一个棉花雄性不育突变体的遗传分析

董承光 李生秀 周小凤 肖光顺 马晓梅 李保成

(新疆农垦科学院棉花研究所/农业部西北内陆区棉花生物学与遗传育种重点实验室，新疆石河子832000)

棉花是我国重要的经济作物之一，集纤维、蛋白、油用于一体[1]。棉花产业对中国经济发展具有十分重要的作用。棉花具有明显的杂种优势[2]。利用杂种优势可显著提高棉花的产量、品质、抗病性和抗逆性。雄性不育性状在棉花杂种优势研究中具有很重要的利用价值[3]。利用雄性不育系制种，可减少人工去雄步骤，降低制种成本，在生产上有广泛的应用前景[4]。因此，发现和培育理想的棉花雄性不育系材料，研究不育基因的遗传方式，并实行三系配套，是目前棉花杂种优势利用研究的重点之一[5]。自上世纪60年代以来，国内外学者在这方面已有不少报道，到目前为止，已经发现和鉴定了多个不同类型的雄性不育突变材料[6－11]，为棉花不育系的培育提供了良好的基因资源。本研究对2006年在本研究所棉花试验田新陆早33号品种优系株行圃中发现的不育突变体进行初步遗传分析，旨在为更好的利用不育系积累基因资源，从而进一步丰富棉花杂种优势利用的理论与实践。

1 材料与方法

1.1 材料

不育突变体为本所新陆早33号优系株行圃中发现，暂定名为12－20A，该突变体性状表现为新陆早33号品种性状，但花期表现为雄蕊瘪瘦，花药不开裂，用手轻捏无花粉，不散粉，人工自交后不结铃。花器官结构和花粉性状见图1。对12－20A进行全生育期的观察发现雄性不育表型在生长发育过程中表现稳定。

图1 12－20A不育突变体的花器官结构和花粉

1.2 方法

2007年以突变材料12－20A为母本，分别与8个本课题组优良早熟陆地棉品系配置杂交组合;2008年分别种植8个F1代材料，花期进行单株自交，并选取4个组合构建了4个正交BC1群体和1个反交BC1群体;2009年顺序种植13个分离群体(8个F2群体和5个BC1群体)。对8个F1代和13个F2及BC1代群体分单株于开花当天上午调查其不育性状，并对不育与可育性状的分离比例进行适合性χ2测验来推断其遗传规律。

2 结果与分析

2.1 F1与F2代群体不育性状遗传分析

通过开花期不育性状的调查和分析结果显示，12－20A与8个正常可育的陆地棉品系47－23、07－A、DB3、惠远710、惠远605、1071377、62－17、10－33构建的F1代全部表现为正常可育，无不育株分离情况，表明控制该不育性状的基因为隐性基因;8个F2群体中则出现可育株与不育株的分离情况(见表1)，经适合性χ2检验，8个F2分离群体的可育与不育数据全部符合3:1的性状分离比例(=3.14)，表明控制12－20A不育性状的基因为单隐性基因。

2.2 BC1代群体不育性状遗传分析

为进一步分析该不育性状的遗传规律，构建了以47－23、07－A、DB3、惠远710为父本的4个正交BC1群体和1个以DB3为母本的反交BC1群体，结果如下表2显示，5个群体的BC1单株全部表现为可育，无不育性状的分离。进一步证明12－20A雄性不育性状是由一对单隐性基因控制。

3 讨论

对不育突变材料与优良品种(系)进行杂交，通过多代回交转育，可以培育出综合性状好、配合力高的新型不育系。靖深蓉等[12]对引进的双隐性核雄性不育系与高产、耐黄萎病品种中棉所12杂交和回交，育成综合性状优良的新型核不育系，并进一步将Bt基因转育到新不育系中，育成了抗虫核不育系中抗A。张相琼等[11] [13]用洞A型核雄性不育系473A与抗病品种杂交，培育出新型抗病核不育两用系抗Al和抗A2，再以抗A2为母本，抗虫品系为父本，通过杂交转育及病圃鉴定等，获得具有抗病虫及综合性状优良的洞A型抗虫不育系抗A3。本课题组也采用回交转育方法，目前已得到一些携带12－20A核不育基因的抗虫、优质等不育系及芽黄、鸡脚叶等标记不育系中间材料。为该不育基因在棉花杂种优势利用方面的研究提供了新的种质资源材料。

表1 8个F2群体不育分离情况

表2 5个回交群体不育分离情况

自Justus和Leinweber[14]1960年首次鉴定了1个可遗传的陆地棉核雄性不育系以来，国内外研究学者已先后共鉴定了17个核雄性不育系，其中表现为单基因隐性遗传的有7个，其它则为显性遗传和重叠隐性遗传[15]。本研究通过遗传学的经典质量性状遗传分析方法，已证明12－20A不育性是由单隐性基因控制，但是否是新发现的不育基因，还有待进一步进行基因等位性检测和分子验证。

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