雄性不育与三系配套

雄性不育雄性不育是指植物的雌性(雌蕊)正常,雄性(雄蕊)不正常,不能产生花粉或花粉败育的现象.雄性不育现象在植物中普遍存在,玉米、高粱、小麦、水稻、洋葱等作物中都有发现.玉米中有一种雄性不育的变异,植株在开花抽穗期,雄穗上的花药不能显示出来,整个植株不能开花散粉,其雌蕊的发育正常,能接受另一植株的花粉而结实.又如我国科技工作者发现的雄性败育的野生稻等.     

高温处理对高粱雄性不育系育性的影响

高粱雄性不育系植株被高温激发产生可育的黄花药的现象表明,这些植株本身已含有产生可育黄花药的物质和雄性可育基因的存在,但可能被调节因子所抑制。对花药的同工酶电泳分析得到了证明。雄性不育系的黄花药和白花药的酶谱,在单核花粉粒时期有与雄性可育系植株(保持系)相同形式的区带,当发育到三核花粉时期,白花药的某些区带消失,而黄花药则保留了与雄性可育系植株相同的区带。试验还指明了出现黄花药的临界温度为39—40℃和花粉母细胞时期为其对温度的敏感期。     

2012年第5期《遗传》封面说明

植物雄性不育是指植物不能产生具有正常生殖功能的雄配子,而雌性生殖器官正常可育的现象。雄性核不育在植物界中普遍存在,但基本上都是隐性的,显性核不育非常少见,迄今仅在10余种作物中发现了24例显性核不育材料。水稻中已发现5份显性核不育材料,其中只有"三明"显性核不育材料遗传稳定,基本不受环境影响。本研究利用一个     

对光周期敏感雄性核不育水稻的初步研究——修饰基因对光敏感雄性不育后代表现型值的影响

利用人工控制光周期程序(简称SPAC)处理或在北京自然长日下栽培,考察了15个群体的自交结实率和正常花粉率频率分布,得到了如下结果。 1.F_1的育性正常。F_1群体的表现型值呈双峰连续分布。分离出1个无法准确划分的“败育群”;2.在F_2的“败育群”或农垦58原种S群体内,雄性彻底败育的个体只是少数,其余多数个体败育不完全,表现型值各不相同,在低值端呈连续分布;3.由F_1选出的光敏感雄性不育单株繁衍来的F_4家系群体,其表现型值依然分离,在低值端呈连续分布。雄性完全败育个体的比例在各家系、株系、甚至同一株系内的植株间存在差别;4.仅F_4家系群体中的1个株系。农垦58S或鄂宜105S群体内表现型值基本一致,雄性彻底败育了。作者认为,连续分布是水稻光敏感雄性不育初级群体表现型值分布的普遍形式。它多半产生于修饰基因分离、重组造成的基因型值的连续变异。     

水稻亚种间杂种是否存在雌性不育？

水稻亚种间杂种不育性是一种普遍现象,但其遗传基础复杂。目前在亚种间杂种不育遗传上,不同研究的结论不尽一致,即使对亚种间杂种不育性主要表现为雄性不育还是雌性不育也存在争论。本对证明水稻亚种间杂种存在和不存在雌性不育的研究进行了综述与分析。从中可以看出无论是认为水稻亚种间杂种不育性表现为雄性不育还是雌性不育的结论都有一定的片面性,尤其是Sano证明基因座S－5不存在的研究存在较大的缺陷。因此,水稻亚种间杂种雌雄配子败育对小穗育性影响的大小有待进一步研究。     

异源六倍体水稻AACCDD和三倍体水稻ACD生殖特性的细胞胚胎学研究

利用异源多倍体杂种优势是多倍体水稻研究的第三阶段,但异源多倍体杂种常常不育。为明确其不育特点,本文以本实验室通过远缘杂交获得的栽培稻（AA）品种DTS137和高秆野生稻O．alta（CCDD）的杂种三倍体ACD和加倍形成的六倍体AACCDD为材料,分别对其花粉和胚囊发育过程进行石蜡切片观察,发现3x与6x之间以及6x雌性和雄性生殖方式和前途具有明显的不同：（1）异源三倍体ACD水稻杂种花粉败育彻底,败育发生在小孢子母细胞时期,绒毡层细胞提前解体：大孢子母细胞不能进行减数分裂,与周围的珠心组织一起发生解体,雌性完全败育。（2）异源六倍体水稻杂种（AACCDD）的雄性败育发生在小孢子母细胞减数分裂的细线期,此期小孢子母细胞发育停滞,随后解体;而雌性器官的发育基本正常。推测异源六倍体杂种的不育性与不同基因组间存在着部分核质不亲和性有关。据此,为了克服六倍体水稻AACCDD的不育性和验证该杂种雌性可育的结论,以栽培稻（AA）的PMeS二倍体品系HN2026．2x为父本与之杂交,通过胚挽救成功获得回交杂种BC1F1植株,经根尖染色体鉴定为2n=4x=48,系由AACD组成。虽然该异源三基四倍体是不育的,但为随后的染色体加倍创造AAAACCDD同源异源八倍体,进而获得结实的同源异源多倍体杂种打下了良好的基础。     

