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。     

禾谷类作物编码与雄性不育相关线粒体蛋白核基因筛选策略

植物细胞质雄性不育（CMS）是指植物不能产生具有正常功能的花粉。控制CMS的基因存在于线粒体中,核基因对线粒体基因表达具顺向调节作用,而线粒体对核基因表达具有反向调节作用。目前植物线粒体蛋白组研究主要以营养器官为材料,主要粮食作物如水稻、小麦及玉米等都存在花药小、花期短、同一花序的花药发育不同步等。文章介绍了线粒体起源及植物线粒体蛋白组和植物CMS的研究现状,禾谷类作物花药线粒体蛋白组研究的重要性及困难,提出利用比较基因组学筛选水稻编码线粒体蛋白、与雄性不育相关的核基因的策略,以期为研究禾谷类作物特别是水稻CMS机理提供参考。     

禾谷类作物编码与雄性不育相关线粒体蛋白核基因筛选策略

植物细胞质雄性不育（CMS）是指植物不能产生具有正常功能的花粉。控制CMS的基因存在于线粒体中,核基因对线粒体基因表达具顺向调节作用,而线粒体对核基因表达具有反向调节作用。目前植物线粒体蛋白组研究主要以营养器官为材料,主要粮食作物如水稻、小麦及玉米等都存在花药小、花期短、同一花序的花药发育不同步等。文章介绍了线粒体起源及植物线粒体蛋白组和植物CMS的研究现状,禾谷类作物花药线粒体蛋白组研究的重要性及困难,提出利用比较基因组学筛选水稻编码线粒体蛋白、与雄性不育相关的核基因的策略,以期为研究禾谷类作物特别是水稻CMS机理提供参考。     

植物雄性不育系的杂交制种技术

植物雄性不育是高等植物的一种普遍现象,是植物杂种优势利用的工具,具有重要的生产利用价值。一、什么是植物雄性不育植物雄性不育是指植物雄性生殖器官不能产生正常功能的雄配子-花粉的现象。如植物花药中无花粉、花粉败育和不裂药等均属雄性不育。在高等植物中,雄性不育是一种普遍现象。二、植物雄性不育系的产生(一)自然突变雄性不育系如洋葱质核互作型雄性不育系的发现。1925年国外科学家在意大利红品种中发现了棵自交不结实的雄心     

十字花科芸薹属植物细胞质雄性不育研究进展

植物雄性不育是在被子植物中普遍存在的一种遗传现象。细胞质雄性不育受细胞核基因、细胞质基因和正常代谢的共同控制,具有相应的保持系和恢复系,在生产上应用价值巨大。十字花科芸薹属作物拥有丰富的细胞质雄性不育类型,并在大白菜、甘蓝、油菜和芥菜等作物上得到了广泛应用。本文论述了十字花科芸薹属作物细胞质雄性不育的来源、主要类型、主要表现型及分子机理,对深入研究十字花科芸薹属作物细胞质雄性不育的分子机制和充分挖掘其生产应用价值具有重要的参考作用。     

大豆细胞质雄性不育恢复基因的标记定位

利用三系法生产大豆杂交种能够有效提高大豆产量。为挖掘大豆三系育性恢复基因,利用大豆细胞质雄性不育系SXCMS1A与恢复系AHH-8构建F2育性分离群体,开展不育系育性遗传分析及育性恢复基因初定位研究。结果表明,F1群体花粉镜检为半不育,成熟期植株结实正常;F2群体花粉镜检可育株与半不育株的分离比为1∶1,成熟期植株结实正常无不育株,从而推测该大豆细胞质雄性不育系为单基因配子体不育。利用SSR标记对F2群体进行分析,获得了位于D1a连锁群上的2个与恢复基因紧密连锁的标记Satt184和Satt267,遗传距离分别为17.3,10.2 c M。因此,将恢复基因定位于D1a连锁群上,可为下一步精确定位恢复基因奠定基础。     

豆类作物雄性不育及杂种优势利用的研究进展

豆类作物是我国重要的经济作物,在种植业中有较高的地位.杂种优势的利用可提高产量.雄性不育是花粉或花药发育异常的现象.雄性不育系的利用为杂种优势的利用提供了重要材料和思路.生物技术手段的发展和模式植物拟南芥的花粉和花药发育分子遗传传机制的深入研究,为近几年对大豆细胞质雄性不育、细胞核雄性不育及育性恢复基因的分子遗传机制研...     

