玉米雄性不育研究的重要进展

玉米雄性不育研究的重要进展周洪生（中国农业科学院作物育种栽培研究所北京１０００８１）利用细胞质雄性不育生产玉米杂交种可免除人工去雄的辛苦,节省大量人力财力．自从１９５０年第一个玉米雄性不育杂交种在美国问世以来,玉米细胞质雄性不育的育种研究曾有过较大的...     

作物雄性不育性在育种中的应用概评

概述总结了作物雄性不育性的类别与遗传特点。雄性不育性的遗传机理涉及细胞质遗传的现象,目前已初步探明玉米C群不育系的胞质基因可能是atp6-c,芝麻不育胞质基因拟为atpA。雄性不育化杂交种在实践中主要应用于玉米、水稻和蔬菜中。尽管现有近交理论、DNA甲基化效用、水稻胞质与核不育系遗传等理论提出,雄性不育化育种的基本理论尚需进一步探讨。在雄性不育化育种技术上,要逐步解决难点作物,如小麦、荞麦、菜豆等的不育化育种问题。     

水稻线粒体DNA的提取和纯化

继玉米细胞质雄性不育在生产上利用以来,我国杂交稻的大面积推广种植对我国粮食增产起了巨大的作用,并推动了对细胞质雄性不育的深入研究。玉米和高梁雄性不育的研究表明,细胞质雄性不育是由线粒体基因组编码的。Levings等人发现玉米正常的和细胞质     

空间环境诱发玉米细胞质雄性不育突变体的遗传分析

从返回式卫星"实践八号"搭载的08-641和18-599两份玉米自交系后代选育出3份雄性不育突变体,在不同地点、不同年份、不同季节进行种植观察,鉴定其育性表现,通过测交、反交及回交对不育性状的遗传特性进行分析。结果表明:3份不育突变材料均能稳定遗传,属可遗传的细胞质雄性不育类型。恢保关系测定和特异引物PCR扩增结果显示,3份不育材料均属玉米C型细胞质雄性不育类型,但3份不育材料在恢保关系上存在一定差异,推测它们可能分别属于玉米C型细胞质雄性不育的不同亚组。这些不育材料的发现,丰富了雄性不育胞质的遗传基础,在玉米不育化制种中具有一定应用价值。     

玉米细胞质雄性不育及其育性恢复基因的研究进展

玉米是杂种优势利用最成功的作物之一,采用细胞质雄性不育(CMS)进行玉米杂交种生产已成为杂种优势利用的有力工具。CMS是由于细胞质和细胞核的基因表达产物的不协调而产生的不育性,可被核基因组中的恢复基因恢复。根据育性恢复专效性,玉米CMS材料主要分为T、C和S三种类型。综述了这三种类型不育及其恢复基因的研究进展,分析了在不育化制种中的应用情况。     

几种农作物细胞质雄性不育恢复基因的定位和分子标记研究进展

利用杂种优势提高作物产量时, 生产杂交种的主要授粉控制系统是细胞质雄性不育及其恢复系统。在杂交品种的选育过程中, 优良恢复系选育至关重要。为了高效并准确地鉴定选择恢复材料, 同时更深入地研究恢复基因的作用机理, 近年来植物细胞质雄性不育恢复基因分子标记研究受到了广泛重视。本文综述了主要农作物水稻、油菜、小麦、棉花和玉米等细胞质雄性不育类型恢复基因的定位和分子标记研究进展, 并讨论了恢复基因的精确定位和分子标记鉴定在基因克隆和分子标记辅助选择育种中的意义和应用前景。     

几种农作物细胞质雄性不育恢复基因的定位和分子标记研究进展

利用杂种优势提高作物产量时,生产杂交种的主要授粉控制系统是细胞质雄性不育及其恢复系统。在杂交品种的选育过程中,优良恢复系选育至关重要。为了高效并准确地鉴定选择恢复材料,同时更深入地研究恢复基因的作用机理,近年来植物细胞质雄性不育恢复基因分子标记研究受到了广泛重视。本文综述了主要农作物水稻、油菜、小麦、棉花和玉米等细胞质雄性不育类型恢复基因的定位和分子标记研究进展,并讨论了恢复基因的精确定位和分子标记鉴定在基因克隆和分子标记辅助选择育种中的意义和应用前景。     

