学习和初步掌握作物雄性不育系的植物学形态特征和花粉
植物雄性不育及其生殖生物学研究
植物雄性不育及其生殖生物学研究植物雄性不育是植物生殖系统中的一种重要性状，也是植物科学研究领域的热点问题之一。
它指的是某些植物不能进行正常的花粉产生和释放，或者花粉无法与雌蕊结合从而不能正常授粉结实。
一、植物雄性不育的类型植物雄性不育主要分为两类：常染色体遗传的雄性不育和核基因遗传的雄性不育。
常染色体遗传的雄性不育是由某些常染色体上的基因所决定的。
这种雄性不育因常染色体配对时产生不平衡基因表达而引起。
通常表现为生殖生长停滞、异形花粉、花药萎缩或肿胀等现象。
核基因遗传的雄性不育又称细胞质遗传的雄性不育，是由细胞质中质体、线粒体等遗传物质所引起的。
这种雄性不育通常表现为花药不育，花粉数量少、形态异常，因为细胞质中的基因会影响到花药发育过程中所需的蛋白质合成。
二、植物雄性不育的应用植物雄性不育在植物育种中有广泛的应用。
通过选育具有雄穗不育性状的亲本，进行不孕性杂交则可有效地避免杂交后代的自交，防止品种纯度的下降，从而提高杂交育种效率。
此外，雄性不育还可用于制种。
选用不育杂交种中具有较好性状的母本进行人工授粉，可用来制造高质量的新品种种子。
三、植物雄性不育的研究现状近年来，随着分子生物学技术的发展，植物雄性不育的研究进展迅速。
植物雄性不育体系的建立和雄性不育基因的克隆以及遗传调控等方面的研究，使得相关领域的专家学者对植物雄性不育的生理机制和分子机制有了更加深入的认识。
一方面，研究已经克隆的雄性不育基因的功能和表达调控机制，有助于进一步明确雄性不育的分子机制。
另一方面，通过现代遗传分析技术，如基因组学、转录组学和蛋白质组学等，可以揭示雄性不育与其他基因之间的相互作用关系，更加全面地解析雄性不育发生的分子机制。
四、植物雄性不育研究的挑战植物雄性不育的研究涉及领域广泛、深度较大，需要不断地进行科研探索。
尽管已经有不少研究取得了较为显著的进展，但仍然面临以下几方面的挑战：1、缺乏明确的雄性不育分子机制通路目前，尽管已经克隆了一些雄性不育基因，但对于雄性不育分子机制的调控机制还未明晰，仍需进一步深入探究。
第二章 水稻雄性不育理论
⑷.可将各种杂交组合归纳为以下三种情况 ①.S(rr)×N(rr) S(rr)× S(rr)中 表现不育。 S(rr)中，F1表现不育。
其中：N(rr)个体具有保持母本不育性在世代中稳定的能力， 其中：N(rr)个体具有保持母本不育性在世代中稳定的能力， 个体具有保持母本不育性在世代中稳定的能力 保持系(B) 称为保持系(B)。 称为保持系(B)。 S(rr)个体由于能够被N(rr)个体所保持， S(rr)个体由于能够被N(rr)个体所保持，其后代全部为 个体由于能够被N(rr)个体所保持 稳定不育的个体，称为不育系(A)。 不育系(A) 稳定不育的个体，称为不育系(A)。 ②.S(rr)×N(RR)或S(RR) S(rr)×N(RR)或 S(Rr)中 全部正常可育。 S(Rr)中，F1全部正常可育。
转录 Rf-1
S12564 Tsp5091 C1361 Mwol
RNA: 2.7kb
RNA: 2.8kb
Protein: ORF79
育性恢复
Chr10
花粉败育
Kadowaki et al.,1990; Akagi et al., 1994; Komori et al., 2004; Wang et al., 2006
表现型
孢子发生型 功能型 结构型
生理不育型 核不育型 质不育型 质核互作型
遗传型
生态不育型
水 稻 雄 性 不 育 分 类
按花粉发育的形态分 无花药型、无花粉型 按遗传特点分
按恢保关系分
野败型 红莲型 包台型
碘败型 圆败型 染败型
孢子体不育 配子体不育
双核败育型
• 进入双核期以后，生殖核和营养核先后 解体而败育。这种类型以红莲型不育系 为代表。由于双核期败育的花粉呈圆形， 所以又称圆败型。
水稻雄性不育系鉴定 精品
3、镜检
将制好的玻片，置于100倍显微镜下仔细 观察。每片各选择有代表性的视野2—3个观察 花粉粒的形状和染色反应，按下表的标准，数 计每个视野内各类型花粉粒的数量，
败育型花粉与正常可育花粉的比较
项目
花粉形状
典 败 型
不 规 则形
圆败型
圆形
染败型
圆形
蓝色或染 色不均匀
不结实
正常 可育
圆形
蓝 黑 色
实验 作物雄性不育系的鉴定
教学内容
