油菜CMS育性不稳定的研究进展

受遗传因素和温度、光照、土壤肥力等环境因素的影响,油菜CMS的不育性状表现不稳定,不育度降低,出现少量或微量花粉,微粉在形态和功能上与正常花粉都有区别;油菜CMS育性的不稳定不但加大了不育系选育难度,而且会降低杂交种的纯度,影响杂种优势的利用;可通过大量筛选保持系,选择第二保持系,选育细胞核加细胞质不育系,利用化学杀雄剂,控制制种环境措施等来减少和消除不育系微粉的影响。关健词:油菜CMS;育性不稳定;进展     

甘蓝型油菜细胞质雄性不育系1193A的选育及分析

【目的】细胞质雄性不育系统是当前利用油菜杂种优势的主要途径,也是最重要的授粉控制系统之一,而利用远源杂交引入近源种胞质来获得异源细胞质雄性不育是发掘新型胞质雄性不育系和提高雄性不育育性稳定性的有效手段。【方法】本研究以新疆野生油菜与甘蓝型油菜湘油15号属间杂种后代为基础,通过多代回交育成了不育性稳定的油菜细胞质雄性不育系1993A。【结果】研究表明不育系1193A自交不结实,异交结实正常,具有典型的不育性状,恢保关系比较表明其与pol CMS具有不同的恢保关系,败育的时期主要发生在单核花粉期,在花药败育过程中绒毡层出现径向肥大和液泡化,挤压小孢子,最终导致花药败育。【结论】该油菜细胞质雄性不育系1993A不育性稳定彻底,与pol CMS是不同的细胞质雄性不育系。     

油菜细胞质雄性不育的分子机理及其应用研究进展

综述了油菜细胞质雄性不育分子机理的最新研究进展，着重介绍了不同胞质类型Ogu CMS、Pol CMS、nap CMS不育性与线粒体基因组DNA突变的相关性，利用线粒体DNA分子标记进行细胞质雄性不育性的鉴定与分类，并对利用生物技术改良油菜细胞质雄性不育系的前景进行了探讨。     

改良型Ogu-NWSUAF CMS油菜的生物学特征

【目的】分析细胞质雄性不育油菜Ogu-NWSUAF CMS与Ogu CMS油菜不育系的异同,并筛选其恢复系。【方法】比较了苗期、花期、成熟期Ogu-NWSUAF CMS和Ogu CMS油菜植株形态上的差异;以Ogu-NW-SUAF CMS为母本,以国内外130份油菜品种(系)为父本,测定Ogu-NWSUAF CMS与Ogu CMS油菜恢保关系的异同;采用石蜡切片法从细胞水平上研究二者花药败育时期的特征;利用位点特异PCR法,研究二者在分子水平上的差异。【结果】Ogu-NWSUAF CMS油菜叶色正常、蜜腺发育良好、雄蕊败育彻底、天然结实性好,其综合性状优于Ogu CMS油菜;Ogu-NWSUAF CMS和Ogu CMS油菜的恢保关系不同,鉴定出了2份Ogu-NWSUAF CMS油菜的恢复系;Ogu-NWSUAF CMS油菜花药发育受不育基因的影响较晚,能分化出4个花粉囊,小孢子败育于单核期;在Ogu-NWSUAF CMS油菜中能同时扩增出Ogu系统和Nap系统的特征片段。【结论】Ogu-NWSUAF CMS油菜克服了Ogu CMS油菜的黄化缺绿现象,雄蕊败育彻底,天然结实性更好,与Ogu CMS油菜的恢保关系不同,二者在细胞和分子水平上均存在差异。     

甘蓝型油菜雄性不育可育两用系选育成功

近年来,育种家们把克服优质所带来的油菜产量降低的希望主要寄托在杂种优势的利用上。目前,油菜杂种优势利用的主要途径是细胞质雄性不育和细胞核雄性不育。核不育两系因大田制种要拔掉50%的可育株,使其利用受到一定的限制。 我校从1982年开始了油菜细胞质雄性不育“三系”的研究与利用,杂交品系华杂2号已开始在生产上试种示范。但是,油菜细胞质雄性不育“三系”的育种程序复杂,育种周期较长,雄性不育系的繁殖成本较高,同时,象nap、波里玛和陕2A细胞质雄性不育存在着育性不稳定现象,即雄性不育在不同的条件下育性会发生变化(杨光圣、     

