穗長(zhǎng)、穗伸出度、每穗著粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重等。

1.3 花粉育性鑒定

在糜子幼穗期，分別取M207A和雁黍5號(hào)尚未開(kāi)花的小穗，在OLYMPUS SZX12顯微鏡下觀察花藥及柱頭的生長(zhǎng)發(fā)育情況，在OLYMPUS BX61熒光顯微鏡下觀察花粉粒的發(fā)育情況；從每個(gè)穗子的中上部枝梗中選取當(dāng)天將開(kāi)的穎花3朵，用1%的KI-I2染液染色，在顯微鏡下觀察，根據(jù)花粉粒形態(tài)和染色狀況，分析可育和敗育的花粉及敗育類(lèi)型。

2 結(jié)果與分析

2.1 M207A的育性鑒定

圖1 不育突變體材料M207A（A）與對(duì)照雁黍5號(hào)（B）的花藥比較Fig.1 Comparison of anthers from the sterile mutant M207A（A）and wild type Yanshu No.5（B）

M207A植株開(kāi)花時(shí)，花藥小、不開(kāi)裂，且花藥在開(kāi)花前變黑，不伸出（圖1-A，封三）；而野生型雁黍5號(hào)的正?？捎ㄋ幊庶S色，開(kāi)花時(shí)伸出穎殼，并包含有大量的花粉粒（圖1-B）。對(duì)二者的花粉采用碘染法染色后進(jìn)行育性鏡檢發(fā)現(xiàn)，M207A花粉數(shù)量少，且活力低（圖2-A和B）；而雁黍5號(hào)正?；ǚ哿６嗲胰旧睿盍νⅲ▓D2-C和D）。M207A田間套袋自交結(jié)實(shí)率平均為3.1%。同時(shí)，用晉黍9號(hào)、疙瘩黍等育性正常的品種給M207A授粉，其結(jié)實(shí)率可達(dá)到正常水平，說(shuō)明不育突變材料的雌性花器正常。另一方面，分別在海南三亞和張家口蔚縣觀察不同播期M207A的小穗育性，結(jié)果顯示，該不育突變材料在不同光周期和溫度條件下均表現(xiàn)相似的不育性，說(shuō)明M207A不育特性穩(wěn)定，受光、溫等環(huán)境因素影響較小。

2.2 M207A的遺傳分析

M207A與晉黍9號(hào)雜交的F1植株表現(xiàn)完全可育，表明不育性狀受隱性基因控制。如果是受單基因控制，二倍體雜種的自交后代有3種基因型，顯隱性比例為3∶1。糜子是同源四倍體，在同一位點(diǎn)上有4個(gè)等位基因，它與育性正常糜子品種雜種后代的基因型種類(lèi)和表現(xiàn)型比例要比二倍體復(fù)雜得多。以雙顯性AAaa為例，其自交后代有5種基因型，顯隱性比例將依染色體、染色單體隨機(jī)分離和完全均衡分離分別表現(xiàn)為35∶1、20.8∶1和19.3∶1這3種分離類(lèi)型[14]。

統(tǒng)計(jì)F2群體中可育株與不育株的數(shù)量（表1），經(jīng)χ2檢測(cè)，可育植株數(shù)與不育植株數(shù)符合35∶1的分離比例，表明M207A雄性不育性狀由單隱性核基因控制，且可育性狀對(duì)不育性狀表現(xiàn)為完全的顯性。

圖2 不育突變體材料M207A及野生型雁黍5號(hào)的花粉KI-I2染色結(jié)果Fig.2 Pollen staining with KI-I2solution from the sterile mutant M207A and wild type Yanshu No.5*A：M207A，20X；B：M207A，40X；C：雁黍5號(hào)，20X；D：雁黍5號(hào)，40X。