小麦中雄性不育同源序列的分离、鉴定及表达分析

利用拟南芥中已克隆的雄性核不育基因MS2和水稻中假定雄性不育蛋白的保守区域,设计一对简并引物,并在太谷核不育小麦可育株及不育株花药中进行扩增,得到了一条134bp的片段。以该片段为基础,通过电子延伸得到一个长为1604bp的序列,该序列编码的氨基酸包含一段由200个氨基酸组成的雄性不育保守区。RT-PCR结果表明,该雄性不育同源序列只在小麦可育花药中表达,而在小麦败育花药、叶片和根中不表达,说明该雄性不育同源序列为花药发育特异基因。     

水稻光感雄性核不育基因的研究与利用

导致植物雄性不育的原因十分复杂,既有基因的作用,也有染色体畸变,细胞质因子以及不利环境因素的影响,但光周期与育性相关性只在极少数植物中有过报道。1973年,湖北省石明松等人在单季晚粳稻农垦58中发现了一株天然雄性败育株。这一天然不育株在长日照下表现为不育,短日照下则表现为可育,首次发现了水稻雄性不育性同光周期之间的关系,这种不育性基因已被有关专家命名为“光感雄性核不育基因”。光照实验表明这一自然突变不育株在长光照下表现为不育,在短光照下则表现为可育。温度对不育度的影响不显著,因此可以排除温度对这种不育特性的影响,即排除“温敏”的可能性。进一步实验指出,抽穗期前15天的日照时数与结实率的相关性达极显著水平,表明     

具野稻细胞质的胞质型雄性不育系的体细胞克隆变异 I.IR66707A及IR69700A体细胞克隆变异的类型

水稻雄性不育系IR66707A及IR69700A来自国际水稻所（IRRI）,它们的不育性只能保持而不能被恢复,属于胞质型雄性不育。以这两个不育系以及它们与正常品种的杂种F1为供体,经离体培养,区获得了136个体细胞克隆。在R1代中发现了三个类型的突变或变异,即：可育突变、雄性不和雌雄性均不育的变异。这一类型的可育突变有两例,其R2的可育与不可育（出现分离）之比为3：1,证实为显性单基因突变。第二类型的雄性不育又可分为两种：第一种是不育性可被恢复的,与供体不能系完全不同,其中一部分克隆的不育性不能被保持但可因环境的改变而转换为可育,另一部分克隆的不能性不受环境因素的影响（不具转换能力）,但其不育性既可恢复又可不完全保持（即F1的育性尚有分离）。第二种是不育性不能被恢复,与供体相似。育性不具转换能力的突变可望培育成为核质互作型雄性不育系,而育性可转换的突变则可望培育成为两系杂交稻中的两用核不育系。     

基因工程雄性不育烟草及其温度敏感性

将含有抗溴苯腈基因bxn和雄性不育基因的重组载体pTA29-Barnase/bxn导入农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)后转化烟草(Nicotiana tabacum L.),得到33个转基因植株。在27℃/23℃培养的16株中,有7株表现部分不育,另9株全部可育。而在20℃/15℃培养的17株中,12株表现不育,5株表现部分不育。部分不育的植株上同时开放可育花朵和不育花朵,不过其中的不育花朵中的花粉萌发活力很低。将在20℃/15℃条件下表现不育的12个不育株从20℃/15℃温室移至27℃/23℃温室后30d左右,其中9株表现程度不同的育性恢复现象:5株表现部分可育,另4株表现完全可育;但仍有3株表现雄性不育。雄性不育花朵的花丝变短,花药皱瘪,不散粉。细胞学观察证明,转基因植株的花药绒毡层降解提早于四分体时期,至单核小孢子时期降解殆尽。     

