一個棉花雄性不育突變體的遺傳分析

董承光 李生秀 周小鳳 肖光順 馬曉梅 李保成

(新疆農墾科學院棉花研究所/農業部西北內陸區棉花生物學與遺傳育種重點實驗室，新疆石河子832000)

棉花是我國重要的經濟作物之一，集纖維、蛋白、油用于一體[1]。棉花產業對中國經濟發展具有十分重要的作用。棉花具有明顯的雜種優勢[2]。利用雜種優勢可顯著提高棉花的產量、品質、抗病性和抗逆性。雄性不育性狀在棉花雜種優勢研究中具有很重要的利用價值[3]。利用雄性不育系制種，可減少人工去雄步驟，降低制種成本，在生產上有廣泛的應用前景[4]。因此，發現和培育理想的棉花雄性不育系材料，研究不育基因的遺傳方式，并實行三系配套，是目前棉花雜種優勢利用研究的重點之一[5]。自上世紀60年代以來，國內外學者在這方面已有不少報道，到目前為止，已經發現和鑒定了多個不同類型的雄性不育突變材料[6－11]，為棉花不育系的培育提供了良好的基因資源。本研究對2006年在本研究所棉花試驗田新陸早33號品種優系株行圃中發現的不育突變體進行初步遺傳分析，旨在為更好的利用不育系積累基因資源，從而進一步豐富棉花雜種優勢利用的理論與實踐。

1 材料與方法

1.1 材料

不育突變體為本所新陸早33號優系株行圃中發現，暫定名為12－20A，該突變體性狀表現為新陸早33號品種性狀，但花期表現為雄蕊癟瘦，花藥不開裂，用手輕捏無花粉，不散粉，人工自交后不結鈴。花器官結構和花粉性狀見圖1。對12－20A進行全生育期的觀察發現雄性不育表型在生長發育過程中表現穩定。

圖1 12－20A不育突變體的花器官結構和花粉

1.2 方法

2007年以突變材料12－20A為母本，分別與8個本課題組優良早熟陸地棉品系配置雜交組合;2008年分別種植8個F1代材料，花期進行單株自交，并選取4個組合構建了4個正交BC1群體和1個反交BC1群體;2009年順序種植13個分離群體(8個F2群體和5個BC1群體)。對8個F1代和13個F2及BC1代群體分單株于開花當天上午調查其不育性狀，并對不育與可育性狀的分離比例進行適合性χ2測驗來推斷其遺傳規律。

2 結果與分析

2.1 F1與F2代群體不育性狀遺傳分析

通過開花期不育性狀的調查和分析結果顯示，12－20A與8個正常可育的陸地棉品系47－23、07－A、DB3、惠遠710、惠遠605、1071377、62－17、10－33構建的F1代全部表現為正常可育，無不育株分離情況，表明控制該不育性狀的基因為隱性基因;8個F2群體中則出現可育株與不育株的分離情況(見表1)，經適合性χ2檢驗，8個F2分離群體的可育與不育數據全部符合3:1的性狀分離比例(=3.14)，表明控制12－20A不育性狀的基因為單隱性基因。

2.2 BC1代群體不育性狀遺傳分析

為進一步分析該不育性狀的遺傳規律，構建了以47－23、07－A、DB3、惠遠710為父本的4個正交BC1群體和1個以DB3為母本的反交BC1群體，結果如下表2顯示，5個群體的BC1單株全部表現為可育，無不育性狀的分離。進一步證明12－20A雄性不育性狀是由一對單隱性基因控制。

3 討論

對不育突變材料與優良品種(系)進行雜交，通過多代回交轉育，可以培育出綜合性狀好、配合力高的新型不育系。靖深蓉等[12]對引進的雙隱性核雄性不育系與高產、耐黃萎病品種中棉所12雜交和回交，育成綜合性狀優良的新型核不育系，并進一步將Bt基因轉育到新不育系中，育成了抗蟲核不育系中抗A。張相瓊等[11] [13]用洞A型核雄性不育系473A與抗病品種雜交，培育出新型抗病核不育兩用系抗Al和抗A2，再以抗A2為母本，抗蟲品系為父本，通過雜交轉育及病圃鑒定等，獲得具有抗病蟲及綜合性狀優良的洞A型抗蟲不育系抗A3。本課題組也采用回交轉育方法，目前已得到一些攜帶12－20A核不育基因的抗蟲、優質等不育系及芽黃、雞腳葉等標記不育系中間材料。為該不育基因在棉花雜種優勢利用方面的研究提供了新的種質資源材料。

表1 8個F2群體不育分離情況

表2 5個回交群體不育分離情況

自Justus和Leinweber[14]1960年首次鑒定了1個可遺傳的陸地棉核雄性不育系以來，國內外研究學者已先后共鑒定了17個核雄性不育系，其中表現為單基因隱性遺傳的有7個，其它則為顯性遺傳和重疊隱性遺傳[15]。本研究通過遺傳學的經典質量性狀遺傳分析方法，已證明12－20A不育性是由單隱性基因控制，但是否是新發現的不育基因，還有待進一步進行基因等位性檢測和分子驗證。

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