3 結(jié)論與討論

用輻射方法誘導(dǎo)突變是選育植物新種質(zhì)快速、有效的方法之一，不僅可以快速創(chuàng)造新材料、新種質(zhì)，而且不存在安全隱患[15]。研究表明，電離輻射可以誘導(dǎo)株高、生育期、抗性、葉型、育性及品質(zhì)等性狀發(fā)生變異，結(jié)合育種目標(biāo)進(jìn)行鑒定和選擇，能達(dá)到創(chuàng)制新種質(zhì)和輔助品種選育的目的[16～20]。60Co-γ射線是電離輻射中應(yīng)用最多的射線，已成為傳統(tǒng)的創(chuàng)造新材料、新種質(zhì)和誘變育種方法。本研究利用60Co-γ射線處理糜子品種雁黍5號(hào)的種子，在其誘變后代中經(jīng)自交選育，創(chuàng)制出了糜子雄性不育的新種質(zhì)M207A。該新種質(zhì)在葉型、葉色、株高、莖粗、莖節(jié)數(shù)及單株穗數(shù)等營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)方面并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的變化，但在生殖生長(zhǎng)時(shí)期花藥發(fā)育異常，外觀表現(xiàn)為花藥變小、褐化、不開(kāi)裂且不伸出穎殼，碘染試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)花粉粒發(fā)育異常，成熟花粉數(shù)量少且活力低下，屬于敗育性花粉中較嚴(yán)重的碘敗型花粉。M207A的創(chuàng)制也證明了輻射誘變是拓展作物種質(zhì)基礎(chǔ)的一條有效途徑。

表1 M207A與晉黍9號(hào)雜交后代F2群體的育性分離統(tǒng)計(jì)Table1 Fertility segregation statistics in the F2population from M207A/Jinshu No.9

雜種優(yōu)勢(shì)是培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高抗作物新品種的主要手段，而利用雄性不育系進(jìn)行雜交育種是雜種優(yōu)勢(shì)利用的經(jīng)濟(jì)、有效途徑之一；作為雜種優(yōu)勢(shì)利用的關(guān)鍵步驟，雄性不育系的選育直接決定著作物雜種優(yōu)勢(shì)育種的成功[21]。對(duì)新創(chuàng)制糜子不育材料M207A進(jìn)行初步的遺傳分析，結(jié)果表明，控制其不育性狀的是單隱性基因，在該不育材料與育性正常品種晉黍9號(hào)雜交的F2群體中表現(xiàn)35∶1的分離比例。今后，還需要利用其F3及回交群體進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證。M207A不育度較高，但仍有3%～5%的自交結(jié)實(shí)率，因此，不需要尋找其保持系；且與育性正常糜子品種雜交，F(xiàn)1代育性正常，配組自由，易于選育出雜種優(yōu)勢(shì)高的組合。但是該不育系也存在缺點(diǎn)，表現(xiàn)為在雜交制種時(shí)易出現(xiàn)不育株和可育株田間混雜，造成雜種不純等問(wèn)題。因此，應(yīng)用隱性核不育基因的關(guān)鍵是能夠有效區(qū)分不育株和可育株，傳統(tǒng)的鑒別方法包括形態(tài)標(biāo)記鑒定如玉米和谷子上的黃白粒系統(tǒng)[22]和黃綠苗標(biāo)記體系[9]及抗除草劑基因連鎖等[23，24]。近年來(lái)SPT（seed production technology）技術(shù)已成功地用于玉米雜交種的生產(chǎn)中，該技術(shù)利用現(xiàn)代生物技術(shù)，組合花粉失活基因、花粉育性恢復(fù)基因和紅色熒光蛋白標(biāo)記基因，以此來(lái)構(gòu)建遺傳轉(zhuǎn)化載體，并將其導(dǎo)入玉米隱性核雄性不育系中，通過(guò)機(jī)械色選技術(shù)將顏色不同的不育株和可育株種子分離開(kāi)[25]。隨著分子生物學(xué)研究的不斷發(fā)展，結(jié)合不斷涌現(xiàn)的新方法和新技術(shù)，隱性核不育基因的應(yīng)用前景將越來(lái)越廣闊。