水稻与大黍不对称体细胞杂交再生植株

采用PEG(聚乙二醇)融合法,诱导水稻(Oryza sativa L.)原生质体与无融合生殖大黍(Panicummaximum Jacq.)原生质体融合,经过融合体筛选、培养,成功地获得了再生植株并移栽成活。在融合前,水稻原生质体经过2.5mmol/L碘乙酰胺(IOA)在室温(22～25℃)条件下处理15min,大黍原生质体经过60Kr软X射线照射处理。对获得的28株融合再生植株进行初步检查发现,在花器官形态、结构及生殖特性上与对照亲本水稻植株有显著的差异,出现多花药(一朵颖花具7～11枚甚至13枝花药)、多胚珠(1个子房内有2～3个胚珠)及“多胚囊”(1个胚珠内有2个以上类似胚囊的结构)等现象。雌、雄性育性显著降低或完全不育,仅有5株能够少量结实,I-KI溶液着色的花粉从0至68％不等。细胞胚胎学检查表明不能结实的植株雌性均不育,即不能分化出正常的胚囊结构。     

光敏核不育水稻短日照植株的雄性器官和育性异常

采用形态学方法比较观察了 10个水稻 (OryzasatavaL .)雄性核不育系的雄性器官的发育状况 :1)雄性核不育系短日照植株的自交结实率和花粉可育度均显著低于对照 ;2 )程度不同地存在花药开裂和散粉障碍 ,有多寡不等的柱头无任何花粉附着 ,且附着在不育系柱头上的花粉萌发力弱 ;3)胚囊发育状况及异交结实率均未见异常。说明光敏核不育水稻短日照植株自交结实率低下乃因雄性核不育基因表达所致。     

水稻OsMS2基因在花药发育中的功能分析

拟南芥MS2(MALE STERILITY 2)是一个调控花药花粉发育的关键基因。水稻OsMS2(Os03g07140)基因与拟南芥MS2的序列具有高度同源性。利用RNA干扰技术研究OsMS2基因在水稻花药发育过程中的功能。与野生型水稻相比, 转基因 植株营养生长阶段正常, 但雄性育性降低。转基因植株雄性育性降低与RNA干扰引起的OsMS2基因表达水平降低有关。进一步对转基因植株花药进行细胞学观察, 结果表明OsMS2基因表达水平的降低导致绒毡层细胞退化延迟, 小孢子壁的形成出现异常。扫描电镜观察结果显示, 小孢子壁光滑, 不能形成正常的外壁。以上结果表明OsMS2基因在水稻花药发育过程中起重要作用。     

水稻OsMS2基因在花药发育中的功能分析

拟南芥MS2（MALE STERILITY2）是一个调控花药花粉发育的关键基因。水稻OsMS2（Os03g07140）基因与拟南芥MS2的序列具有高度同源性。利用RNA干扰技术研究OsMS2基因在水稻花药发育过程中的功能。与野生型水稻相比,转基因植株营养生长阶段正常,但雄性育性降低。转基因植株雄性育性降低与RNA干扰引起的OsMS2基因表达水平降低有关。进一步对转基因植株花药进行细胞学观察,结果表明OsMS2基因表达水平的降低导致绒毡层细胞退化延迟,小孢子壁的形成出现异常。扫描电镜观察结果显示,小孢子壁光滑,不能形成正常的外壁。以上结果表明OsMS2基因在水稻花药发育过程中起重要作用。     

水稻DsMS2基因在花药发育中的功能分析

拟南芥MS2（MALE STERILITY2）是一个调控花药花粉发育的关键基因。水稻OsMS2（Os03g07140）基因与拟南芥MS2的序列具有高度同源性。利用RNA干扰技术研究OsMS2基因在水稻花药发育过程中的功能。与野生型水稻相比,转基因植株营养生长阶段正常,但雄性育性降低。转基因植株雄性育性降低与RNA干扰引起的OsMS2基因表达水平降低有关。进一步对转基因植株花药进行细胞学观察,结果表明OsMS2基因表达水平的降低导致绒毡层细胞退化延迟,小孢子壁的形成出现异常。扫描电镜观察结果显示,小孢子壁光滑,不能形成正常的外壁。以上结果表明OsMS2基因在水稻花药发育过程中起重要作用。     

