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     

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。     

新版教材中问题解答3则

1　什么叫两系法杂交水稻我国是世界上第 1个将杂交优势应用于水稻生产的国家。袁隆平于 196 4年开始水稻杂交优势的应用研究 ,于 1973年实现籼型三系 (不育系、保持系和恢复系 )配套 ,而两系法杂交水稻中的不育系则是一种光敏型核雄性不育类型。所谓光敏型核雄性不育是指雄蕊育性对光照敏感 ,在夏季长日照下表现为雄性不育 ,在秋季短日照下雄性又可育。有研究表明 ,在短日照下光感核不育基因不表达 ,但在穗分化期的任何阶段给予长日照 ,该基因即可表达 ,只有从第 2次枝梗原始体分化期开始 ,持续给予长日照花粉才彻底败育 ,由此可见从第 2次…     

我国发现的几种作物核不育基因及其在遗传育种研究中的价值

我国发现小麦显性雄性不育基因之后,又在水稻、谷子、亚麻上发现了显性雄性不育基因,并且还发现一个隐性基因控制的光敏感核不育水稻。这些核不育材料是宝贵的自然资源,在遗传育种研究中有重要价值。一、显性核不育基因及其应用显性核不育突变是一种罕见的自然现象,迄今人们只在棉花、马铃薯、小麦、油菜、水稻、谷子、亚麻等少数作物上发现过。太谷核不育小麦的发现和研究工作的深入,使育种工作者对显性核不育基因重要性的认识空前地提高了,它启发人们有意识寻找和鉴定新的核不育材料。     

水稻温敏核不育突变体0A15-1的育性表现及遗传学研究

水稻细胞质型雄性不育系IR69700A的幼穗经离体培养,获得一个体细胞克隆突变体0A15-1。经短日照和低温处理表明,0A15-1具有在高温下不育和低温下转为可育的特性,是一例温敏不育突变体。花粉染色显示0A15-l属于典败型不育。通过与明恢63、优B和广陆矮等多个父本的杂交,其F2和BC1群体的育性分离比都揭示0A15-1的不育性状受一对隐性核基因控制,并且为孢子体型雄性不育。该新种质可以用于对相关温敏核不育基因进行分子标记及用于两系法生产杂交水稻。     

具野稻细胞质的胞质型雄性不育系的体细胞克隆变异II.体细胞克隆温敏核不育突变

在胞质型水稻雄性不育系IR66707A和IR69700A经离体培养而获得的136个体细胞克隆中,发现了温敏核不育突变5例。这类突变体在广州地区的自然气候下,早季至晚季前期表现为不育,晚季后期表现为可育。盛夏,在幼穗发育至花粉形成阶段对部分突变材料进行短日照处理,发现对短日照敏感的不育系农垦58S转换为可育,而供试的5例突变及另一对照培矮64S却与未经处理的材料一样仍表现为不育,表明它们的育性与日照长度的变化无关。在同一发育时期进行低温处理的结果显示,低温处理10d及10d以上者可发生育性转换,自交结实率在17.23%-42.19%之间,而未经处理的材料仍然表现不育,表明它们的育性转换与温度有关。以正常品种为父本与突变体杂交,F1全部为可育;F2可育与不育个体的分离比为3:1;以F1为父本与之测交,TF1代中可育与不育个体的分离比为1:1。遗传分析表明,这种温敏核不育突变为一对隐性核基因所控制。获得了由胞质型雄性不育变为胞核型雄性不育的突变体,这在体细胞克隆变异领域中是一种典型的突变。     

