棉花细胞质雄性不育与育性恢复的研究与利用

对棉花细胞质雄性不育与育性恢复的研究现状进行了较为全面的综述。介绍了棉花细胞质雄性不育系、恢复系及“三系”杂种棉的选育进展,不育系花药的细胞学及其生理生化特征,细胞质雄性不育产生的分子机理,不育胞质对杂种一代的遗传效应。详细阐明了细胞质雄性不育恢复系的类型,育性恢复的遗传方式,育性恢复基因与育性增强基因之间的关系以及恢复基因的遗传定位。文中对“三系”杂种棉选育进展缓慢的原因进行了剖析,并从利用新的胞质不育类型选育优良不育系,聚合多个恢复基因和育性增强基因选育强恢复系,优化以蜜蜂为媒介的传粉体系等方面,探讨了“三系”杂种棉的发展对策。     

棉花核雄性不育系研究进展及应用

棉花核雄性不育系是由控制花粉正常育性的核基因发生突变而形成的不育系,因具有败育彻底、恢复源广泛、易于筛选高优势杂交组合的优点而被广泛应用于杂交种生产。但是,对棉花细胞核雄性不育机理研究却不多。为了更好地开展对细胞核雄性不育材料的研究,从形态学、细胞学、生理生化和分子基础等方面综述了棉花核雄性不育机理研究进展;分析了当前我国核雄性不育杂交棉应用状况;并提出了棉花核雄性不育机理研究发展方向。     

水稻(ORYZA SATIVA L.)不同类型杂种的雄性不育性及其遗传组成

本文分析了水稻(Oryzo sativa L.)不同类型杂种的雄性不育性,探讨了杂种的不同遗传组成与雄性不育性的关系。结果表明,用质核互作雄性不育系配制的杂种中,可以同时产生核核互作雄性不育性和质核互作雄性不育性。提出了F_1杂种的质核互作雄性不育性的育性恢复度的计算方法。根据杂种质核关系中存在的异源性,可以把杂种划分为三类:一元杂种、二元杂种和三元杂种。     

水稻雄性不育系的胚囊育性及其对异交结实的影响

以3个光温敏核不育系W7415S、安农S、培矮64S和4个质核互作雄性不育系珍汕97A(夜公胞质)、珍汕97A(野败胞质)、华农A(夜公胞质)和华农A(野败胞质)为材料,通过观察各不育系成熟胚囊结构,并对异交结实率进行调查,以明确水稻雄性不育系异交结实率是否与胚囊育性有关。结果表明：不同水稻雄性不育系的胚囊育性与异交结实率呈显著正相关;对于光温敏核不育系,胚囊育性受不育系遗传、环境以及两者互作的影响,不育期的胚囊育性比可育期低,可育期的胚囊育性接近早季质核互作不育系;对于质核互作不育系,胚囊育性主要受环境的影响,早季比晚季的胚囊育性低;光温敏核不育系的胚囊对环境的敏感度高于质核互作不育系,尤其是W7415S对环境的影响较为敏感。水稻雄性不育系的胚囊育性是影响其异交结实的重要因素,在选育不育系时需考虑胚囊育性及其对环境的敏感度。     

水稻雄性不育性及其分子标记辅助选择

综述了水稻质核互作雄性不育性及光温敏雄性不育性的遗传规律及分子标记辅助选择。质核互作雄育性由细胞质不育（Ｓ）和两对隐性细胞核基因控制,为孢子体不育的典败类型。光温敏核不育系,长日高温雄性不育,短日低温雄性可育,其不育性受两对隐怀基因控制,与细胞质无关,为孢子体不育的典败类型。ｐｍ１位于第７染色体,上与分子标记ＲＧ４７７的遗传距离３．５ｃＭ,下与ＲＧ５１１和ＲＺ２７２相距１５．０ｃＭ;ｐｍ２display     

萍乡显性核不育水稻与质核互作不育系的遗传关系研究

结果表明：萍乡显性不育水稻带有质核互作不育系的恢复基因,不同遗传背景的萍乡显性核不育水稻对质核互作不育系具有不同的恢保关系;萍乡显性核不育基因与质核互作不育基因是独立发生的。当质核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,能够掩盖萍乡显性核不育基因的育性表达。     