生殖發(fā)育是植物發(fā)育中很重要的過(guò)程，涉及到花粉減數(shù)分裂、絨氈層降解、花粉壁形成、花藥開(kāi)裂、花粉管伸長(zhǎng)、雙受精等一系列的生物學(xué)過(guò)程。研究表明，造成雄性不育的核基因有很多，僅在水稻中就發(fā)現(xiàn)了控制雄性不育的核基因有18個(gè)，分別涉及到染色體聯(lián)會(huì)相關(guān)、絨氈層發(fā)育相關(guān)、花粉形成等發(fā)育相關(guān)等過(guò)程[5]；在其他不同的植物中，也發(fā)現(xiàn)了很多控制雄性不育的核基因[11]。新雄性不育基因的不斷發(fā)現(xiàn)，必將進(jìn)一步提升我們對(duì)雄性不育的認(rèn)識(shí)，也促進(jìn)雄性不育系的培育和育種利用。同時(shí)，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和研究手段的不斷更新，對(duì)植物雄性不育機(jī)理的認(rèn)識(shí)也變得更加全面和深刻[26～28]，如近年來(lái)隨著高通量測(cè)序技術(shù)的迅猛發(fā)展，通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)從RNA水平對(duì)植物雄性不育機(jī)制進(jìn)行解析的研究報(bào)道逐漸增多，在水稻、小麥、玉米、棉花等20多個(gè)物種中，利用測(cè)序技術(shù)從轉(zhuǎn)錄水平分析了包括多種敗育類(lèi)型的生殖發(fā)育及雄蕊敗育的機(jī)理，包括細(xì)胞核雄性不育（genic male sterility，GMS）[29，30]、細(xì)胞質(zhì)雄性不育（cytoplasmic male sterility，CMS）[31，32]、化學(xué)誘導(dǎo)雄性不育（induced male sterility）[33]、光敏雄性不育（photoperiod sensitive male sterility，PGMS）[34]和溫敏雄性不育（thermosensitive male sterility，TGMS）[35]等；利用二代測(cè)序技術(shù)，結(jié)合分子生物學(xué)與生物信息學(xué)分析測(cè)序數(shù)據(jù)，找出候選突變基因，大大縮短了基因克隆時(shí)間，降低了基因克隆成本，也實(shí)現(xiàn)了雄性不育基因的精細(xì)定位和克隆[36]。因此，充分利用組學(xué)技術(shù)獲得的大數(shù)據(jù)而提供的豐富信息將為進(jìn)一步解析植物雄性不育機(jī)理提供強(qiáng)有力支持[37]。

糜子是主要的糧食作物之一，具有耐旱、耐瘠、耐鹽堿性強(qiáng)、成熟早等特點(diǎn)，且養(yǎng)分需求量低，籽粒養(yǎng)分合理，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，在我國(guó)的雜糧生產(chǎn)中占有重要地位[38]。但截至2010年，我國(guó)的糜子育成品種只有100多個(gè)，其中系統(tǒng)選育品種占到近半數(shù)，和地方品種認(rèn)定一起，占到了63%[13]，說(shuō)明我國(guó)糜子育種水平較低，在小麥、谷子、水稻中廣泛應(yīng)用的雜交育種在糜子中應(yīng)用得還不多，更談不上雜種優(yōu)勢(shì)利用。M207A為糜子中首次創(chuàng)制的雄性不育材料，為今后培育糜子雜交種和雜種優(yōu)勢(shì)利用奠定了堅(jiān)實(shí)的遺傳基礎(chǔ)。

［1］秦太辰.作物雄性不育性在育種中的應(yīng)用概評(píng)［J］.生物技術(shù)進(jìn)展，2011，1（2）：84-89.

［2］孫慶泉，榮廷昭.玉米雄性不育材料的研究和利用進(jìn)展［J］.玉米科學(xué)，2003，11（2）：22-27.

［3］祝麗英，陳景堂，黃亞群，趙永鋒，宋占權(quán).一個(gè)玉米細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的鑒定及遺傳分析［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，45（9）：1676-1684.

［4］祁顯濤，楊海龍，謝傳曉.玉米雄性不育機(jī)制及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.作物雜志，2014，（6）：1-9.

［5］胡駿，黃文超，朱仁山，李紹清，朱英國(guó).水稻雄性不育與雜種優(yōu)勢(shì)的利用［J］.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：理學(xué)版，2013，（1）：1-9.

［6］范樹(shù)國(guó)，梁承鄴.水稻雄性不育系及雄性不育突變體篩選研究進(jìn)展［J］.植物學(xué)通報(bào)，1998，15（A00）：7-17.

［7］曾慧杰，易自力，蔣建雄，譚炎寧，肖亮，覃靜萍，王志成.水稻雄性不育研究概況［J］.湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，（3）：15-18.

［8］李澤炳.對(duì)我國(guó)水稻雄性不育系分類(lèi)的初步探討［J］.作物學(xué)報(bào)，1980，6（1）：17-24.

［9］王潤(rùn)奇，高俊華，毛麗萍，杜瑞恒，刁現(xiàn)民，孫敬三.谷子雄性不育系1066A不育基因和黃苗基因的染色體定位［J］.植物學(xué)報(bào)：英文版，2002，44（10）：1209-1212.

［10］王玉文，王隨保，李會(huì)霞，王高鴻，田崗，史琴香.谷子光敏雄性不育系選育及應(yīng)用研究［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2003，36（6）：714-717.

［11］楊莉芳，刁現(xiàn)民.植物細(xì)胞核雄性不育基因研究進(jìn)展［J］.植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2013，14（6）：1108-1117.