具野稻细胞质的胞质型雄性不育系的体细胞克隆变异Ⅱ.体细胞克隆温敏核不育突变

在胞质型水稻雄性不育系IR66707A和IR69700A经离体培养而获得的136个体细胞克隆中,发现了温敏核不育突变5例。这类突变体在广州地区的自然气候下,早季至晚季前期表现为不育,晚季后期表现为可育。盛夏,在幼穗发育至花粉形成阶段对部分突变材料进行短日照处理。发现对短日照敏感的不育系农垦58S转换为可育,而供试的5例突变及另一对照培矮64S却与未经处理的材料一样仍表现为不育,表明它们的育性与日照长度的变化无关,在同一发育时期进行低温处理的结果显示,低温处理10d及10d以上者可发生育性转换。自交结实率在17.23%-42.19%之间,而未经处理的材料仍然表现不育,表明它们的育性转换与温度有关,以正常品种为父本与突变体杂交,F1全部为可育;F2可育与不育个体的分离比为3：1,以F1为父本与之测交,TF1代中可育与不育具体的分离比为1：1。遗传分析表明,这种温敏核不育突变为一对隐性核基因所控制,获得了由胞质型雄性不育变为胞核型雄性不育的突变体。这在体细胞克隆变异领域中是一种典型的突变。     

水稻光温敏不育基因研究概况

光温敏雄性核不育水稻的花粉育性受日照长度或温度的调控,在长日、高温条件下表现不育,短日、低温条件下表现可育.水稻这一特性的发现使得人们可以利用其进行‘两系法'杂交稻育种来补充传统的‘三系法'杂交育种体系.水稻光温敏核不育基因的研究对于'两系法'杂交稻育种的利用研究至关重要.主要对光温敏核不育基因的遗传规律分析、基因的定位研究进展以及DAN分子标记在基因定位中的应用等方面进行了综述.     

水稻光(温)敏核不育系与核质互作不育系的遗传关系剖析

1991─1992年,分析了7个光(温)敏核不育系与15 个核质互作不育系杂交F1及部分F2植株在长日照和短日照条件下的育性表现,结果清楚地表明,有些光敏核不育系能够保持核质互作不育系的雄性不育性,有些光(温)敏核不育系则能够恢复或部分恢复; 有些光敏核不育系对某一核质互作不育系具有保持能力,对另一核质互作不育系则具有恢复能力; 并初步推测光(温)敏核不育基因与核质互作不育基因是独立发生的,当核质互作不育系中细胞质和细胞核的隐性不育基因一起作用时,能够掩盖光(温)敏不育基因及其育性恢复基因的表达。     

光敏胞质雄性不育小麦育性转换期叶片中NAD激酶和NADP磷酸酶的变化

由光敏感胞质雄性不育小麦育性转换敏感期叶片中NAD激酶和NAD磷酸酶的活性变化表明：在长光照（LD）处理下,光敏胞质雄性不育小麦（牡山羊草）白皮224在光敏感期,叶片中的NAD激酶总活性和钙调素非依赖性NAD激酶活性高于短日照处理。钙调素依赖NAD激酶则相反,在短日照（SD）条件下,其活性明显地高于LD处理。不育系在长日条件下钙调素依赖性和非依赖性NAD激酶活性的比例也发生了变化,其钙调素依赖性活性逐渐被钙调素非依赖性活性所取代。而可育系核供体白皮224在不同光照条件下,这类酶活性无明显的差异。至于NAD磷酸酶的活性变化,无论是光敏小麦成核供体白皮224在LD和SD下均呈下降趋势。     

不同光长诱导HPGMR过氧化物酶活性及同工酶的比较研究(简报)

湖北光敏感核不育水稻(Hubei Photo-period-Sensitive Genic Male-sterile Rice,简称HPGMR)经研究为光周期敏感的隐性雄性核不育遗传。短日照处理后用10 min红光或白光暗中断处理均起到长日不育的作用。这些特性不仅存生产上具有广泛利用的价值,而且在遗传学研究方面也具有重要的理论意义。为了探讨HPGMR的光诱导不育的机理,本文以HPGMR农垦58和正常可育农垦58(O.sativa,Japonica)为材料,对不同发育时期的幼穗和花药过氧化物酶活性及同工酶谱进行研究,试分析不同光长诱导下HPGMR过氧化物酶活性及同工酶谱的特征,结果简报如下:     

