作物育种学：10第九章 第六节 雄性不育在杂种优势中的利用

第九章第六节

雄性不育及其杂种品种的选育

主要内容

⏹雄性不育的概念及其分类

⏹雄性不育的生物学特性

⏹核质互作雄性不育杂种品种的选育⏹核雄性不育杂种品种的选育

Kölreuter(1763)，烟草。Kaul(1988)，

43科的

162属植物中发现

一

、雄性不育的概念与分类两性花植物中，雌性器官功能正常而雄性器官(表现退化、畸型)丧失授粉功能的现象

⏹世代交替：孢子体不育和配子体不育

分类标准

⏹

遗传学：核不育和核质互作不育⏹

稳定性：光温敏感型和光温稳定型⏹来源：自然突变型和人工创造型

（一）孢子体不育和配子体不育的遗传

⏹孢子体不育：

花粉育性表现由孢子体（母体植株）的基因型控制，与花粉（配子体）本身的基因无关

⏹配子体不育：

花粉的育性由配子体本身的基因型控制

孢子体不育

配子体不育遗传控制

孢子体配子体败育部位

孢子体（先）和配配子体孢子体不育和配子体不育的比较

子体（后）F1代花粉育性

全可育约50%可育F2代育性表现

3(F)：1(S)全可育代表WA BT, HL

⏹由细胞质雄性不育基因和对应的细胞核雄性不育基因互作共同控制的不育类型，简称为胞质不育

（二）核质互作雄性不育及细胞核雄性不育(CMS)

⏹单独由细胞核基因控制的雄性不育类型称为核不育（GMS ），育性与细胞质无关

1、核质互作雄性不育⏹雄性不育系：由可遗传的雄性不育株选育而成的不育性稳定的系统称为雄性不育系，简称为不育系或A 系。S

A. CMS

三系的概念

（rr ）

⏹雄性不育保持系：用来给不育系授粉，能使后代保持其不育性的品种或自交系叫雄性不育保持系，简称保持系或B 系。N(rr)

⏹雄性不育恢复系：用来给不育系授粉，能使不育系正常结实，并恢复F1正常生育能力的品种叫雄性不育恢复系，简称恢复系，或R 系。S(RR)；N(RR)

B. 保持系的类别

⏹同型保持系：与特定不育系有共同亲缘关系，

即有共同基因背景者，称为该不育系的同型

保持系

⏹异型保持系：有些保持系有保持不育性的能

力，但与特定不育系没有亲缘关系，称为该

不育系的异型保持系

⏹同一物种内，胞质不育基因与核内恢复基因存在对应关系，不同的不育基因对应不同的恢复基因⏹

不同的不育系类型之间的恢保关系不同C. 多种质核基因对应的遗传

作物

CMS 胞质类型油菜

水稻

玉米Pol 、ogu 、nap 、tour WA 、BT 、HL T 、C 、S 、Y 、EP

Luo et al. Nature genetics, 2013

Luo et al. Nature genetics, 2013

⏹主基因（major gene ）不育：一对或两对核基因与对应的不育胞质决定的不育性。油菜pol CMS

D.

主基因不育和多基因不育

⏹

多基因（polygene ）不育：由两对以上核基因与对应的不育胞质共同决定的不育性（F1的恢复强度不同，F2的分离也很复杂）。小麦T 型不育系

2、细胞核雄性不育显性细胞核雄性不育

隐性细胞核雄性不育

7-7365A

Zhou et al. 2011, JXB

（三）光温敏感型雄性不育

雄性育性随生殖生长特定时期的光照长短或

（和）温度高低的变化而呈现有规律的变化

的雄性不育类型

⏹光敏型：日照长度决定育性转换NK58S

⏹温敏型：幼穗发育敏感期的温度AnnongS-1195A ⏹光温互作型：难以分清主次培矮64S

Peiai64S

NK58S

Ding et al. 2012, PNAS

Zhu and Deng. Cell Research, 2012

AnnongS-1

Zhou et al. 2014, Nature Communications

Zhou et al. 2014, Nature Communications

Zhang et al. 2013. PNAS

低温处理10o C /5o C

中温处理20o C /10o C

高温处理30o C /20o C

高温条件下自

交不能结实

低温条件下

可自交结实

（四）人工创造植物雄性不育

Mariani (1990,1992)基因工程雄性不育

转基因雄性不育株(杂)♀TA29-Barnase-35S-Bar

转基因受体系♂———

×

转基因雄性不育株转基因受体系除♀TA29-Barnase-35S-Bar

♂———

杂合不育株

纯合可育株

草剂

F1植株

TA29-Barstar-Bar/TA29-Barstar-Bar TA29-Barstar-Bar/------------------------

育性恢复，抗除草剂

×

转基因雄性可育株（纯）

♂TA29-Barstar-35S-Bar

恢复系

TA29-Barstar-35S-Bar

http://www.bayercropscience.ca/products/seed/invigor/

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