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小麦异源细胞质遗传效应及其利用研究 |
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刘春光 吴郁文 张翠兰 张 炎
中图分类号:Q943
文献标识码:A
文章编号:0253-9772(1999)05-0057-61
Studies and Utilization of the Genetic Effects
of Alien Cytoplasm on Wheat
LIU Chun-guang,WU Yu-wen,Zhang Cui-lan,Zhang YanCP[
(Institute of Genetics,Chinese Academy of Sciences,Beijing100101,China)
小麦亚族（Triticinae）的细胞质遗传学研究始于日本学者Kihara于1940年发表的论文《论种间杂交不育性的胞质效应》。之后，小麦及其亲缘属植物的细胞质遗传变异及其在小麦品种改良中的利用一直在积极探索之中。目前，日本、中国、美国和保加利亚等国家在这方面的研究较为活跃。已有研究结果〔1～4〕初步显示出其在利用杂种优势（包括核质杂种优势和细胞质雄性不育杂种优势）、导入外源基因、拓展遗传资源和革新常规育种技术等方面有着重要的实践意义；同时，在遗传进化和遗传规律的探讨以及揭示核基因系统和细胞质基因系统的表达调控关系等方面也有着重要的理论意义〔2, 5, 6, 7〕。
1 小麦异源细胞质遗传效应的主要研究进展
1.1 异源细胞质对小麦育性的遗传效应
Kihara（1951）和Fuksawa（1953）曾分别报道具有Ae. caudata 细胞质的普通小麦和具有Ae. ovata 细胞质的硬粒小麦表现雄性不育。以后的系列研究报道〔1, 3, 4〕 表明：小麦亲缘种属的细胞质大多数能引起栽培小麦雄性不育，异源细胞质对育性的影响远远大于对其它植物学性状的影响。按细胞质引起的育性效应程度不同，可将其划分为4种类别：（1）不育能力强，对小麦的生长发育没有明显负效应，如T. timopheevi、 T. zhukovshyi、Ae. crassa6x ，利于优良CMS 系的培育与杂交小麦的生产应用；（2）不育能力强，雌性育性稍下降，如Ae. caudata、Ae. aucheri；（3）不育能力强，但对小麦生长发育产生不良影响，如Ae. columnaris、Ae. ovata ；（4）不育能力弱，对小麦有负效应，如Ae. umbelluata 等。此外，一些学者还发现并研究报道了对环境条件敏感的细胞质雄性不育现象，如具有D2型细胞质的N26所表现的光敏感雄性不育〔8〕及KM型光温敏雄性不育（傅大雄等1993）等，为两系法杂交小麦的利用研究提供了可能。关于异源细胞质小麦雄性不育的遗传控制，许多学者同样进行了深入的探讨。较为一致的观点是：细胞核中特定染色体上的育性恢复基因与细胞质相互作用控制花粉育性表现〔1, 2, 4〕，如具有Ae. kotschyi 细胞质的K型不育系的育性恢复基因位于1B染色体短臂上，具有Ae. squarrosa 细胞质的D型不育系的育性恢复基因位于1D染色体上等等。
1.2 异源细胞质对小麦生长发育特征的遗传效应
Tsunewaki 等诸多学者研究发现异源细胞质对小麦的生育期、抽穗期、生长习性、株高、节间长度、越冬性、种子生活力、旗叶长度等性状都有显著的影响。如: Ae. squarrosa细胞质和天蓝偃麦草细胞质对普通小麦具有早熟效应S1、Cu、A和M细胞质对小麦生长有抑制作用且伴随抽穗期延迟〔1〕，而Ae. ovata 细胞质则能较大幅度延迟普通小麦的成熟期，在我国华北北部和西北春麦区可利用其来培育晚熟高产小麦新品种，以期充分利用当地光温资源，日本也一直在研究利用Ae. ovata 细胞质培育适应北海道种植的晚熟高产小麦新品种。具有G型细胞质的普通小麦产生皱缩种子，致使种子质量差、发芽率普遍较低，有研究表明这可能与正在成熟的胚乳中α-淀粉酶活性增强导致穗（种子）发芽有关〔9〕。由于叶绿素a和b含量大为下降，具有Cu和A型细胞质的多数小麦在冬季产生斑叶，还有Mo型细胞质引起二粒小麦和Sb、S1、Sv型细胞质引起硬粒小麦斑叶化〔1〕。我国西安市农业科学研究所封如敏等（1987）在研究冬小麦矮变1号（含Rht10）过程中得到了一种由细胞质突变引起的特定阶段（返青－拔节期）白化的材料 ——返白系，这一特征可以有效地抑制春季无效分蘖发生，使栽培群体结构趋于合理，从而提高单位面积产量。
1.3 异源[1] [2] 下一页
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