提高光敏感雄性不育水稻花粉单倍体育种效率及不育花粉植株育性转换特点的研

比较了（光敏 s/正常品种）F1及F2为供体亲本,对在花药培养时所获得的花粉植株中不育个体／全部花粉植株之比例的影响,结果表明,以F1为供体亲本,在所获得的二倍体花粉植株（A1）中,不育株（长日下）约占20％左右;而从F2分离的不育株为供体亲本,相应的比例为90％左右,对获得不育的花粉植株而言,供体亲本经过F2的选择,在花粉一代中可以提高育种效率3－4倍,指出,以培育光敏感雄性不育系为目的的花药培养,与一般育种之花药培养采用杂种F1为供体亲本不同,不仅应对杂种F2代在长日照条件下不育株的选择,而且应在短日照下对这种不育株作育性转换的双重选择,以这种个体作为花药培养的供体亲本,可以大大提高育种效率。在长日照下表现不育的花粉植株的育性转换具仍多样性,来自同一组合的不育花粉植株在晚造（短日照）条件下,其花粉有的染色,频率高且稳定;有的虽然可变 染色,但频率不高或不稳定或二者兼有;有些却一直不I－KI染色,或即使染色频率也在10％以下,这一结果与收集全国各地15个光敏核不育系在本所同期种植条件下的反应十分吻合,这说明通过花药培养,从特定的组合培育出所需要的光敏／光温互作或温敏型的核不育系的可能性是存在的。     

提高光敏感雄性不育水稻花粉单倍体育种效率及不育花粉植株育性转换特点的研究

比较了(光敏s/正常品种)F_1及F_2为供体亲本,对在花药培养时所获得的花粉植株中不育个体/全部花粉植株之比例的影响。结果表明,以F_1为供体亲本,在所获得的二倍体花粉植株(A_1)中,不育株(长日下)约占20%左右;而从F_2分离的不育株为供体亲本,相应的比例为90%左右。对获得不育的花粉植株而言,供体亲本经过F_2的选择,在花粉一代中可以提高育种效率3—4倍。指出,以培育光敏感雄性不育系为目的的花药培养,与一般育种之花药培养采用杂种F_1为供体亲本不同,不仅应对杂种F_2代在长日照条件下进行不育株的选择,而且应在短日照下对这种不育株作育性转换的双重选择。以这种个体作为花药培养的供体亲本,可以大大提高育种效率。 在长日照下表现不育的花粉植株的育性转换具多样性。来自同一组合的不育花粉植株在晚造(短日照)条件下,其花粉有的染色,频率高且稳定;有的虽然可变为染色,但频率不高或不稳定或二者兼有;有些却一直不为Ⅰ-KⅠ染色,或即使染色频率也在10%以下。这一结果与收集全国各地15个光敏核不育系在本昕同期种值条件下的反应十分吻合。这说明通过花药培养,从特定的组合培育出所需要的光敏/光温互作或温敏型的核不育系的可能性是存在的。     

湖北光敏感核不育水稻不育性的遗传规律

本文选用5个常规粳稻品种和3小光敏感核不育系与湖北光敏感核不育水稻农垦58S杂交,用花粉育性、套袋自交结实率、自然结实率和大田目测4种育性指标同时鉴定同一植株育性,观察分析杂种后代在长日下植株育性的表现。结果表明：光敏核不育水稻不育性的遗传行为表现为受1对隐性主基因控制,不同的遗传背景对不育性的遗传行为表现有不同程度的影响。     

在杂交作物分子育种中利用普通核雄性不育的几个可能途径

由一对隐性基因控制的普通核雄性不育性遗传方式能够满足对植物最佳雄性不育系选育的要求,是水稻等作物杂种优势利用的极好遗传工具。如果能解决其不育系繁殖问题,将优于现有的其他杂种优势利用方式。克隆出普通核雄性不育性的可育基因,通过叶绿体转化,将核雄性不育性可育基因向普通核雄性不育株细胞质转移,创造普通核雄性不育株的保持系;通过种子成熟后表达的启动子;和以位点特异性重组技术为基础的基因开关以及化学诱导启动子的利用,都可能繁殖出100％不育株率的普通核雄性不育系,创造普通核雄性不育性利用的新途径,对植物杂种优势利用产业有十分重要的意义。     

