矮败小麦是中国农科院作物所刘秉华研究员创制的具有矮秆基因标记的太谷核不育小麦,是具有自主知识产权的遗传资源。矮败小麦授以非矮秆父本的花粉,其后代总是有一半靠异交结实的矮秆不育株,一半靠自交结实的非矮秆可育株。矮败小麦的矮秆不育株像个基因接受器,把外来花粉(基因)接收进去并进行重组,重组后的基因通过后代分离出的非矮秆可育株自交纯合稳定,下个世代分离出的矮秆不育株可继续接收外来花粉(基因)。
1972年5月的一天,山西省太谷县郭家堡村女青年高忠丽在小麦品系“2-2-3”繁殖田中发现1株特殊小麦。远看穗子蓬松,在阳光下半透明;近看雌蕊柱头发达,雄花败育,这就是称之为国宝的太谷核不育小麦。1980年邓景扬等通过遗传分析,明确太谷核不育小麦的不育性受一个显性单基因所控制,这是世界上首次被发现的显性雄性不育天然突变体。
太谷核不育小麦的发现与鉴定引起了党和国家领导人的重视,成立了全国太谷核不育小麦研究与利用协作组,在理论研究和育种应用等方面联合攻关,研究工作取得了重要进展,太谷核不育基因定位是取得的突出成果之一。
1986年中国农科院作物所小麦专家等利用染色体组定位和端体分析一套新的定位程序和方法,将太谷核不育基因定位在4D染色体短臂上,距离着丝点31.16个交换单位处。
太谷核不育小麦应用于育种实践,有一些不尽人意的地方,例如它要人工鉴别育性,轮选群体株高逐渐升高等。为了解决这个问题,我们在太谷核不育基因成功定位的基础上,以株高不足30厘米的矮变一号小麦为标记性状供体,通过杂交、测交和细胞学研究,从测交后代群体中筛选具有矮秆性状标记的太谷核不育小麦。第1轮的测交后代群体是321株,没有出现需要的矮秆不育类型;第2轮的群体扩大到3248株,仍然没有出现矮秆不育类型;第三轮的群体是5216株,最终从中筛选到1株我们需要的矮秆不育类型。这一株矮秆不育小麦,用其它小麦品种授粉,后代群体中分离出一半矮秆株,表现雄性不育,一半非矮秆株,表现正常可育,由于群体中的矮秆株都是雄性败育的,所以命名为“矮败小麦”。
矮败小麦是中国具有自主知识产权的宝贵遗传资源,具有极高的技术含量。首先,矮败小麦含有农作物中雄 性败
育最彻底,不育性最稳定的太谷核不育基因。第二,矮败小麦含有小麦中降秆作用最强,来自于矮变一号的显性矮秆基因。第三,太谷核不育小麦的显性不育基因与矮变一号的显性矮秆基因在4D染色体短臂上连锁十分紧密,交换率仅为0.18%。第四,矮败小麦后代群体中有一半靠异交结实的矮秆不育株,一半靠自交结实的非矮秆可育株,异交有利于基因的交流与重组,自交则有利于基因的纯合与稳定,矮败小麦兼有异花授粉和自花授粉的特性,是便利的遗传改良工具。利用它,可以进行复合杂交、阶梯杂交、聚合杂交和轮回选择,同时在分子育种中也有广阔的发展前景。 经过10多年不懈探索与反复实践,中国农科院建立了矮败小麦高效育种技术新体系。这个体系包括理想轮回选择工具,简单有效的轮回选择技术,丰富多样的轮回选择群体,表现优异的新品种(系)。
利用矮败小麦这个便利遗传改良工具,把众多亲本的有益基因输入轮选群体,经过反复异交、选择和系谱程序,选育出各具特色的适合不同生态地区的小麦新品种。矮败小麦轮选群体是新品种的加工厂和孵化器,矮败小麦技术是选育小麦新品种的高效育种技术平台。