小麦细胞质雄性不育机理的研究进展

文章就自然或人工诱导产生的小麦细胞质雄性不育的遗传学、细胞学、生理生化特征以及叶绿体和线粒体与ＷＣＭＳ的关系作了概述。“二型学说”解释小麦雄性不育更为合理，不同类型的不育系花粉败育的时期不同，核质生理生化，遗传的不协调，干扰了花粉正常生长发育的过程，从而导致花粉败育。     

温光敏核雄性不育小麦花药中保护酶活性的变化

为了揭示温光型核雄性不育小麦花粉败有的生化机制1，比较研究了温光型细胞核雄性不育小麦C49S的不育和可育花药在不同发育时期的超氧化物歧化酶（SOD），过氧化氢酶（CAT），过氧化物酶（POD）的活性丙二醛（MDA），可溶性蛋白质含量的变化。结果表明，温光型核雄不育小麦不育花药SOD活性在花粉母细胞减数分裂期至小孢子早期的下降速率是可育花药的4．34－4．35倍，在成熟花粉期，可育花药的活性比不育花药高1－2倍，不育花药的CAT活性从花粉母细胞到小孢子中期有一定程度的下降；发育早期，不育花药MDA含量极显著高于可育花药；在花药发育的整个过程中，不育花药的POD活性一直比同一发育时期的可育花药高；可育花药中的可溶性蛋白质含量显著高于不育花药。以上结果说明，温光型核雄不育小麦C49S在早播低温短日照条件下，花药中有机自由基酶保护系统遭到破坏，花药中膜酯过氧化作用加剧，生化代谢出现异常，是其花粉败育的重要原因。     

W6154S育性变化与温度关系的研究

温度是诱导Ｗ６１５４Ｓ育性转换的主要因素。在长沙地区不育与可育转换的临界日平均温度为２６．５℃；温度诱导育性转换的敏感期为花粉母细胞减数分裂期。当日平均温度高于２６．５℃时，花粉发育走向败育，表现为不育；在２４℃以下时，多数花粉发育正常，表现为可育；在２４～２６．５℃之间时，部分花粉发育正常，部分花粉走向败育，表现为部分可育。     

二系杂交水稻制繁种中利用标记辅助去杂技术

70年代中期以来 ,杂种优势的广泛利用一直是中国水稻增产的主要手段之一 (参见 :袁隆平 ,费马尼ＳＳ 杂交水稻研究与开发状况 ,杂交水稻 )。最近以来 ,其他亚洲国家也相继利用杂交水稻增产。然而 ,杂交水稻的单产水平似乎已达到顶点 ,难以进一步提高。在野败型细胞质雄性不育 (ＷＡ ＣＭＳ)成功运用于生产前后 ,许多细胞质雄性不育材料已被用来选育新一代细胞质雄性不育系 ,但至今无一如ＷＡ ＣＭＳ那么成功。应用于籼型杂交稻生产的细胞质雄性不育系 ,有 95%以上均属ＷＡ ＣＭＳ。为了寻找产量更高的杂交稻组合 ,以及避免细胞质雄性不育可…     

牡山羊草细胞质小麦核代换系酶活性及其与花粉败育的关系

对牡山羊草细胞质小麦核代换系在花药发育的不同时期的超氧化物歧化酶（SOD），过氧化氢酶（CAT）活性研究表明，牡山羊草细胞质小麦核代换系SOD、CAT的酶活在二核期之前与其核供体普通小麦差异很小，呈下降趋势，二核期以后核代换系SOD、CAT的酶活性急剧下降，到三核期均显著低于其核供体普通小麦；核代换系表现不同程度的雄性不育，其育性普遍低于其核供体普通小麦，核代换系的育性与其SOD、CAT的酶活性呈正相关关系；牡山羊草细胞质小麦核代换系花粉败育的关键时期是二核期至三核期；花粉败育的根本原因是异质系核质关系不协调，酶代谢失调，导致SOD和CAT活性下降，活性氧积累、膜系统损伤。     

甘蓝型油菜细胞质雄性不育MI CMS的育性归类

利用鞯蓝型油菜细胞质雄性不育ＭＩ ＣＭＳ系统双低不育系及其保持系和恢复系,研究不育系与恢复系杂交后代中不同育性级别植株的育性归属。结果表明不同育性级别植株的花粉数量、分生活力、自交结实率等左异,因而育性分级标准中的１级、２级和３级植株均应归入不育株类,仅４级植株为可育株。根据这一归类方法,ＭＩ ＣＭＳ恢复基因条例一对显性基因的遗传模式。     

杂交水稻基础理论研究的现状与任务

(续本刊1987年第2期第40面)雄性不育性的生理生化、细胞学特 征和分子生物学机理研究进展 上海植生所研究表明:水稻雄性不育系中的花粉鲜重、花粉蛋白质含量在三系和杂种中都是最低且不含淀粉,北京大学戴尧仁观察到在花粉败育各时期不育系各种游离组蛋白含量都明显低于保持系,特别在四分体至收缩期,游离组蛋白“d2”的消失与花粉败育息息相关。上海植生所、广西师院、广东农林学院等单位研究指出,不育系游离氨基酸含量最高,表明由于花粉败育使蛋白质的分解大于合成,同时观察到对氨基酸系列转化和花粉萌发代谢中起重要作用的脯氨酸在不育系中…     