雄性不育在作物杂种优势中的应用途径分析

雄性不育是植物雄性细胞或生殖器官丧失生理机能的现象,该现象的利用大大提高了杂交种生产的效率。植物雄性不育包含细胞质雄性不育、不受环境影响的核雄性不育、光温敏型雄性不育及化学诱导的雄性不育。这些不育类型也已经被以三系或二系的方式应用于很多作物的杂交种生产中。综述了雄性不育各个途径的研究进展及其在作物杂种优势中的应用。     

植物细胞质雄性不育及其育性恢复的分子基础

植物细胞质雄性不育是广泛存在于高等植物中的现象,其表现为母性遗传、花粉败育,但雌蕊正常。细胞质雄性不育在杂交种子生产中起着重要作用,研究其分子作用机制有利于更有效地利用细胞质雄性不育。随着一些不育基因和恢复基因相继被克隆,人们对一些细胞质雄性不育和恢复系统的分子作用机理已经有一定了解。本文综述了近年来对植物细胞质雄性不育基因和恢复基因作用机理研究的进展。     

植物细胞质雄性不育及其育性恢复的分子基础

植物细胞质雄性不育是广泛存在于高等植物中的现象, 其表现为母性遗传、花粉败育, 但雌蕊正常。细胞质雄性不育在杂交种子生产中起着重要作用, 研究其分子作用机制有利于更有效地利用细胞质雄性不育。随着一些不育基因和恢复基因相继被克隆, 人们对一些细胞质雄性不育和恢复系统的分子作用机理已经有一定了解。本文综述了近年来对植物细胞质雄性不育基因和恢复基因作用机理研究的进展。     

长春蒲公英雄性不育株形态学观察与败育细胞学研究

在长春蒲公英(Taraxacum junpeianum Kitam.)株群中发现雄性不育现象,为研究其败育机理及特点,探寻其不育基因,采用形态观察法、石蜡切片技术和染色体压片法,对长春蒲公英野生型及其雄性不育株的花药发育过程和花粉母细胞减数分裂过程进行了观察。结果表明:(1)长春蒲公英雄性不育株花药中部发红、干瘪、无花粉散出。与野生型比较,雄性不育株雄蕊更短,子房更窄,种子形态更加狭长;(2)长春蒲公英雄性不育株败育时期为四分体到单核小孢子前期,败育方式为小孢子自身异常发育,绒毡层异常分解,互相粘连败育;(3)长春蒲公英雄性不育株花粉母细胞减数分裂二分体时期出现落后微核,随后产生极少四分体,并且四分体产生大量染色体桥,小孢子营养物质流失,彻底败育。因此,长春蒲公英雄性不育株败育彻底、稳定,并且有种的特点。小孢子自身异常发育和绒毡层异常分解是导致败育的主要原因。     

新型甘蓝型油菜温敏核不育系SP2S的花药发育解剖学观察

SP2S是西北农林科技大学选育的甘蓝型油菜温敏核不育系,本文采用半薄树脂切片、扫描电镜对SP2S及其可育近等基因系SP2F的花药发育及花粉形态进行观察比较,发现SP2S花药发育在减数分裂时期出现异常,单核花粉时期彻底败育。其主要特征是：减数分裂时期绒毡层已经径向肥大且出现大液泡,胼胝质不能及时降解,使得单核小孢子相互粘连在一起,小孢子无花粉壁的形成且细胞质物质逐渐降解,最后小孢子仅剩下空壳残留物,聚集在一起。SP2S败育特征与现有的核不育材料不同,表明其有可能是一种新型温敏核不育材料。     