［12］Lu H Y，Zhang J P，Liu K B，Wu N Q，Li Y M，Zhou K S，Ye M L，Zhang T Y，Zhang H J，Yang X Y，Shen L C，Xu D K，Li Q.Earliest domestication of common millet（Panicum miliaceum）in East Asia extended to 10 000 years ago［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences USA，2009，106（18）：7367-7372.

［13］柴巖，王鵬科.中國(guó)糜子品種改良［DB/OL］.（2013-05-31）［2016-10-15］.http：//www.mgcic.com/show.php? articleid=3069.

［14］宋文昌，陳志勇，張玉華，吳德瑜.同源四倍體水稻糯性基因的遺傳分析［J］.遺傳，1998，10（1）：9-11.

［15］劉麗強(qiáng)，劉軍麗，張杰，耿慧，張玉萍，沈紅香，高遐紅，姚允聰.60Co-γ輻射對(duì)觀賞海棠組培苗的誘變效應(yīng)［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，43（20）：4255-4264.

［16］馬惠平，趙永亮，楊光宇．誘變技術(shù)在作物育種中的應(yīng)用［J］.遺傳，1998，20（4）：48-50.

［17］秦家友，石海春，柯永培，余學(xué)杰，袁繼超．玉米輻射誘變后代M4選系配合力效應(yīng)分析［J］.核農(nóng)學(xué)報(bào)，2012，26（3）：427-432.

［18］張躍強(qiáng)，樊哲儒，李劍峰，吳振錄，王巖軍，王重.60Co-γ射線誘變選育早熟、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)小麥新品種新春30號(hào)［J］.核農(nóng)學(xué)報(bào)，2010，24（5）：978-981.

［19］何震天，陳秀蘭，張容，王建華，王錦榮.多抗小麥新品種揚(yáng)輻麥5號(hào)的選育［J］.核農(nóng)學(xué)報(bào)，2013，27（2）：173-176.

［20］陳華偉，石海春，余學(xué)杰，汪燕，曲比伍合，蔡林，柯永培.1份60Co-γ射線誘變玉米雄性不育突變體的遺傳分析［J］.核農(nóng)學(xué)報(bào)，2016，30（5）：829-834.

［21］李志華，景小蘭，穆婷婷.谷子雄性不育系利用及存在問(wèn)題［J］.中國(guó)種業(yè)，2016，（6）：11-13.

［22］季良越，羅福和，陳偉程，胡彥民，季洪強(qiáng).玉米基因雄性不育雙雜合保持系的選育研究［J］.作物學(xué)報(bào)，1993，19（3）：262-267.

［23］郭志愛(ài)，李潤(rùn)植，武晶.轉(zhuǎn)基因雄性不育系及其在雜種種子生產(chǎn)上的應(yīng)用［J］.生物技術(shù)通訊，2004，15（2）：189-192.

［24］邱風(fēng)倉(cāng)，馮小磊.我國(guó)谷子雜優(yōu)利用回顧，現(xiàn)狀與發(fā)展方向［J］.中國(guó)種業(yè)，2013，（3）：11-12.

［25］Brink K，Crowgey E，Dietrich N，Hondred D，Young J K，Zhong C X.Plant genomic DNA flanking SPT event and methods for identifying SPT event：U.S.A.Patent No.8，257，930［P］.2012-09-04.

［26］劉永明，張玲，邱濤，趙卓凡，曹墨菊.高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)在植物雄性不育研究中的應(yīng)用［J］.遺傳，2016，38（8）：677-687.

［27］Bohra A，Jha U C，Adhimoolam P，Bisht D，Singh N P.Cytoplasmic male sterility（CMS）in hybrid breeding in field crops［J］.Plant Cell Reports，2016，35（5）：967-993.

［28］Chen L，Liu Y G.Male sterility and fertility restoration in crops［J］.Annual Review of Plant Biology，2014，65：579-606.

［29］Jeong H，Kang J，Zhao M，Kwon J，Choi H，Bae J，Lee H，Joung Y，Choi D，Kang B.Tomato male sterile 1035 is essential for pollen development and meiosis in anthers［J］.Journal of Experimental Botany，2014，65（22）：6693-6709.

［30］Chen C，Chen G，Cao B，Lei J.Transcriptional profiling analysis of genic male sterile-fertile Capsicum annuum reveal candidate genes for pollen development and maturation by RNA-Seq technology［J］.Plant Cell，Tissue and Organ Culture（PCTOC），2015，122（2）：465-476.

