主要农作物细胞质雄性不育系育性恢复基因研究进展

提升作物产量、抗逆性和品质的主要手段之一是利用杂种优势,其中细胞质雄性不育/恢复(CMS/Rf)系统是应用最广的雄性不育系统。研究细胞质雄性不育系育性恢复机理是“三系”法选育的重要分子遗传学基础。目前,各个作物已经创制了不同类型的不育系。随着分子技术、基因组学和测序技术的深入,大量育性恢复基因已被定位,且部分已被克隆和功能鉴定。针对主要作物中恢复基因的遗传模式,分子标记定位、克隆及CMS/Rf系统在杂交育种中的应用进行了系统总结。希望本文能为今后恢复系分子标记辅助选育,或利用转基因、基因编辑手段创制新恢复系提供思路。     

植物CMS/Rf系统的基因克隆及其结构特征

细胞质雄性不育和恢复系统（CMS/Rf）在植物杂种优势利用中已被广泛应用。为阐明恢复基因在这一系统中的作用机理,众多研究者开展了恢复基因的定位和克隆研究。近年来,4个植物恢复基因的成功克隆有力地推动了这一研究领域的发展。本文综述了植物恢复基因的定位、克隆以及育性恢复分子机理的研究进展,并讨论了恢复基因在植物分子育种上的应用。     

植物细胞质雄性不育及其育性恢复的分子生物学研究进展

植物细胞质雄性不育（CMS）和恢复系统在作物杂交种子生产中具有重要的意义。综述了目前已发现的与植物CMS相关的线粒体DNA位点,育性恢复基因对CMS相关DNA位点表达的影响,育性恢复基因的分子标记定位、克隆,及育性恢复分子机理等方面的研究进展,并讨论了恢复基因在植物分子育种上的应用。     

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。     

植物细胞质雄性不育及育性恢复研究进展

植物细胞质雄性不育是一种广泛存在于高等植物中的母性遗传性状。细胞质雄性不育不仅为研究核质互作提供了良好材料,同时也是植物杂种优势利用的重要基础,其分子机理是目前研究的重点。多种研究证据表明,线粒体基因与细胞质雄性不育密切相关。随着分子生物学和分子遗传学的不断发展,许多植物的恢复基因已经被定位和克隆,进一步阐明了植物细胞质雄性不育和育性恢复的分子机理。本文综述了近几年植物中细胞质雄性不育和育性恢复相关基因的研究进展,并探讨了细胞质雄性不育/育性恢复系统在育种方面的应用。     

油菜细胞质雄性不育与育性恢复机理的研究进展

油菜细胞质雄性不育不仅是研究核质互作的理想材料,同时也是杂种优势利用的最有效方式之一。目前对油菜细胞质雄性不育的研究主要包括不育基因的来源、不育基因的结构特征、不育基因的作用机理以及育性恢复的分子机制等。对目前国际上主要的油菜细胞质雄性不育类型(pol CMS、nap CMS、kos CMS、ogu CMS和tour CMS)在分子水平上的研究进展进行了综述。包括线粒体不育基因相关区域的确定和结构特点,不育形成的分子机理以及恢复基因的定位和作用机制等。     

与油菜细胞质雄性不育相关的DNA位点和育性恢复基因的研究进展

细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility,CMS)在油菜杂交种子生产中具有重要的意义.文章主要从目前已发现的与油菜CMS相关的线粒体DNA位点,育性恢复基因对CMS相关DNA位点表达的影响,育性恢复基因的分子标记定位和育性恢复基因的克隆4个方面综述了近年来油菜CMS的研究进展.并就该领域今后的研究方向进行了探讨.     

红莲型杂交水稻的研究与发展

1972年,武汉大学科研人员以红芒野生稻为母本,与江西地方品种莲塘早父本杂交,在后代中发现了雄性不育株.再用莲塘早多代回交,于1974年获得了不育性稳定的株系,命名为红莲型细胞质雄性不育系(Honglian-type cytoplasmic male sterility,HL-CMS),莲塘早为其保持系,红莲型细胞质雄性不育水稻由此问世.与单核期花粉败育的野败型水稻不同,红莲型属于二核期配子败育类型,花粉碘染为圆败,是杂交水稻新质源.40年来,武汉大学科研人员将基础研究、应用研究和产业化紧密结合,促进了红莲型杂交水稻的发展.分子功能验证发现,不育系线粒体内一编码79个氨基酸的可读框OrfH79为HL-CMS不育基因,ORFH79蛋白破坏线粒体正常功能后导致花粉败育.遗传分析发现,HL-CMS为双基因恢复模式,进而克隆了恢复基因Rf5和Rf6.育性恢复机理研究表明,恢复基因RF5蛋白与GRP蛋白互作,组装成400~500kD的分子复合体作用于atp6-OrfH79 mRNA,从而恢复不育性.借助分子标记辅助选择技术,创制出新的CMS和多基因恢复水稻材料,并用于育种实践,选育出高产优质红莲型杂交水稻新组合红莲优6号、珞优8号和粤优9号等,相继通过了湖北省、广西省和农业部国家农作物品种审定委员会等审(认)定,构建的红莲型杂交水稻亲本繁殖提纯体系突破了产业化瓶颈.当前,红莲型杂交水稻在中国长江流域、华南稻区已大面积种植,在越南、印度尼西亚、马来西亚、孟加拉和菲律宾等东南亚国家也表现优异,展现出广阔的应用前景.     

大豆细胞质雄性不育恢复基因GmRf1的精细定位

目前大豆杂交育种主要依赖于以细胞质雄性不育(CMS,cytoplasmic male sterility)为基础的"三系"法,这其中恢复系的选育至关重要.恢复基因的有无和恢复能力的强弱主要通过被测恢复系与不育系测交后代F1的育性确定,既耗时又费力.若能定位和克隆恢复基因(Rf,restorer-of-fertility...     