我国甘蓝型油菜隐性上位互作核不育三系的研究与利用

通过对我国甘蓝型油菜隐性上位互作核不育三系利用的遗传机理及杂种优势利用途径、甘蓝型油菜隐性上位互作核不育三系的选育途径、甘蓝型油菜隐性上位性核不育三系应用的优势、几个生产上主要应用的甘蓝型油菜隐性上位性核不育三系品种介绍以及甘蓝型油菜隐性上位性核不育三系应用存在的主要问题进行综述,为油菜育种工作者对我国甘蓝型油菜隐性核上位互作核不育三系研究的情况提供参考。     

甘蓝型油菜萝卜细胞质雄性不育恢复材料的创制

【目的】探讨外源萝卜恢复基因的导入途径与筛选方法,转育甘蓝型油菜萝卜细胞质雄性不育（Ogu CMS）恢复材料,为甘蓝型油菜Ogu CMS育种应用创造条件。【方法】以萝-蓝（Raphanobrassica,2n=58）为供体材料,利用嫁接克服远缘杂交生殖障碍导入外源恢复基因,对获得的属间杂种依次进行甘蓝型油菜性状、自（异）交结实性状以及恢复率稳定性状等特征特性强化筛选。【结果】育成一份甘蓝型油菜Ogu CMS纯合恢复材料CLR650,体细胞染色体数目为38-40条,减数分裂过程中部分细胞存在染色体落后及形成染色体桥等异常现象,但细胞异常对花粉正常形成没有明显影响,恢复株自交、测交均为100%可育。以基于Ogu CMS恢复基因（Rf0）设计的特异分子标记进行检测,证明该材料存在Ogu CMS恢复基因。以与之连锁其它萝卜分子标记分析比较,表明其萝卜片段长度短于国外同类恢复系R113。【结论】CLR650的育成为甘蓝型油菜Ogu CMS创制了新型恢复材料。     

属间体细胞杂交创建甘蓝型油菜细胞质雄性不育系及其鉴定

 利用原生质体融合技,获得了甘蓝型油菜品种中双4号与新疆野生油菜野油18的对称性体细胞杂种。杂种当代建成的6株植株中有2株雄性不育株。用中双4号做轮回亲本与不育株回交,不育株率随回交代数增加而升高,至BC3代大部分株系的不育株率接近100%,到BC4代不育性稳定,群体中无育性分离现象。用波里马CMS的恢复系和保持系与其测交,6个甘蓝型油菜品系均可保持该不育系的不育性,表明该雄性不育胞质与Pol不育胞质不同。     

白菜型油菜雄性不育材料的花药结构及遗传研究

白菜型油菜新型不育源的发现及研究是其杂种优势利用的重要基础工作。以笔者发现的白菜型油菜雄性不育材料0A193衍生系为材料,对其花药败育特征及遗传进行研究。结果表明,该不育材料育性受环境温度影响,早期低温条件下表现不育,后期温度升高其育性可得到恢复。育性转换前大部分花药发育止步于孢原细胞分化期,个别角隅能分化形成花粉囊,最终能产生花粉,大量药室不能正常开裂、花粉粘连无法散开,个别花药出现多花药合生、相邻花粉囊退化等现象;育性转换后,花药可以产生大量花粉。18个白菜型油菜和9个甘蓝型油菜的测交结果表明,该不育材料与Pol CMS有不同的恢保关系。遗传研究表明,该不育材料育性受细胞质和1对核基因控制。该白菜型不育材料的遗传分类,及在杂优育种中的利用价值有待深入研究。     

环境对白菜型油菜细胞质雄性不育的影响

通过人工遮光、自然光照、秋播和春播等处理,研究光照和温度对白菜型油菜(Brassica campestris)细胞质雄性不育(CMS)的影响。结果表明,光照对该CMS育性变化没有显著影响;积温和高温的共同作用是该CMS育性变化的主要影响因素。温度积累效应可能主要作用于不育花朵的雄蕊和花药。不同播期,不同的核背景对育性变化无影响,但对转变起始时间和所需天数有一定影响。     

Establishment and Identification of Cytoplasmic Male Sterility in Brassica napus by Intergeneric Somatic Hybridization