燕麦Cs雄性不育的发现及初步鉴定

本文就１１９４年发现的国内首例燕麦雄性不育材料进行了报道，命名该不育材料为Ｃｓ型，初步鉴定：Ｃｓ不育为无花粉型不育；花粉败育可能发生在花粉母细胞期到四分孢子期；不育性状由一体隐性基因控制。它的发现添补了世界空白?随着进一步研究对燕麦育种方法具有很重要的意义。．     

温敏雄不育小麦花粉育性和结实率的观察

本文对温敏雄不育小麦Ｃ４９Ｓ的花粉育性和结实率做了观察,发现随着播期的延迟,Ｃ４９Ｓ花粉育性和结实率由低向高,早播不育,晚播可育,肯定Ｃ４９Ｓ为一优异温敏材料,同穗不同部位小穗的花粉育性和结实率不同,上部－中部－下部,并且Ｃ４９Ｓ同一小穗不同位次小花的花粉育性和结实率也有差异。     

不同核不育基因导入同一遗传背景后的育性表现

从Ｗ６１１１Ｓ × ＣＹ８５－２６及安农Ｓ－１× ＣＹ８５－２６的稳定不育株群体中，观察其育性表现。由安农Ｓ－ １转育的株系育性比较稳定，单株之间差异较小；而由Ｗ６１１１Ｓ转育的株系，花粉育性差异大，且单株之间育性有分离，说明其育性不是很稳定。     

小麦温敏雄性不育系BNY的花粉育性及自交结实性研究

BNY是新发现的小麦温敏雄性不育两用系。为了进一步确定BNY的育性敏感时期,对BNY和CK(温麦6号)的花粉育性及自交结实性进行了系统调查,结果表明,BNY不同蘖位、穗位、花位的花粉败育率存在差异,小分蘖败育率高于大分蘖,大分蘖高于主茎;同一穗不同部位的小穗花粉败育率差异不明显;同一小穗不同花位花粉败育率差异明显,下位小花败育率显著高于上位小花。自交结实率主茎穗高于大分蘖穗,大分蘖穗高于小分蘖穗,但均显著低于CK;主茎穗与大分蘖穗的自交结实率差异不显著,而小分蘖穗与主茎穗及小分蘖穗与大分蘖穗的自交结实率差异显著。     

燕麦Cs雄性不育的发现及初步鉴定

本文就１９９４年发现的国内首例燕麦雄性不育材料进行了报道，命名该不育材料为Ｃｓ型。初步鉴定表明：Ｃｓ不育为无花粉型不育，花粉败育可能发生在花粉母细胞期到四分孢子期；不育性状由一对隐性基因控制。它的发现添补了世界空白，随着进一步研究对燕麦育种方法改进具有很重要的意义。     

F型小麦雄性不育系小孢子发育的细胞学观察

为明确F型小麦雄性不育系雄性败育的细胞学机理,以西农979为对照,采用醋酸洋红染色制片等方法观察花粉母细胞减数分裂、小孢子发育过程及成熟花粉粒育性表现,并套袋自交,于成熟期统计结实率。结果发现,F型小麦雄性不育系仅有2.15%的花粉母细胞减数分裂Ⅱ异常,其余绝大多数花粉母细胞减数分裂正常,但小孢子由单核期进入二核期后,生殖核和营养核先后降解,导致无核小孢子的出现,其比率为77.04%。成熟花粉粒经1% I₂-KI染色后显示异常的花粉粒比率高达94.8%,其中包括圆败、典败和染败类型,但以染败型为主。F型小麦雄性不育系套袋自交结实率为2.5%。上述三方面的研究结果彼此相符,据此认为,小孢子由单核期进入二核期后,生殖核和营养核先后降解导致无核小孢子的产生是F型小麦雄性不育系雄性败育的主要细胞学原因。     

非1B/1R和1B/1R类型K型小麦雄性不育系幼穗部分生理指标的变化

为了揭示非1B/1R及1B/1R类型K型小麦雄性不育系雄性败育的生化机制,在不同发育时期对K型非1B/1R小麦雄性不育系KTSP3314A及同型保持系TPS3314B与K型1B/1R小麦雄性不育系K3314A及同型保持系3314B幼穗中游离氨基酸总量、可溶性蛋白含量、可溶性糖和淀粉含量进行了测定.结果表明,非1B/1R类型的K型不育系幼穗的这些生理指标与1B/1R类型K型小麦雄性不育系的变化不同.1B/1R类型不育系除可溶性糖含量在整个发育时期与其同型保持系差别不明显外,其它物质的含量在单核小孢子时期均差异明显;非1B/1R类型不育系这四种物质含量在二核小孢子时期均差异较大.由此说明,这两类K型不育系的雄性败育进程有所不同,非1B/1R类型K型不育系的雄性败育时间晚于1B/1R类型K型不育系,并在雄性败育的过程中伴随着部分生理指标的变化.     