水稻育性调控的分子遗传研究进展

杂交水稻为世界粮食安全做出了重要贡献。细胞质雄性不育和光/温敏不育分别是三系和两系杂交稻生产利用的遗传基础,而(亚)种间杂种不育则是杂交稻生产中要克服的主要技术瓶颈。因此,水稻育性调控是杂交水稻生产技术的关键,也是研究植物核质互作和物种生殖隔离等基础科学问题的重要模型。我国植物遗传学家在阐明杂交水稻育性调控的分子遗传基础领域做出了重要贡献。本文回顾了我国杂交水稻的发展历程,系统总结了杂交水稻生产涉及的细胞质雄性不育与恢复、光/温敏不育与育性转换、杂种不育与亲和性的遗传基础和分子作用机制,探讨了我国杂交水稻生产存在的问题,指明了水稻杂种优势利用的发展方向。     

植物细胞质雄性不育性与育性恢复的分子生物学研究进展

植物细胞质雄性不育性与育性恢复的分子机理一直是分子生物学的研究热点。文章综述了近十年来的主要研究进展。包括：1、线粒体不育相关区域的确定及其特点;2、不育相关区域的表达谱;3、产生细胞质雄性不育的可能机理;4、恢复基因的可能调控方式;5、恢复基因的遗传、定位及其特征等。拟兰芥、水稻等模式植物线粒体基因组测序工作已经完成,其有关生物学信息及后续研究将极大地推动植物细胞质雄性不育研究取得更快进展。     

植物胞质雄性不育及育性恢复的分子机制研究进展(综述)

本文从与雄性不育有关的线粒体基因引起雄性不育的机理、雄性不育育性恢复机制以及育性恢复基因的克隆等方面,介绍国内外对植物细胞质雄性不育分子机理的研究进展,并对今后的研究进行讨论。     

封面说明

正植物雄性不育(Male sterility)通常是指雄蕊不能产生正常有功能的花粉,但雌蕊发育正常可接受其他花粉而受精结实。植物雄性不育不仅是杂种优势利用的重要工具,也是研究植物生殖发育的关键材料。随着高通量测序技术的发展与完善,利用高通量测序技术从转录水平分析败育发生的机理,为植物生殖发育及雄蕊败育机理的解析提供丰富的数据信息。目前在水稻(Oryza sativa)、小麦(Triticum aestivum)、玉米(Zeamays)、棉花(Gossypium hirsutum)等20多个物种中,包括细胞质雄性不育(Cytoplasmic male sterility、CMS)、化学诱导雄性不育(Induced male sterility)、     

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。     

CCACA碱基序列是玉米CMS-S线粒体orf355-orf77转录本剪切识别位点

玉米S型细胞质雄性不育系（CMS-S）及其近等基因恢复系是研究核 质互作机制的重要遗传资源和理想模式体系．目前认为,CMS-S花粉败育是由其线粒体内细胞质不育基因orf355-orf77表达的毒性蛋白引起,而核育性恢复基因Rf3可通过引发orf355-orf77转录本的降解而解除其毒性作用,使花粉育性得以恢复．本研究采用Northern杂交和3′-RACE技术确定了orf355-orf77转录本的剪切位点,并发现在育性恢复的花粉中,orf355-orf77转录本被剪切成小片段之后聚合了poly(A)序列,推测这一过程加速了mRNA分子的降解,是育性恢复的关键环节．利用生物信息学方法分析了orf355-orf77转录本6个剪切位点的侧翼序列,发现在剪切位点下游10个碱基的位置均含有5′-CCACA-3′序列,推测该序列受到特定功能蛋白的识别,然后募集核酸内切酶对其进行剪切．研究结果可为揭示玉米CMS S育性恢复机理提供重要的理论依据．     

青花菜雄性不育系选育研究初报

以具有细胞质雄性不育基因的青花菜不育材料CMS94008为不育源,通过杂交和连续回交的方法选育出不育性稳定、经济性状良好的一批青花菜胞质雄性不育系,并以CMS92100、CMS93-2、CMS9905、CMS95234等不育材料及其转育父本为代表,对不育系的主要特征及农艺性状进行系统的观察鉴定。     

植物细胞质雄性不育

近年来国内外对植物细胞质雄性不育（cytoplasmic male sterility,CMS）在细胞学、生理生化及分子遗传学等方面的研究又取得了新的进展。特别是对育性恢复基因的定位、克隆的研究已取得一定突破,发现编码含保守PPR（pentatricopeptide repeat）模体蛋白的基因在多种植物中与育性恢复密切相关。     

WA型,BT型和D型水稻雄性不育系细胞质基因组翻译产物分析和研究

通过对ＷＡ型、ＢＴ型和Ｄ型水稻雄性不育系细胞质基因即线粒体基因组和叶绿体基因组翻译产物的分析,初步寻找出与雄性不育和育性恢复有关的调控基因产物。根据实验结果,讨论了水稻细胞质雄性不育及育性恢复机制,并提出了两种育性恢复假说。     

向日葵细胞质雄性不育系线粒体基因组atpA位点的研究

对21种向日葵细胞质雄性不育(CMS)品系的线粒体基因组atpA基因位点处的DNA分子变异进行了分析和研究。首次通过基因组DNA及mtDNA与一含有部分atpA基因和orf H522的4.1kb探针Southern分子杂交分析及mtDNA限制性内切酶图谱分析证明,在atpA基因位点区域有4种DNA序列存在于21种细胞质雄性不育品系中。首次指出在向日葵CMS品系中即使细胞质来源相同,不育基因却有多种存在形式,并通过实验结果推测了导致细胞质雄性不育的机理。