Exploitation of novel cytoplasmic male sterility(CMS)is a main approach for widening the cytoplasmic genetic background of hybrid oilseed rape and avoiding epidemic risk in oilseed rape production.In this study,symmetric somatic hybrids between Brassicanapus var.Zhongshuang4 and Sinapis arvensis(Yeyou18)were produced by protoplast fusion.Two of the six established hybrids were male sterile showing trace or no pollen release upon flowering with non-or slightly extended stamens.Using Zhongshuang4 as a recurrent parent to pollinate the male sterile plants,the ratio of male sterile plants increased with the number of backcrosses.As early as in BC3 generation,most of the sterile families had nearly 100%sterile plants.Up to BC4 generation,the male sterility became stable and no fertility segregation was observed.All F1 progenies from tested crosses using restorer and maintainer lines of Polima CMS were 100%sterile,indicating that the established CMS by somatic hybridization is different from Polima CMS.The origin of the cytoplasm and potential use of this hovel CMS in oilseed rape breeding were discussed.Key wotds:Oilseed rape,Protoplast fusion,Cytoplasmic male sterility,Sinapis arvensis     

植物细胞质雄性不育与线粒体基因组的分子生物学研究进展

本文综述了植物细胞质雄性不育和线粒体基因组基因及其表达产物的分子生物学研究进展。对细胞质雄性不育遗传因子的细胞器定位、线粒体基因组嵌合基因及其表达产物与细胞质雄性不育的产生的关系、育性恢复基因对线粒体嵌合基因表达的影响、线粒体质粒和RNA 编辑对细胞质雄性不育的影响等细胞质雄性不育的分子生物学研究进展进行了讨论。     

两个新选玉米雄性不育材料的初步鉴定和分析

通过不育稳定性、恢复专效性以及分子特异性分析,对两个新选玉米不育材料"R1"和"R2"进行初步鉴定。结果表明,这两个不育材料均为可遗传的细胞质雄性不育,不育性表现稳定,且能被"恢313"保持,被"自凤1"恢复,特异PCR扩增的带型与C组细胞质雄性不育一致。初步判断这两个不育材料均属于C组细胞质雄性不育。但因它们的恢复系和保持系不尽相同,推测可能属于不同的C亚组。根据恢复株自交F2的分离比例,推断"R1"的育性恢复受2对或3对基因控制,而"R2"的育性恢复受1对显性基因控制。     

植物细胞质雄性不育和育性恢复基因调控机制研究进展

为了了解细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility, CMS)通过影响相关基因导致植株雄性不育,细胞核育性恢复基因如何作用于不育基因并使育性恢复。本文综述了有关细胞质雄性不育的作用机制、作用模型、育性恢复调控机制及恢复基因在转录和翻译水平上起作用的研究。指出了细胞质雄性不育因受到多种因素影响而研究不明确,CMS/Rf作用模型在线粒体上的逆行调节信号不确定的问题,在有些农作物的研究上停止不前的现状。因此,提出了未来可以从机制研究和构建更多不育系研究的建议,有助于加强对细胞质雄性不育及其育性恢复调控机制方面的认识,将更好的指导对CMS/Rf遗传调控机理的研究,使细胞质雄性不育在杂种优势遗传育种中发挥更好的作用。     

水稻核质互作雄性恢复基因研究进展

水稻细胞质雄性不育性与育性恢复一直是分子生物学的研究热点。综述了水稻恢复基因的研究进展,即恢复基因的来源、定位、克隆以及恢复基因的恢复机理,并对今后的研究进行讨论。     

洋葱CMS-T型育性分子标记的筛选与鉴定

为筛选便于鉴定洋葱细胞质雄性不育类型及育性相关基因型的分子标记,采用cob(s)、cob(n)、orfA501、Cpp1和orf725共5个与CMS相关分子标记,jnurf13、AcSKP1、DNF-566、RNS-357、OPT和PsaO共6个与育性Ms位点相关分子标记分别对洋葱CMS类型和育性基因型筛选与鉴定。在洋葱不育类型分子标记鉴定中,Cpp1标记不适合本材料CMS分类,cob(s)、cob(n)和orfA501 3个标记联合鉴定洋葱CMS-T类型,筛选出orf725标记适合区分不育株及其不育类型;在34份洋葱育性相关基因型鉴定中,DNF-566、RNS-357、OPT和PsaO4个标记鉴定结果与表型不一致,筛选出jnurf13和AcSKP1 2个分子标记能够鉴定洋葱保持系基因型msms、不育系基因型msms、育性恢复基因型MsMs及杂合子(Msms)。结果表明洋葱CMS-T材料由单核基因Ms位点控制,并且首次报道AcSKP1标记用于CMS-T材料验证,但AcSKP1标记采用混合PCR,鉴定成本相对较高。所以,orf725和jnurf13标记适合田间筛选洋葱不育株类型和育性相关基因型。     