光周期对光温敏核不育小麦ES-8育性转换特性的影响

在人工控制光周期和控制光温条件下，研究了光周期和短日适温对光温敏核不育小麦ＥＳ－８育性转换特性的影响。结果表明，ＥＳ－８的雄性育性受光周期的影响，表现为１０～１１ｈ短光照下雄性不育，花粉败育率为１００．０％；自交结实率为０．０％；在１２～１３ｈ长光照下可育。ＥＳ－８存在两个光周期敏感期，最敏感期为雌雄蕊分化期至药隔形成期，次敏感期约在药隔形成期至四分体形成期。孕穗至结实期的短日（１０ｈ）适温（１６／１２℃昼温／夜温）处理结果表明，温度对育性的影响很小，雄性仍表现不育。     

K型杂交水稻的选育与研究

利用粳籼杂交后代出现的不育株作细胞质雄性不育供体，先后育成了Ｋ青Ａ、Ｋ１９Ａ和Ｋ１７Ａ等籼型不育系。育成的Ｋ型杂交水稻新组合已有５个通过四川省品种审定。初步研究发现，Ｋ型胞质对提高柱头外露率和开花累积率的作用明显优于ＷＡ型胞质；在可恢性及主要数量性状上的胞质效应与ＷＡ型和Ｄ型胞质差异较小。花药发育的细胞学显示Ｋ型不育系花粉败育发生在单核后期，少量花粉发生在二核期，败育花粉以典败为主。Ｋ１７Ａ和Ｋ青Ａ花药的酯酶和过氧化物酶同工酶谱与汕Ａ存在差异。随机扩增多态性ＮＤＡ（ＲＡＰＤ）分析表明Ｋ型胞质与ＷＡ型和Ｄ型胞质的线粒体基因组存在组织结构差异。     

赤霉素与小麦生理型雄性不育的关系

为探究赤霉素与小麦生理型雄性不育的关系,以新型小麦化学杀雄剂SQ-1作为诱导剂,西农1376为材料,构建了西农1376不育和可育生理系,通过扫描电镜、荧光定量PCR、气相质谱等技术,研究了小孢子花粉形态、TaGAMYB和CYP709C1基因表达、硬脂酸和赤霉素含量和花粉育性。结果表明,化学杀雄剂SQ-1诱导的生理型雄性不育系花粉粒畸形,TaGAMYB和CYP709C1基因表达量显著下降,硬脂酸含量显著上升,赤霉素含量显著低于可育系。赤霉素对雄性不育系的育性有一定逆转效应。     

一个新型的小麦显性细胞核雄性不育系WR950

小麦雄性不育系WR9501选自小麦-黑麦远缘杂交后代,具有不育性稳定、遗传力强和易转育等特点。为给小麦雄性不育的研究和利用提供新的种质基因资源,对WR9501及其衍生不育系败育的生物学特征、遗传模式及与黑麦1RS染色体的相关性进行了研究。结果表明,WR9501及其衍生不育系具有典型小麦雄性不育系的形态特征;WR9501花粉碘-碘化钾(I2-KI)染色呈典型败育特征,其育性受显性核不育基因和抑制基因两对主效基因和多个微效基因共同控制,属于基因互作型显性核不育类型;黑麦1RS染色体与WR9501的育性相关。     

一个甘蓝型油菜DGCMS雄性不育系的花器形态及细胞学研究

花器形态和花药发育的解剖学观察结果表明,ＤＧＣＭＳ－宜３Ａ中表现波里马细胞质雄性不育（ｐｏｌＣＭＳ）的植株,花花器形态和花药发育的解剖学特点与ｐｏｌ ＣＭＳ相同,即在高温条件下,花瓣较小,表现彻底不育,无花粉囊的分化;在低温条件下,花瓣变大,表现部分雄性不育,可分出１－４个花粉囊,并产生一定数量可育花粉。表现质核不育（ＤＧＣＭＳ）的植株,在高温条件下,花瓣小,表现彻底的ＰｏｌＣＭＳ不育,无花粉囊的     

一个新型的小麦显性细胞核雄性不育系WR9501

小麦雄性不育系WR9501选自小麦-黑麦远缘杂交后代,具有不育性稳定、遗传力强和易转育等特点。为给小麦雄性不育的研究和利用提供新的种质基因资源,对WR9501及其衍生不育系败育的生物学特征、遗传模式及与黑麦1RS染色体的相关性进行了研究。结果表明,WR9501及其衍生不育系具有典型小麦雄性不育系的形态特征;WR9501花粉碘-碘化钾(I₂-KI)染色呈典型败育特征,其育性受显性核不育基因和抑制基因两对主效基因和多个微效基因共同控制,属于基因互作型显性核不育类型;黑麦1RS染色体与WR9501的育性相关。