水稻非花粉型细胞质雄性不育系及其保持系花药发育过程中Ca2+的分布变化

钙在高等植物中被称为第二信使,与植物的有性生殖有关。为了研究水稻（Oryza sativa L.）花药中钙的定位与花粉败育的关系,利用焦锑酸钾沉淀法研究了非花粉型细胞质雄性不育系G37A及其保持系G37B花药的发育过程及其细胞中Ca^2＋ 的分布变化。研究发现,在2个材料间花药中钙的分布存在大量差异。G37B的可育花药在花粉母细胞时期及二分体时期,很少看到有Ca^2＋的沉积;而在单核花粉时期,Ca^2＋沉积急速地增加,主要定位在绒毡层细胞、花粉外壁外层及乌氏体的表面;随后花药壁上沉积的Ca^2＋减少而花粉的外壁外层仍然有很多Ca^2＋沉积物。相反,G37A的不育花药在花粉母细胞时期和二分体时期有大量的Ca^2＋沉积在小孢子母细胞和花药壁,中间层和绒毡层特别多。在二分体时期之后,不育花药的Ca^2＋沉积减少,特别是绒毡层内切向质膜附近的Ca^2＋几乎消失。但是同时期的可育花药中,有大量的Ca^2＋沉积在绒毡层。不育花药的Ca^2＋沉积在开花几天后消失。根据研究结果推测在不育花药发育早期中更多的钙离子与花粉败育有一定的关系。     

光温敏核雄性不育小麦BS366花粉母细胞减数分裂的细胞学研究

要以小麦光温敏核雄性不育系BS366为材料,采用卡宝品红压片法研究花粉母细胞减数分裂的细胞学变化。结果表明:不育环境下的BS366花粉母细胞减数分裂过程中染色体和细胞形态异常现象较多。染色体异常主要表现为:染色体落后,染色体桥、染色体散乱排列,微核、染色体分离不同步。细胞形态异常表现为:二分体时期细胞质不完全分裂,细胞板不平整;四分体时期子细胞大小不一。花粉母细胞减数分裂后,异常四分体的比例为62.88%;成熟花粉粒中败育率为89.5%。推测减数分裂期间异常的染色体行为以及细胞形态可能是影响花粉育性降低的重要原因。     

二角型小麦雄性不育系花粉败育的细胞学研究

应用石蜡切片和醋酸洋红压片法,从细胞学角度对4个同质异核二角型小麦雄性不育系ms(bicor)-8222、ms(bicor)-80(6)、ms(bicor)-5-4及ms(bicor)-5-8的花粉败育过程进行了比较研究。结果表明：(1)4种不育系败育特点总趋势基本雷同,但也因特定核型亦存在一些差异;(2)二角型雄性不育系小孢子发生与其保持系相似,花粉败育就花药而言,中层有延迟退化、解体的趋势,就花粉粒而言,败育主要发生在二细胞花粉粒后期至三细胞花粉粒期;(3)4个不育系花粉败育异常,主要表现为二分体细胞内有微核出现,内缘壁周缘细胞均呈次生纤维状增生;维管束鞘细咆排列不规则,花粉大小不一;(4)花粉败育与营养供应无直接关系,细胞核对花粉育性及育性相关性状相对细胞质影响较小。     

大白菜雄性败育的显微结构观察

通过对核质互作型雄性不育系169A和核雄性不育两用系88_3的细胞形态解剖学观察表明,两个不育系在开花时雄性细胞均表现100%的败育,花药的表皮细胞均具有生活力,但败育形式、时期、特点各异。169A败育发生于孢原细胞前后,以孢原细胞退化,或转变成薄壁细胞为主要特点。88_3败育从小孢子母细胞至二核花粉粒皆有发生,高峰期在四分体前后（约占80%）,小孢子母细胞不能进入减数分裂和不能完成减数分裂及小孢子不能正常发育是败育的主要形式,但败育特点均是败育一旦发生便是急剧而彻底的解体或凝集成一团。     