Inheritance of Fertility Restoration for Cytoplasmic Male Sterility in a New Gossypium barbadense Restorer

In order to clarify inheritance mechanism of fertility restoration for cytoplasmic male sterility （CMS） in a new Gossypium barbadense restorer line Hai R which was found in the fertility test crossing of G. hirsutum CMS lines with G. barbadense germplasms. 23 fertility segregation populations of F2 and backcross were used to analyze the inheritance of fertility restoring gene（s） of Hai R. The result showed that Hai R had one major dominant gene （RfB） to control the CMS fertility restoration and this fertility restoration gene functioned at the sporophytic level. The sterile cytoplasm background might not only influence the transmission rate of male gamete but also that of female gamete when the restorer gene was recessive. It could be deduced that this fertility restoration gene might come from G. harknessii cotton, Hai R is of value in the application of cotton interspecific hybrid breeding.     

D~2型细胞质雄性不育小麦绒毡层细胞程序化死亡与活性氧代谢

【目的】D2型细胞质是细胞质雄性不育小麦(cytoplasmic male sterility,CMS)的重要胞质来源,深入研究其败育机理对小麦杂种优势利用具有重要价值。【方法】以3种同核异质D2型细胞质雄性不育小麦Va87B1-706A、C687B1-706A、Ju87B1-706A及其相应保持系706B为试材,通过体式显微镜和DAPI染色分别在四分体时期、单核早期、单核晚期、二核期和三核期观察小麦花药的外形和小孢子发育的形态;利用扫描电镜和KI-I2染色分析三核期花药外皮层、内皮层、乌氏体和花粉粒的表型及败育特点;采用石蜡切片和DNA ladder的技术观察不同发育时期D2型不育系和保持系小麦花药绒毡层细胞形态变化特征以及绒毡层细胞程序化死亡(programmed cell death,PCD)的过程;测定花药发育过程中活性氧(reactive oxygen species,ROS)的含量,超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(hydrogen peroxidase,CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GPX)的活性以及非酶物质还原型抗坏血酸(ascorbic acid,AsA)和谷胱甘肽(glutathione,GSH)的含量变化;同时利用RT-PCR技术对部分抗氧化酶相关基因的表达模式进行分析。【结果】与保持系706B比较,3种D2型细胞质雄性不育小麦在三核期均表现出外皮层表皮褶皱、乌氏体排列稀疏散乱以及小孢子皱缩、表皮粗糙和萌发孔闭合的不育特征,败育类型为典败和染败;自单核晚期开始3种不育小麦的小孢子发生紊乱;石蜡切片观察绒毡层细胞的变化,发现不育系均比保持系延迟一个时期在二核期发生解体,并于三核期完全降解;进一步检测细胞凋亡DNA小片段发现3种不育系花药绒毡层的DNA损伤均起始于单核晚期,绒毡层PCD比保持系延迟一个时期启动,并且优先细胞学表型检测到凋亡;生理指标测定和定量分析的结果说明绒毡层细胞的延迟凋亡和小孢子的结构异常与不育系花药内活性氧的过度积累、抗氧化酶活性的异常变化、非酶促抗氧化物质的严重下调以及部分抗氧化酶相关基因在两系花药中表达水平的严重差异密切相关。【结论】D2型细胞质雄性不育小麦败育的关键时期是单核晚期,绒毡层PCD的延迟启动诱导了活性氧的过量积累,进一步破坏了抗氧化防御系统的平衡,进而造成绒毡层细胞形态异常,最终导致D2型细胞质雄性不育小麦的败育。     

细胞质雄性不育海岛棉恢复系恢复基因的遗传分析

 【目的】在陆地棉细胞质雄性不育系与海岛棉种质材料进行测恢筛选时,选得一个对不育有恢复力的海岛棉材料“海R”,本研究的目的是了解其育性恢复的遗传方式。【方法】构建23种不同的F2群体和回交群体,分析和明确恢复基因的遗传。【结果】“海R”恢复基因属孢子体遗传,由一个主效显性基因（RfB）控制。在恢复基因呈隐性时不育胞质不但对雄配子的传递有影响,而且对雌配子的传递也有影响。【结论】推测此海岛棉恢复系的育性恢复基因来源于哈克尼西棉基因组,在陆地棉与海岛棉的种间杂种优势利用中具有应用价值。