水稻三系在不同光周期条件下的生长和发育

本文用“矮优二号”和“南优二号”及其相应的不育系、保持系、恢复系和对照品种“珍珠矮”、“IR_(661)”为材料,研究了它们在三种不同光周期条件下——自然日照、短日照(10小时光照)和长日照(不断光照)的生长和发育。结果表明:杂交水稻的生育期,主要由父本(恢复系)所决定。恢复系的其他一些性状如株高、叶面积等均较母本(不育系)的遗传传递力强。杂交水稻“矮优二号”和“南优二号”与父本“IR_(24)”和对照品种“珍珠矮”、“IR_(661)”比较,优势显著,且在三种不同光周期条件下,都显示出产量高的优势,表明杂交水稻适应性广。     

水稻长日照开花因子Lfm1的图位克隆

开花期是水稻最重要的农艺性状之一,水稻的花期决定着水稻的地区适应性和最终产量。人工选择使水稻从短日照向长日照、低纬度向高纬度扩张,因此水稻已逐渐进化出适应长日照条件下的开花调控机制。目前,虽然鉴定了一些影响水稻长日照的开花基因如SDG724、RFT1、EHD4、DTH2,但是挖掘水稻长日照开花基因还十分有限。本研究通过筛选水稻突变体库,获得一批在长日照下花期有显著差异的突变体材料,其中一份突变体lfm1(late-flowering mutant1),在长日照条件下开花延迟,在短日照条件下开花时间正常。通过图位克隆,将Lfm1基因初定位至第8染色体端粒附近。进一步的精细定位将Lfm1基因定位于分子标记8-0.269和与8-0.283之间,范围为12 kb,该区域包括3个候选基因。经测序分析发现,在突变体lfm1中,LOC_Os08g01420基因的第六外显子2800处缺失9个碱基,突变体lfm1等位于已报道的突变体ehd3。在适度(中日照条件下,~12 h/12 h)的光照条件下,突变体lfm1表现为穗粒数增多,生育期略延长,具有应用于生产的潜力。Lfm1基因的克隆为培育适应不同生态区域的水稻材料提供了重要的基因资源。     

在杂交作物分子育种中利用普通核雄性不育的几个可能途径

由一对隐性基因控制的普通核雄性不育性遗传方式能够满足对植物最佳雄性不育系选育的要求,是水稻等作物杂种优势利用的极好遗传工具。如果能解决其不育系繁殖问题,将优于现有的其他杂种优势利用方式。克隆出普通核雄性不育性的可育基因,通过叶绿体转化,将核雄性不育性可育基因向普通核雄性不育株细胞质转移,创造普通核雄性不育株的保持系;通过种子成熟后表达的启动子;和以位点特异性重组技术为基础的基因开关以及化学诱导启动子的利用,都可能繁殖出100%不育株率的普通核雄性不育系,创造普通核雄性不育性利用的新途径,对植物杂种优势利用产业有十分重要的意义。     

湖北光周期敏感核不育水稻育性转换机理与利用的研究

我国杂交水稻在水稻育种方面处于世界领先地位,光敏核不育水稻的发现和研究是继杂交水稻之后的重大突破。湖北光周期敏感核不育水稻是在湖北沔阳由石明松首先发现的。科学基金于1984年重点资助了该项研究。短期内,对转育效果、两系杂交稻组合的配制和制种以及光敏核不育基因与广亲和基因重组的研究都有重大突破,获得1986年湖北省科技进步特     

甘蓝型油菜隐性细胞核雄性不育的研究及利用

甘蓝型油菜隐性细胞核雄性不育系育性稳定、无负效应、易转育且恢复源广,在油菜杂种优势利用中被广泛利用.目前我国主要利用的隐性细胞核雄性不育系有2类:双基因隐性细胞核雄性不育以及由2对基因互作控制的核不育类型.随着这2类不育系不育基因相继被克隆,人们对甘蓝型油菜细胞核雄性不育的分子作用机理已经有一定了解.本文综述了在甘蓝型油菜核不育分子机理的研究方面的进展,在此基础上提出了繁殖甘蓝型油菜核不育系全不育系群体可行的途径,展现了油菜细胞核雄性不育杂种优势利用广阔的前景.