棉花细胞质雄性不育与育性恢复研究进展

棉花细胞质雄性不育在杂种优势的利用上具有重要的作用。利用棉花细胞质雄性不育和育性恢复系统突破了传统人工去雄杂交育种的瓶颈,为棉花杂交种制种的商业化推广展现了光明的前景。详细阐述了棉花细胞质不育系和恢复系遗传学的研究及利用,细胞质雄性不育相关线粒体基因、育性恢复基因相连锁分子标记的开发以及恢复基因的遗传精细定位,育性相关基因的克隆等方面的研究工作,提出了存在的问题,展望了今后工作的研究方向。     

高粱A_1型质核互作雄性不育性遗传的初步研究

<正> 以3197A为代表的高粱A_1型质核互作雄性不育系,引入我国已经30年了.它的引进,不仅使高粱成为我国首先在大面积生产上应用三系来利用杂种优势的作物,从而大幅度地提高了单产,更重要的是带动了其它作物的三系研究工作.因此,进行高粱A_1型质核互作雄性不育性的遗传研究,对高粱的遗传育种有着重要意义,对其它作物质核互作雄性不育性的研究也会产生一定的影响. 50年代至70年代国内外对高粱A_1型     

棉花CMS及其育性恢复基因的研究现状

利用作物杂种优势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,优良恢复系的准确选育至关重要。主要综述了棉花细胞质雄性不育种质及恢复系的利用、遗传方式、生理生化研究,育性恢复基因的遗传定位,棉花细胞质雄性不育及其育性恢复的分子生物学研究,以及棉花育性恢复基因的克隆和PPR基因家族的研究进展。     

棉花线粒体atp9基因的克隆和转录研究

以三系杂交棉胞质雄性不育系P30A、保持系P30B和恢复系Y18为材料,通过Tail-PCR从可育胞质获得线粒体atp9基因序列,并利用Northern blot分析了atp9基因在棉花幼蕾的的转录情况。结果显示:在三系中atp9基因均存一个0.5 kb的强杂交带和一个1.0 kb的弱杂交带,杂交结果无明显差异;三系中atp9基因编码区共有7个编辑位点,第7个编辑位点密码子由于编辑转变为终止密码子使翻译提前终止;atp9基因在保持系中幼蕾的编辑频率要明显低于不育系和恢复系;发现atp9基因的编辑与棉花胞质形式相关,而且不同的核背景也会影响编辑率,推测线粒体atp9基因与棉花的胞质雄性不育具有一定的相关性,但有待更进一步分析。     

玉米细胞质雄性不育与恢复基因研究进展

玉米作为我国重要的粮、饲两用作物在保障粮食安全,推动社会经济发展和提供工业能源等方面 扮演着关键的角色。细胞质雄性不育是高等植物中普遍存在的生物学现象,玉米细胞质雄性不育可以分为 T 型、 C 型与 S 型 3 种类型。不育基因来源于线粒体基因重排形成嵌合基因,新形成的嵌合基因对花药中小孢子的发 育产生危害导致败育的发生。恢复基因的存在可以消除不育基因的危害,使小孢子正常生长。由于不育基因为 线粒体基因,恢复基因为细胞核基因,对细胞质不育与恢复机理的研究同样是探究质 - 核互作关系的桥梁。同 时对雄性不育系的利用是玉米利用杂种优势的一个重要技术手段,玉米生产上利用细胞质雄性不育对于作物杂 种优势的利用、杂交种的制种都有重要意义,不但能够解放劳动力降低制种成本,而且提高了制种纯度增加产量。 对玉米细胞质雄性不育的分类、特征及近年来发现的玉米细胞质雄性不育基因与育性恢复基因进行概述,并探 讨了玉米细胞质雄性不育应用过程中的问题与发展前景,以其为细胞质雄性不育在生产上的推广利用提供参考。     

棉花细胞质雄性不育研究进展

棉花具有十分明显的杂种优势,棉花细胞质雄性不育在棉花杂种优势的利用上具有重要作用。利用棉花细胞质雄性不育和育性恢复系统突破传统人工去雄杂交育种的瓶颈,为棉花杂交种制种的商业化推广展现了光明的前景。综述了近年来棉花细胞质雄性不育在细胞学、生理生化、分子生物学和育性恢复4个方面的研究进展。详细阐明了棉花细胞质雄性不育小孢子败育时期及细胞学形态、生理生化指标研究、胞内基因组和核内恢复基因的分子生物学研究和获得理想恢复系的方法,并提出了研究中存在的主要问题,展望了今后工作的研究方向。     

