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。     

从水稻同源三倍体中鉴定出无融合生殖种质TAR

水稻杂种优势的成功应用使水稻单产提高了20%,这主要得益于70年代初细胞质雄性不育系的发现和利用。但传统的三系法杂交水稻必须做到不育系、保持系、恢复系“三系”配套,选育程序和杂交种子生产环节较复杂,以致培育目标组合的周期长、效率低、推广环节多,同时种子成本高、价格贵[1]。80年代光敏核不育水稻以其“一系两用、配组自由”等优越性大有取代三系杂交水稻的趋势。但是,光敏核不育特性同时又受温度的调控,加之育性波动等缺陷使两系杂交水稻的研究和利用受到严重制约[2]。80年代后期,科技工作者开始探索利用无融合生殖固定水稻杂种优…     

三类雄性不育水稻花药和叶片中抗氧化酶活性变化

为进一步了解水稻雄性不育现象,调查了光温敏核质互作不育系‘2310SA’、光温敏核不育系‘2310S’和核质互作不育系‘2277A’三类水稻及正常粳稻在不同光温环境下穗发育后期花药和剑叶中超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶等抗氧化酶的活性及丙二醛的含量和光合速率的变化。结果表明,水稻花药比叶片对光温胁迫更敏感,不育与可育花药活性氧代谢方面有明显差异。不同类型的不育水稻败育生理不尽相同,光温环境变化对光温敏核不育水稻‘2310S’有更明显的胁迫性,其不育花粉发育后期,上述3种抗氧化酶不能协同作用,SOD活性高,POD活性低,膜脂过氧化程度高和时间提前。其他两类不育系中POD活性也稳定较低,显示其可能与水稻不育花粉的形成更相关,同时,不育水稻中光合速率较低。     

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。     

水稻的雄性不育性及其在杂种优势中的利用

雄性不育性是植物界存在的普遍现象,雄性不育系在水稻杂种优势利用中起着重要作用.我国水稻杂种优势的利用经历了"三系法""两系法"和"第三代"杂交水稻的发展历程,该历程的实质就是水稻雄性不育系种子生产技术体系的发展.本文综述了细胞质雄性不育系、两用核不育系和隐性核不育系在我国水稻杂种优势利用中的研究进展,展望了水稻雄性不育...     

水稻雄性不育一恢复基因的阈性状和剂量效应假说

杂交水稻不育一恢复基因的遗传行为比较复杂,现有的关于该方面研究的报道不足以解释杂交水稻不育一恢复基因的遗传机理。本文提出杂交水稻不育一恢复基因的阑性状和剂量效应假说,其主要论点有二：(1)恢复基因只有剂量效应,没有显隐性之分,一个品种恢复力的强弱依赖于该品种携带恢复基因的剂量;(2）不育一恢复这一性状属于闻性状,是核质互作的结果,当合子中恢复基因的剂量达到某rA值时,激活了不育系细胞质的育性,因此对于某一不育系来说,其相应的恢保关系可以分为三大类：没有恢复能力的L型品种,可作为保持系;具有完全恢复能力的H型品种,可以作为恢复系;具有部分恢复能力的M型品种。根据此假说得到的推论能够解释杂交水稻不育一恢复基因的遗传行为。     

水稻雄性不育一恢复基因的阈性状和剂量效应假说

杂交水稻不育一恢复基因的遗传行为比较复杂，现有的关于该方面研究的报道不足以解释杂交水稻不育一恢复基因的遗传机理。本文提出杂交水稻不育一恢复基因的阑性状和剂量效应假说，其主要论点有二：(1)恢复基因只有剂量效应，没有显隐性之分，一个品种恢复力的强弱依赖于该品种携带恢复基因的剂量；(2）不育一恢复这一性状属于闻性状，是核质互作的结果，当合子中恢复基因的剂量达到某rA值时，激活了不育系细胞质的育性，因此对于某一不育系来说，其相应的恢保关系可以分为三大类：没有恢复能力的L型品种，可作为保持系；具有完全恢复能力的H型品种，可以作为恢复系；具有部分恢复能力的M型品种。根据此假说得到的推论能够解释杂交水稻不育一恢复基因的遗传行为。     

二角山羊草细胞质小麦雄性不育系的育性特异性分析

利用大量小麦亲本材料和优良品种(系)与具有粘果、易变、偏凸和二角山羊草细胞质的小麦雄性不育系杂交,并对其杂交F1过氧化物同工酶进行了分析,结果表明：(1)二角山羊草细胞质与小麦核内的遗传物质组成两个不同的核质互作不育系统,粘、易、偏型不育系育性基本表现一致,而二角型不育系除了与前三种不育系具有相同的1BL／1RS保持系以外,对某些小麦近缘植物的杂交后代材料还表现出育性特异性。(2)粘、易、偏和二角型同核异质不育系5-1及其与V9125杂交F1过氧化物同工酶分析表明,粘、易、偏和二角型不育系5-1过氧化物同工酶带型基本表现一致,粘、易、偏不育系5-1与V9125杂交F1过氧化物同工酶带型基本表现一致,而二角型不育系5-1杂交F1过氧化物同工酶则表现出酶带减少变弱。     

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…     

利用生物技术创建主要作物雄性不育杂交育种和制种的技术体系

雄性不育技术在作物杂种优势利用和杂交种生产中发挥着重要作用。基于核质互作雄性不育的“三系法”与光温敏核不育的“两系法”已经在水稻等主要作物的杂交制种中获得了广泛应用,但是存在着资源利用效率低、育性不稳定、易受外界环境影响等诸多问题。近三十年来,利用生物技术创建不同类型的植物雄性不育系取得了一系列突破性进展。主要针对玉米、水稻、小麦三大作物的基因工程雄性不育技术的最新进展进行总结,特别详细地描述了本实验室最近研究创制的玉米多控不育技术体系,以期为相关研究和产业化应用提供技术参考。     