［31］An H，Yang Z，Yi B，Wen J，Shen J，Tu J，Ma C，F(xiàn)u T.Comparative transcript profiling of the fertile and sterile flower buds of pol CMS in B.napus［J］.BMC Genomics，2014，15（1）：258.

［32］Li J，Han S，Ding X，He T，Dai J，Yang S，Gai J. Comparative transcriptome analysis between the cytoplasmic male sterile line NJCMS1A and its maintainer NJCMS1B in soybean（Glycine max（L.）Merr.）［J］. PLoS One，2015，10（5）：e126771.

［33］Zhu Q，Song Y，Zhang G，Ju L，Zhang J，Yu Y，Niu N，Wang J，Ma S.De novo assembly and transcriptome analysis of wheat with male sterility induced by the chemi cal hybridizing agent SQ-1［J］.PLoS One，2015，10（4）：e0123556.

［34］Omidvar V，Mohorianu I，Dalmay T，F(xiàn)ellner M.Identification of miRNAs with potential roles in regulation ofanther development and male-sterility in 7B-1 malesterile tomato mutant［J］.BMC Genomics，2015，16（1）：183.

［35］Tang Z，Zhang L，Xu C，Yuan S，Zhang F，Zheng Y，Zhao C.Uncovering small RNA-mediated responses to cold stress in a wheat thermosensitive genic male-sterile line by deep sequencing［J］.Plant Physiology，2012，159（2）：721-738.

［36］張文輝，嚴(yán)維，陳竹鋒，謝剛，盧嘉威，劉東風(fēng)，唐曉艷.水稻雄性不育突變體oss125的遺傳分析及基因定位［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，48（4）：621-629.

［37］范彥君，王瑜，劉齊元，周清明，周瑋.植物細(xì)胞質(zhì)雄性不育研究進(jìn)展［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2016，32（18）：70-75.

［38］柴巖.糜子［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1999.

The Creation and Genetic Analysis of a Male Sterility Mutant in Panicum miliaceum

LI Hai-quan，XIANG Jin-ying，HAN Yu-cui，JIANG Yan-miao，GENG Ling-ling，CHENG Ru-hong*，LIU Guo-qing*
（Institute of Millet Crops of Hebei Academy of Agricultural&Forestry Sciences，Key Laboratory of Minor Crops in Hebei，The National Foxtail Millet Improvement Center，Shijiazhuang 050035，China）

Heterosis plays an important role in development of new crop varieties with high-yielding，goodquality and biotic/abiotic stresses while male sterile line development is the key step to determine the success of heterosis utilization.A male sterile mutant，M207A was created in proso millet（Panicum miliaceum，2n=4x=36）for the first time using60Co-γ ray mutagenesis.Fertility identification and genetic analysis were carried out to characterize the mutant for its possible use for heterosis utilization in proso millet.First the sterility was investigated using both field survey and indoor pollen microscopy identification.Then Pollinated by normal fertile proso millet cultivars，F(xiàn)1and F2populations from the mutant were obtained.Meanwhile primary genetic analysis was also conducted using above populations in different experimental sites，seasons and years.The results showed that the male sterile plant exhibited closed glumes，browning and dry anthers with few normal pollens.The sterility was stable and sterility ratewas above 95%on average.The segregation ratio of fertile to sterile plants was 35∶1 in the fertile selfing F2population indicating that the mutant was a genic male sterility belonging to a pollen-less type controlled by a single recessive gene.The creation of the mutant，M207A can play a key role for heterosis utilization in proso millet.

Panicum miliaceum；Radiation mutagenesis；Male sterile mutant；Genetic analysis；Hoterosis utilization

S516

：A

：1008-1631（2016）06-0001-05

2016-07-10

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2014BAD07B03）；河北省財(cái)政專(zhuān)項(xiàng)（2016023668）

李海權(quán)（1977-），男，河北樂(lè)亭人，副研究員，碩士，主要從事植物分子遺傳育種研究。Tel：0311-87670695；E-mail：lihaiquan77@aliyun.com。

程汝宏（1963-），男，河北盧龍人，研究員，碩士，主要從事谷子、糜子遺傳育種研究。Tel：0311-87670697；E-mail：rhcheng63@126.com。

通訊作者：劉國(guó)慶（1964-），男，河北滄州人，研究員，博士，主要從事植物分子遺傳育種研究。Tel：0311-87670695；E-mail：guoqingliu@hotmail.com。