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。     

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。     

利用细胞质雄性不育系生产萝卜一代杂交种

采用细胞质雄性不育系生产萝卜一代杂交种(F1)是解决萝卜生产用种混杂难题的最佳途径。试验观察了从种植田中选出的萝卜细胞质雄性不育植株RS-CMS1的花器结构、花粉母细胞减数分裂行为和花粉粒形态特征,介绍了本课题组萝卜细胞质雄性不育转育工作的进展情况。试验结果表明,RS-CMS1植株的雄性不育只受细胞质基因控制。本研究是启动利用细胞质雄性不育生产萝卜一代杂交种研究的第一步。另外,还提出了利用萝卜细胞质雄性不育生产白菜等重要芸薹属蔬菜一代杂交种的新策略和新构想。     

高等植物核型雄性不育的分子机理研究进展

近10年来,雄性不育在杂交育种中得到了广泛运用,它为利用杂种优势对农作物进行轮回选择和群体改良提供了重要工具.同时在生命科学研究中,雄性不育也为花粉发育、细胞质遗传和核质互作的研究提供了重要材料.以前对植物雄性不育的研究多定位于描述性和细胞水平的研究,对其分子机制了解较少.近年来,随着在模式植物中克隆到的与雄性育性有关的突变基因的数量不断增多,对雄性不育的分子机理的研究也逐步深入.迄今已知,在雄配子体及其营养组织的发育、花粉与雌性器官的识别以及随后的双受精过程中,都有相关基因在进行调控.本文针对细胞核雄性不育,按雄性生殖器官发育的顺序,结合分子生物学、细胞学和遗传学研究结果,对高等植物核型雄性不育分子机理的研究进展进行综述.     

Development of Japonica Male Sterile Lines Integrating Cytoplasmic Male Sterility and Photosensitive Genic Male Sterility

Acknowledgement It has been previously established that the BT type of cytoplasmic male sterility （CMS） is induced by high temperatures, while photosensitive genic male sterility （PGMS） seed sets by low temperatures induce. In the current study, we have bred photosensitive cytoplasmic male sterility （PCMS） lines （2308SA and 2310SA） by crossing the CMS line with the PGMS japonica line with maintainer genes. The sterility of PCMS japonica was consequently controlled by two groups of male sterile genes resulting from the integration of PGMS and CMS genes. The results on plant fertility, at different sowing times, were as follows： （a） Under conditions of natural long-day photoperiod and at temperatures above 35~C, the PGMS gene regulated PCMS japonica sterility - the higher the temperature, the lower the pollen fertility. However, bagged seed sets of PCMS japonica, not exposed to high temperatures, induced the CMS seed set. （b） Exposure to long-day photoperiod and temperature conditions between 35℃ and the critical sterility inducing temperature of PGMS resulted in both PGMS and CMS gene controlled sterility of PCMS japonica, which exhibited stable characteristics. （c） When exposed to critical sterility inducing temperatures or short-day photoperiod and daily high temperatures below 32℃, the BT type of the CMS gene regulated PCMS sterility. Under these conditions, the PGMS gene rendered male sterility insusceptible to occasional cool summer days when this PCMS line, adopted for hybrid seed production, develops into panicle differentiation stage. The present study also investigated the fertility restoration, seed production and combining ability of PCMS japonica so as to optimize its use.     