水稻光敏核不育系的选育

湖北光敏感核不育水稻的发现,为两系杂交稻奠定了基础。农垦58S为晚梗型,经济性状不理想,直接利用于生产较困难,必须将光敏核不育特性转育到优良的籼、粳品种中,选育出符合生产要求的光敏核不育系,才有生产利用价值。光周期诱导水稻雄性育性转换特性是由1—2对主效基因控制的,可以通过杂交转育。自八十年代以来,湖北和全国的水稻遗传育种学家开展了水稻光敏核不育系的选育,到1991年止,由农垦58S为源的通过省级以上鉴定的水稻光(温)敏核不育系18个,其中籼稻10个粳稻8个,由光、温敏核不育系配制的两系杂交稻组合开始用于生产。     

离体条件下核不育水稻突变为细胞质雄性不育

来源于水稻无花粉型核不育系南广占的体细胞无性系典败变异株NT1 和NT2经过多代回交已经转成类似野败型的核质互作雄性不育系。NT1和NT2 的恢保关系与野败型的一致, 即野败型的恢复系和保持系同样可作 NT1和NT2 的恢复系和保持系, NT1现已回交10代, 不育性能稳定。     

离体条件下核不育水稻突变为细胞质雄性不育

地水稻无花粉型核不育系南广占的体细胞无性系典败变异株ＮＴ１和ＮＴ２经过多代回交已经转成类似野败型的核质互作雄性不育系。ＮＴ１和ＮＴ２的恢保关系与野败型的一致,即野败型的恢复系和保持系同样可作ＮＴ１和ＮＴ２的恢复系和保持系,ＮＴ１现已回交１０代,不育性能稳定。     

离体条件下核不育水稻突变为细胞质雄性不育①

来源于水稻无花粉型核不育系南广占的体细胞无性系典败变异株NT1和NT2经过多代回交已经转成类似野败型的核质互作雄性不育系.NT1和NT2的恢保关系与野败型的一致,即野败型的恢复系和保持系同样可作NT1和NT2的恢复系和保持系,NT1现已回交10代,不育性能稳定.     

几个棉花核不育抗虫杂交种(F1)的抗虫性及经济性状分析

用两个不抗虫和一个抗虫的核不育系为母本,用抗虫品系为父本,配制3个杂交组合(GA×HB、GA5×R27、GA18×HB),研究分析杂交种的抗虫性、产量性状和纤维品质.结果表明3个杂交组合均高抗棉红铃虫,GA5×R27和GA18×HB以及GA×HB分别抗、中抗棉铃虫;3个组合的产量和纤维品质均优于对照.用核不育系作母本,特别是用抗虫核不育系作母本生产抗虫杂种,比用人工去雄生产杂种种子成本低,且有较好的抗虫性和丰产性,因而在棉花生产上具有更加广阔的应用前景.     

不育系培矮64S衍生的近等基因系的育性感温性及基因初定位研究

培矮64S是光敏核不育水稻农垦58S衍生出的应用面积最大、不育临界温度最低的不育系.但其不育临界温度高于温敏核不育系株1S,杂交制种也没有株1S安全.为了探究培矮64S育性感温的机制,选育不育临界温度更低、杂交制种更安全的不育系,本研究以培矮64S为母本与丰源B杂交,再以杂交后代的不育株与丰源B回交两次制备近等基因系,...     

高秆隐性e杂交水稻研究进展

本文综述利用eui基因来提高杂交水稻制种产量的设想与实践,以及通过直接辐射诱变方法育成高秆隐性恢复系和长穗颈不育系,继而育成e杂交水稻组合等方面的研究进展,提出了今后e杂交水稻的研究方向.     

水稻7种不同细胞质源滇型不育系间恢保关系研究

本研究选用7种细胞质源不同的滇型不育系为母本,10个常用品种或品系为父本,得到70个杂交组合.通过分析70个杂交后代的花粉可育度和自然结实率可知,这7个细胞质源不同的滇型不育系之间的保持关系基本一致;5个滇一型恢复系对这7个不育系的恢复能力差异较大.鉴于7种不同细胞质源不育系的保持关系相同,使转育同核异质不育系成为可能,从而为实现滇型杂交水稻细胞质多样化提供了实验依据.     

水稻CMS不育系细胞质遗传效应的研究进展

在三系杂交水稻生产中,不育系的细胞质对杂种一代的表现具有一定的效应。同一种不育细胞质对不同性状的效应是不同的;不同的不育细胞质对同一性状的效应也存在着差异;且对大多数性状表现为负向效应。可通过扩大不育细胞质源以选用优质细胞质或选用强优恢复系来减少或消除其负效应,培育同核异质的多胞质不育系来适应杂交水稻生产的需要。     

水稻CMS不育系细胞质遗传效应的研究进展

在三系杂交水稻生产中,不育系的细胞质对杂种一代的表现具有一定的效应。同一种不育细胞质对不同性状的效应是不同的;不同的不育细胞质对同一性状的效应也存在着差异;且对大多数性状表现为负向效应。可通过扩大不育细胞质源以选用优质细胞质或选用强优恢复系来减少或消除其负效应,培育同核异质的多胞质不育系来适应杂交水稻生产的需要。