为了创造棉花光敏雄性不育系材料,解决杂交制种中人工去雄成本高的问题,自2006年起进行了大规模组织培养,创造棉花突变体,以期筛选出棉花光敏雄性不育材料.2012年在组织培养再生植株后代中发现新型光敏核不育材料PSM4(photoperiod sensitive male sterility mutant of cotton),并于2012～2017年在海南三亚吉阳镇中寥村中棉所南繁基地和安阳中棉所试验田进行材料选育、生长发育调查及光周期实验.结果表明:(1) PSM4在日照时数大于12h时表现为雄性不育;在日照时数为11.5～12 h时表现为有少量花粉,处于育性转变期;在日照时数小于11.5 h时表现为正常可育.(2)遮光试验显示,PSM4花药败育关键时期为开花前12～15 d;石蜡切片显微观察显示,花药败育原因是在长日照条件下花粉壁外层物质缺失引起的.(3)遗传规律研究显示,PSM4育性受单隐性基因控制,不受阴雨气候条件影响.(4)用6个棉花品系与PSM4进行正反交试验发现F1代均可育,F2代分离出光敏核不育单株,分离比符合3∶1的单隐性分离规律.研究认为,新型棉花光敏核不育材料PSM4农艺性状优良,其光敏不育突变为隐性性状,所有的陆地棉品种(系)均为其恢复系,有利于杂交种的培育和棉花混选混交育种群体的建立,具有广阔的应用前景.

温光敏核不育小麦(Triticum aestivum)百农不育系(Bainong sterility,BNS)是一种良好的小麦杂种优势利用材料,利用其低温不育、高温可育的特性可以实现“两系法”杂交小麦育种.该研究为找到BNS育性转换的关键基因,从已有BNS不育和可育花药的基因芯片数据中,鉴定得到表达存在差异的TaERF7基因,并通过设计引物克隆了TaERF7的eDNA和启动子序列,采用qRT-PCR分析TaERF7对不同温度和光照的响应.结果 显示:(1)生物信息学分析表明,TaERF7基因的CDS区有660 bp,编码219个氨基酸;TaERF7蛋白含有AP2结构域和2个EAR基序,属于第二类乙烯响应因子(Ethylene response factor,ERF);TaERF7的氨基酸序列与拟南芥(Arabi-dopsis thaliana)AtERF4同源,可能是一种转录抑制因子;TaERF7启动子区含有多个光响应和低温响应的顺式作用元件.(2)qRT-PCR结果表明,TaERF7在BNS的不同组织与器官中均有表达;在长日照(14 h)下,TaERF7在BNS中的表达量下调约0.47倍,而在短日照(10 h)处理下,TaERF7在BNS中的表达量上调约1.14倍;4℃的低温处理使TaERF7表达量在2h内上调了约25.7倍,并且在48 h内一直保持较高的水平,而在37℃下虽然可以使TaERF7表达量在1h内上调约0.71倍,但2h后便急剧下调,到12 h时其表达量与对照相比已下调了约0.85倍.该研究结果初步证明,TaERF7基因可能特异性结合下游基因启动子的GCC box、DRE和CRT元件,调控下游基因的表达,从而影响了BNS的育性.

培矮64S是光敏核不育水稻农垦58S衍生出的应用面积最大、不育临界温度最低的不育系.但其不育临界温度高于温敏核不育系株1S,杂交制种也没有株1S安全.为了探究培矮64S育性感温的机制,选育不育临界温度更低、杂交制种更安全的不育系,本研究以培矮64S为母本与丰源B杂交,再以杂交后代的不育株与丰源B回交两次制备近等基因系,以其中的不育株(系)进行育性感温性研究.结果 表明:在自然高温(日均温≥28℃)条件下,培矮64S衍生的40个近等基因不育株系的花粉完全不育,但在23.5℃处理6d条件下,花粉可育度最低的为0 (p5-1S、p28-1S、p12S),最高的达87.9％ (p1S),培矮64S为6.6％.该育性研究结果说明,40个不育株系在高温条件下为育性纯合的不育系,但不同株系临界不育温度差异显著,可以选育出比培矮64S不育性更稳定、杂交制种更安全的不育系.对培矮64S及其近等基因系进行全基因组测序,发现有两个位点与花粉不育关联,分别初定位于7号染色体上的19830.36～20025kb(长194.64kb)和9号染色体上的22453.62～22902.05 kb(长448.43 kb).