棉花细胞质雄性不育的研究与利用

棉花具有十分明显的杂种优势。杂交棉通常比常规棉增产15%左右,而且在纤维品质、抗病、抗虫、抗逆境和光合效率等性状上也有明显改良。在棉花杂种优势的利用中,最重要的环节之一是杂交种子的生产（制种）。目前,杂交棉制种常有四条途径,人工去雄授粉法制种、化学杀雄法制种、利用核雄性不育的“两系法”制种和利用细胞质雄性不育的“三系法”制种。生产实践表明,利用棉花雄性不育既可简化制种又可节省成本,特别是利用棉花细胞质雄性不育系、保持系和恢复系的“三系法”制种,可较有效克服其他制种方法的一些缺点,是最有效的途径。为此,文章在阐述棉花杂种优势利用途径的基础上,重点综述棉花细胞质雄性不育的遗传学、细胞学和生理生化的特点;深入阐述不育细胞质对杂种F₁的正/负效应,并就如何培育强恢复系的问题,以培育转GST的强恢复系为例,探讨克服不育细胞质对杂种F₁负效应的可能机制;根据棉花为常异花授粉作物和花器具有虫媒花特征的特点,详细介绍三系杂交棉制种的亲本（不育系和恢复系）选配、地点选择和环境优化等条件,以及如何综合优化这些条件提高制种产量的关键技术。利用棉花细胞质雄性不育的“三系法”制种,与其他作物比较,在杂种优势利用中具有4个突出的优点：（1）不育系为无花粉不育类型,育性不受气候等环境的影响,可保证杂种的纯度;（2）棉花开花期长达3个月,不存在制种时花期不遇的现象,制种产量有保证;（3）棉花生态适应性广,育成的组合可在各地种植,种子产业化效益明显;（4）可利用种间（海岛棉与陆地棉间）杂种优势。可以预言,基于细胞质雄性不育的三系杂交棉是大有前途的,将是棉花杂种优势利用的主要途径。最后,就本领域的发展趋势,特别是在利用现代生物技术培育新的不育系和恢复系方面进行了初步探讨。     

Overview of the Study and Application of Cytoplasmic Male Sterility in Cotton

Cotton has significant heterosis. Hybrid cotton usually can increase production in lint yield by about 15% compared with conventional self-pollinated cultivars, and also can get obvious improvement in fiber quality, disease resistance, insect resistance, adversity resistance and photosynthetic efficiency. Among some links of cotton heterosis use, the most important link is the castration in the production of hybrid seeds. At present, there are four ways for the castration, such as hand emasculation, chemical male gametocide, nuclear male sterility and cytoplasmic male sterility (CMS). The production practice showed that use of cotton male sterility could not only simplify the hybrid seed production but also save the production cost on a commercial economic scale. In particular, the way of hybrid seed production by use of cotton CMS line, maintainer line and restorer line were the most effective way since it could overcome some disadvantages in the other ways. Therefore, in this paper, the study and application of the cotton CMS system in hybrid seed production were overviewed and some of problems currently limiting application were also addressed. At first, the genetic, cytological and biochemical characteristics of the cotton CMS were reviewed. Secondly, the positive/negative effects of sterile cytoplasm in hybrid F₁ were analyzed, and how to overcome these negative effects, such as pollen temperature sensitive and F₁ not expressing complete fertility, by developing strong restorer lines with a stronger ability for F₁ fertility restoration, was discussed in detail. For an example, transgenic strong restorer line could be developed by introducing the exogenous GST gene, which was assumed to have the function of enhancing pollen vitality, into some conventional restorer lines, and so that hybrids with higher heterosis could be produced by crossing this strong restorer with sterile lines. According to the characteristics of cotton as an often cross-pollination crop, this paper recommended in detail the key techniques of hybrid cotton seed production, such as rules of parent (sterile line and restorer line) selection, location selection and environment optimization for enriching native pollinators to produce more hybrid seeds. Then, the paper pointed out that compared with other crops, cotton hybrid seed production based on CMS system has four advantages in the cotton heterosis use: (1) The purity of hybrid seeds can be guaranteed because there is no pollen in anthers of cotton CMS line and its sterility is very stable and not affected by the climate and other environments; (2) The high yield of hybrid seed can be obtained since the long flowering period (about 3 months) of cotton does not result in the flowering asynchronism between sterile line and restorer line; (3) The wide ecological adaptability of cotton and the possibility of large-scale hybrid seed production will be benefited to popularize hybrid cotton; and (4) Interspecific heterosis between upland cotton (Gossypium hirsutum L.) and sea-island cotton (G. barbadense L.) can be used. It is predicted that the hybrid cotton production based on CMS system will be the main approach to utilize heterosis of cotton. Finally, the future works in study and application of CMS in cotton heterosis, especially in development of new sterile lines and restorer lines by use of modern biotechnology, was also discussed.     