水稻离体育性变异研究

对野败型不育系珍汕97A、保持系珍汕97B、恢复系IR24、IR26、泰引1号、明恢63、红莲型不育系红源A、包台型不育系包源A、光敏核不育系农垦58s、温敏核不育系W6154s等10个水稻材料的幼穗在不同的培养基上培养、再生植株及对其后代进行育性鉴定,探讨了体细胞无性系变异中雄性不育突变发生的机率以及影响离体筛选雄性不育变异体的因素, 结果表明：在5个材料 (珍汕97B、红源A、包源A、W6154s和IR26)中共获得了29例雄性不育变异株, 其中R1代有24株, R2代有5株。在R1代, 共获得2*!368株再生植株, 雄性不育变异的频率为1.02%(0.96%～1.08％)。在珍汕97B和泰引1号R2代各发现一个株系分离出雄性不育和育性正常植株。出现不育株系的频率分别为2.22％和1.89％。水稻花粉败育类型可分为无花粉、典败、圆败和染败4种类型。同时, 还发现了不育花粉败育类型之间可以相互转换这一现象,在IR26和明恢63 R1代再生植株中, 各发现一株嵌合体。在泰引1号和珍汕97B R2代再生植株中分离出不育株。在影响离体筛选雄性不育变异体的因素中, 基因型的差异是主要的,在所试10个材料中,除农垦58s、IR24、泰引1号和珍汕97A,都有雄性不育变异株产生。外植体的脱分化对产生雄性不育变异是必需的, 在这一过程中,2,4-D起决定性的作用。随着继代时间的延长,发生雄性不育变异的频率也随之提高。雄性不育变异频率在R2代高于R1代。     

水稻亚种间杂种是否存在雌性不育?

水稻亚种间杂种不育性是一种普遍现象,但其遗传基础复杂.目前在亚种间杂种不育性遗传上,不同研究者的结论不尽一致,即使对亚种间杂种不育性主要表现为雄性不育还是雌性不育也存在争论.本文对证明水稻亚种间杂种存在和不存在雌性不育的研究进行了综述与分析,从中可以看出无论是认为水稻亚种间杂种不育性表现为雄性不育还是雌性不育的结论都有一定的片面性;尤其是Sano证明基因座S-5不存在的研究存在较大的缺陷.因此,水稻亚种间杂种雌雄配子败育对小穗育性影响的大小有待进一步研究。 Abstract:Hybrid sterility in the Fl populations of wide crosses in rice is a common phenomenon but the genetic basis of the sterility is complex.Whether male or female sterility is the main cause of the hybrid sterility remains controversial.This paper summarized the experiments which support or negate the existence of female sterility,analyzed the experimental ideas and inference methods of these experiments,especially Sano' s;and concluded that the conclusion that the hybrid sterility is only caused by male or female sterility is a one - sided view,therefore attention should be paid to the genetics of both female and male sterility.     

ADH在光敏感核不育水稻中反应特征的研究

乙醇脱氢酶(ADH)活性在湖北光敏感核不育水稻(HPGMR)幼穗发育的育性诱导阶段对光周期反应非常敏感。此时,在短日照或远红光处理的条件下,乙醇脱氢酶同工酶AdhII活性高,湖北光敏感核不育水稻原始不育株农垦58雄性可育;在长日照或红光间断长暗期的条件下,AdhII活性陡降,表现雄性不育。因此认为AdhII与湖北光敏感核不育水稻育性转换有关,可能是它参予了育性基因表达的调控作用。     

谷子显性雄性核不育基因的发现与利用

植物界的雄性不育现象绝大部分都是由隐 性雄性不育基因控制的。1978年我们在澳大利 亚谷和吐鲁番谷的杂交后代中发现一份雄性不 育材料。从1978-1984年7个世代的遗传表 现为：和400个谷子普通品种杂交,其不育株 自由授粉、其不育株和分离出来的可育株杂交、 和原父回交,F,就出现育性分离,不育与可育的 比率都为1：1;其可育株后代育性不分离;其不 育株自交子一代育性分离,不育与可育的比率 为3:1。如此证明,这份雄性不育材料的不育 性是受显性雄性不育基因控制的。     

水稻体细胞无性系R_1、R_2代中的雄性育性变异观察

通过水稻幼穗培养,１９９１－１９９２两年间,在５个品种（珍汕９７Ｂ、红源Ａ、包源Ａ、Ｗ６１５４ｓ,和南广占）中共获得了５０株雄性不育变异株,其中Ｒ_１代有４８株,Ｒ_２代有２株。在Ｒ１代,共获得５２６８株再生植株,雄性不育变异的平均频率为０．９１％（０．８３－１．０８％）;在Ｒ_２代（珍汕９７Ｂ）发生雄性不育变异的频率为２％。本文报道了多种花粉败育类型之间可以相互转变现象,此外不育和可育之间亦可以相互转变。对离体培养产生的雄性不育变异株用一批现有ＣＭＳ（Ｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃｍａｌｅｓｔｅｒｉｌｅ）不育系的典型保持系、恢复系进行测交,结果表明,Ｗ６１５４ｓ产生的雄性育性变异株仍保持核不育的特性;红源Ａ产生的雄性育性变异株有的可能是嵌合体,有的其败育花粉类型虽发生了变化,但其恢保关系并没有改变,有的则可能已转成类似ＷＡ型的不育材料;南广占产生的典败变异株,其恢保关系类似ＷＡ型,可能属核不育转成ＣＭＳ的首例发现。