大白菜雄性败育的显微结构观察

通过对核质互作型雄性不育系169A和核雄性不育两用系88-3的细胞形态解剖学观 察表明,两个不育系在开花时雄性细胞均表现100%的败育,花药的表皮细胞均具有生活力,但败育形式、时期、特点各异。169A败育发生于孢原细胞前后,以孢原细胞退化,或转变成薄壁细胞为主要特点。88-3败育从小孢子母细胞至二核花粉粒皆有发生,高峰期在四分体前后（约占80%）,小孢子母细胞不能进入减数分裂和不能完成减数分裂及小孢子不能正常发育是败育的主要形式,但败育特点均是败育一旦发生便是急剧而彻底的解体或凝集成一团。     

大白菜新型细胞质雄性不育系6w-9605A的育性鉴定和花药败育的细胞学观察

采用石蜡切片技术,研究了大白菜(Brassica campestris L.ssp.pekinensis)细胞质雄性不育系6w-9605A及其保持系6w-9605B的花药发育过程的细胞形态学特征,确定不育系花药败育时期及方式,并对不育系6w-9605A进行花器官观察和育性鉴定.结果表明:保持系6w-9605B花药发育正常;不育系6w-9605A花药发育受阻于孢原分化时期,占总败育花药的66.7％,不形成花粉囊和花粉粒,属于无花粉囊型败育;另外33.3％的败育花药可形成花粉囊,小孢子均受阻于单核靠边期或者二胞期,败育特点为绒毡层细胞异常肥大,挤压小孢子,导致小孢子和绒毡层解体;6w-9605A的不育性稳定、彻底,不育株率和不育度均为100％.     

A comparative light and electron microscopic analysis of microspore and tapetum development in fertile and cytoplasmic male sterile radish

To gain further insight into the abortive stages and ultrastructural changes leading to pollen degeneration of a novel cytoplasmic male sterile radish 805A, we compared differences of cellular and subcellular structure of sterile anther with fertile anther by light and electron microscopy analysis. Two types of locule degeneration in sterile anther were detected, of which the time of degeneration occurred and completed was different. In type I, abnormality of pollen mother cells (PMCs) and tapetal cells, including condensation of cytoplasm and large vacuoles within tapetal cells, was shown at PMC stage. In type II, meiosis and early tetrad stage progressed normally except for large vacuoles that appeared in tapetal cells. Ultrastructural alterations of the cellular organization were observed in the type II locules, such as chromatin condensation at the periphery of the nucleus and degeneration of the karyotheca, compared with normal pollen development. The results suggested that the cytoplasmic male sterility anther degeneration was probably caused by dysfunctions of tapetum and vacuolation of tapetum, PMCs, and microspores. Thus, the identical factors, which induced CMS in the same cytoplasmic and nuclear genetic background, might affect development of tapetum and microspore at different stages during the cytoplasmic male sterile 805A anther development.     

mRNA differential display between sterile and fertile anther of rice and analysis of cDNA differential fragments

Ｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃｍａｌｅｓｔｅｒｉｌｉｔｙ(ＣＭＳ)ｉｎｈｉｇｈｐｌａｎｔｓｉｓａｍａｔｅｒｎａｌｌｙｉｎｈｅｒｉｔｅｄｔｒａｉｔｔｈａｔｓｕｐｐｒｅｓｓｅｓｖｉａｂｌｅｐｏｌｌｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｉｓｅｘｔｒｅｍｅｌｙｖａｌｕａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｈｙｂｒｉｄｓｅｅｄｓ.ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＣＭＳｒｉｃｅｔｏｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｙｂｒｉｄｒｉｃｅｖａｒｉｅｔｉｅｓｈａｓａｌｒｅａｄｙｂｅｅｎａｖａｉｌａｂｌｅｉｎＣｈｉｎａｓｉｎｃｅ1976.Ｉｎｒｅ…