杂交水稻亲本亲和性改良研究初报

[目的]对广西杂交水稻亲本进行亲和性改良,使之携带广亲和基因,为水稻亚种间杂种优势利用奠定理论依据,为水稻育种提供种质资源.[方法]通过杂交把强广亲和基因S5n或f5导入广西主栽杂交水稻亲本中,经过复交、回交和连续多年自交获得一批亲和性改良株系.利用籼稻和粳稻对改良株系进行亲和性鉴定.将亲和性改良株系与目前生产上常用的不育系测交,测定其育性及其配合力.[结果]10份亲和性改良株系均具有广亲和性,其中NL3和NL4属于广亲和保持株系,NL1、NL2、NL5和NL7属于广亲和恢复株系,NL1和NL2的恢复力较强,各个性状的一般配合力和特殊配合力效应较高.NL6、NL9和NL10对不育系盟A保持不育,但可以恢复龙特浦A、博A和广信A的育性,恢复力较弱;NL8对不育系广信A保持,但可恢复盟A、博A和龙特浦A的育性,恢复力较弱.[结论]广亲和保持株系NL3和NL4可转育出广亲和不育系,广亲和恢复株系NL1和NL2可与本课题组培育的有粳稻血缘的不育系组配,有望获得杂种优势强的新组合.     

利用花药相关基因及启动子创制雄性不育种质研究进展

杂种优势利用是大幅度提高作物产量、改良作物品质的有效途径,而作物雄性不育及优良的育性恢复种质是利用杂种优势的关键因素。为此,综述了近年来有关花药发育重要基因克隆和功能验证研究方面的重要成果,以及运用植物遗传转化工程创制植物雄性不育种质的进展。同时讨论了利用转基因技术创制作物雄性不育系、恢复系和保持系的技术策略,并对利用植物遗传转化技术创制植物杂种优势利用中"三系"种质的现状进行了分析和展望。     

甘蓝型油菜CMS不育系L160A的遗传分析

对新近选育的甘蓝型油菜CMS不育系L160A育性的遗传特点,L160A与pol细胞质不育系和陕2A不育系的关系以及L160A的恢复系L160R-1与恢复系L17C,湖南花叶恢,垦C1恢复基因的等位性进行了分析,结果表明：L160A不育性的遗传由一对隐性基因控制,同时受到其他微效基因的修饰;其恢保关系与pol细胞质不育系L17A,湘矮A和不育系陕2A是一致的,L160A的恢复系L160R-1与L17A的恢复系L17C和湘矮A的恢复系湖南花叶恢的恢复基因是等位的,而与陕2A的恢复系垦C1的恢复基因是否具有等位性,还有待于进一步从分子生物学的角度利用分子标记进行研究。     

水稻亚亚种间杂种优势利用的探讨

将水稻中粳株系“02428”与籼型恢复系中间材料杂交，育成了几个含50％粳稻血缘的新恢复系。它们与籼型不育系配制的亚亚种间杂交稻，一般具有明显的大穗优势，每穗总粒数可达200粒以上，且结实率正常，生育期适中，只是分蘖力较弱。与显性早熟不育系“早显A”配制的杂交组合，穗粒数明显多于籼型迟熟组合汕优63和早熟组合汕窄8号；尽管生育期比汕窄8号短1．7－6．0天，但产量却高13．7－32．1％，且不低于汕优63。本文还考察了这些恢复系之F1代杂种优势的表现特点，粗略估计了其主要性状一般配合力相对效应值，讨论了亚亚种间杂种优势利用中的有关问题。     

高粱A_2细胞质雄性不育恢复基因的SSR标记分析

用SSR(Short Sequence Repeat,短序列重复)分子标记技术对高粱A2细胞质雄性不育(CMS)恢复基因进行了分析,结果表明对A2CMS的育性恢复表现为基因多位点的独立作用。在三个高粱杂交组合A2V4×1383-2、A2V4×晋粱5号和A2Tx622×晋粱5号中,至少有3个不同的基因位点与A2CMS的育性恢复有关。恢复系核基因组中只要有一个显性位点的存在,与线粒体基因相互作用,便能够使育性得到恢复。SSR标记分析发现,在A2Tx622×晋粱5号和A2V4×晋粱5号的F2群体中,分别找到标记Xtxp65和Xtxp141与育性共分离,标记与恢复基因位点的遗传距离分别为9.1 cM和13.4 cM,分别位于高粱5号(SBI-05)和10号染色体(SBI-10)上。