核质互作不育和光敏核不育聚合的粳稻不育系选育

 针对粳型核质互作不育系高温自交结实和粳型光敏核不育系低温自交结实的现状,选择BT型核质互作不育系与含有BT型保持基因的粳型光敏核不育系,通过杂交和回交,使雄性核不育基因与核质互作不育基因聚合,育成了粳型光敏核质互作不育系2308SA和2310SA。该不育系的不育性是由两套相互独立的基因系统控制的,分期播种育性观察结果表明,在长日高温下,雄性光敏核不育隐性纯合基因控制水稻不育性,避免了BT型不育基因因穗期受高温影响而导致不育系自交结实;在长日适温下,水稻不育性由核不育基因和核质互作不育基因共同控制而表现稳定;在低温（低于光敏不育系不育临界温度）或短日适温（日最高气温<32℃）下,BT型核质互作不育基因控制水稻不育性,消除了育性敏感期低温导致核不育系"打摆子"造成杂交种子不纯的风险。还对粳型光敏感核质互作不育系的可恢性、可繁性和配合力进行了研究。     

油菜雄性不育系微量花粉与其农艺性状相关性研究

为了更好地利用不育系，对优质油菜（B.napus）细胞质雄性不育系681A的微量花粉特性进行了研究。发现该不育系微量花粉对不育系植株及杂种后代的长势、花器大小及农艺性状等有较大影响。随着不育系不育程度的增大，不育系和杂种生长渐弱，且花变小，角果变短，种子数变少，农艺性状变差，提出利用较多微量花粉的不育系异地制种，是兼顾油菜“三系”杂种纯度和杂种优势的较好途径。     

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。     

一个玉米细胞质雄性不育系的鉴定及遗传分析

【目的】阐明新育成的雄性不育系农系928cms-Q1261的胞质类型、败育时期和遗传机制,为其育种应用提供依据。【方法】将不育系在不同年份、不同地点种植,鉴定育性表现,通过测交、姊妹交、反交对不育性的遗传进行分析,利用特异引物进行PCR扩增鉴定胞质类型,通过石蜡切片法在光学显微镜下观察小孢子发育过程。【结果】农系928cms-Q1261雄穗无花药外露,花粉败育彻底,不育性表现稳定;质不育基因来自自交系Q1261,为S型;核不育基因来自农系928,由1对隐性基因控制;小孢子从单核晚期开始自溶,成熟期完全降解;自交系郑58能保持其不育性。【结论】农系928cms-Q1261属于S型不育胞质,是一种无花粉型的细胞质雄性不育系,其恢复系广泛。     

番茄雄性不育研究现状与展望

番茄是我国重要的蔬菜作物,其产量位居世界蔬菜前列,具有重要的营养价值,口味丰富多样。植物雄性不育是因雄蕊发育异常、不能产生正常功能的花粉,而雌蕊发育正常并可利用外来正常花粉受精结实。番茄是典型的自花授粉植物,杂种优势明显,且具有抗病性和抗逆性强等特点。目前,番茄在我国生产中子一代杂交种子基本均为人工去雄授粉,所以在制种过程中需要大量的人力和物力。利用番茄雄性不育制种可以简化制种过程、大量降低成本和提高种子纯度,使得番茄产量和品质大幅提升,因此番茄雄性不育研究与利用对番茄遗传育种具有重大的实践意义,一直是国内外学者的重要研究课题。概述了近年来番茄雄性不育研究领域现状,总结了番茄雄性不育的类型、番茄雄性不育基因工程技术的应用、基因的精细定位及功能研究、番茄雄性不育的细胞生物学机制分析,从遗传学角度阐述温度对番茄雄性不育的影响,探讨其生理生化机制以及响应温度变化的基因功能与调控机理,分析了番茄雄性不育的杂种优势及其在生产应用中的利用价值。在此基础上,提出当前番茄雄性不育研究工作中所存在的问题,并对未来番茄雄性不育技术的创新和基础研究等进行展望。     

生态遗传雄性不育理论与两系杂交植物Ⅰ．生态遗传雄性不育理论

笔者根据植物雄性不育既受遗传影响，又受生态条件制约的事实，提出生态遗传雄性不育理论．该理论认为，植物雄性不育是不育基因在一定生态条件下的表达．所谓不育基因，可以是直接阻碍雄性发育的遗传因素，也可以是决定雄性发育需要某种生态条件的遗传特性．所谓生态条件，包括影响植物雄性生长发育的温度、光照、水分、营养、化学物质等物理、化学、生物因素．生态因素可分为自然生态因素和人工生态因素两类．植物品种间雄性对于不利生态条件的忍耐能力存在巨大差异，这就是两系杂交植物的基础．