1、实验目的与要求 2、实验内容 3、实验材料及用具 4、实验方法与步骤 5、作业
一、实验目的与要求
通过本实验学习，要求学生初步掌握 水稻雄性不育系的植物学形态特征和花 粉育性鉴定技术
二、实验内容
（一）水稻雄性不育系和保持系植株形态特征 的识别 （二）水稻雄性不育系花粉育性镜检鉴定 （三）水稻雄性不育系套袋自交结实性鉴定
70—94
>95
100
（三）雄性不育系套袋自交结实性鉴定
在不育系中选择刚抽穗但尚未开花的稻穗 10 个， 套上羊皮纸袋，用回形针固定让其自交结实。 15 天后 取掉纸袋，分别统计其自交结实情况。凡套袋的株 （穗）只要有一粒结实的就为结实株（穗）。
计算不育株（穗）率和不育度。
根据不育度，确定不育度等级
三、实验材料与用具
水稻雄性不育系和保持系(或恢复系)的生长 植株，扩大镜、显微镜、镊子、载玻片、盖玻 片、回形针、羊皮纸袋、标签、吸水纸，1% I-KI 溶液。
四、实验方法与步骤
（一）水稻雄性不育系和保持系植株形态特征 的识别
课程报告 植物雄性不育
Immunoblot of WA352
anti-GFP immunohist ochemistry
在CMS-WA植株中WA352可以稳定的转录，但WA352蛋白仅在花粉母细 胞时期的花药中表达；在e图中发现转基因植株的叶子中，WA352蛋白稳定 表达，但MTS-WA352却无表达；此外，用免疫荧光化学技术（图f），P35S： MTS-GFP-WA352 转基因植株中融合蛋白主要集中在花粉母细胞时期的绒毡 层中，且在减数分裂前期I之后大量减少。
Function of WA352
Male sterility requires mitochondrial localization of WA352
Regulation of WA352 expression
dicistronic and contains rpl5 and WA352
containing WA352 only
WA352 induces premature tapetal PCD and CMS.
❖
在酵母中，ScCOX11 在过氧化氢的衰退中起作用。
活性氧（ROS）使线粒体膜渗透压改变，促进Cyt c释放到
胞质中，从而导致细胞凋亡或程序性死亡。在适当的时期
绒毡层细胞程序性死亡（PCD）是对花粉的生长至关重要 的，而ROS可以促进绒毡层细胞程序性死亡。
Immunoblotting detection of Cyt c
Immunoblotting indicated that Cyt c release occurred only in ZS97A anthers at the MMC stage, consistent with WA352 accumulation and the ROS burst.
植物雄性不育原因探究及应用
3. 核质互作不育型 表现为核—质互作遗传，一般质基因为 S，同时核基因为rfrf的植株才表现为雄性不 育，其余均为可育型植株。
S
rfrf
不 可 育
N
Rf_
S
Rf_
均可育
N
rfrf
这一类的植株可用作三系法杂交品种。
不育系
保持系
恢复系
二、非可遗传因素
这是植物雄性不育的主要表现型原因， 其中一部分是环境作用的结果，一部分是基 因突变的结果。
另外，还有一些正常可育植株是一 对显性基因（MsMs），但发生隐性突 变，成为杂合体（Msms），自交后将 分离出纯和不育型植株（msms）。
（2）偶尔会发现一些有杂合的显性核 不育现象，其正常可育植株的基因型为 （msms），经突变后产生杂合植株 Msms，表现为雄性不育。 当它与正常的植株杂交后，子代按 照1:1比例分离出显性不育植株和隐性 可育植株，并按照此方法代代相传。
随着育种研究的发展，这些缺点正 在得到克服。 雄性不育作为杂种优势利用的有效 手段正在日益发挥着更加重要的作用！
That's all !
Thank you !
5. 细胞程序性死亡的影响
细胞学研究表明，在花粉成熟之前，作 为有性生殖过程的前提，有些花药组织以 精确的时间顺序经历细胞死亡过程，如果 这些细胞的死亡过程发生了变化则往往导 致不育。
结语： 结语：
随着对雄性不育原因探究的不断加 深，在农业生产中的应用不断扩大，收 到了巨大的经济效益，但也出现了一些 问题，如某些不育胞质会给作物带来一 些不利的影响。
4. 细胞骨架的影响
细胞骨架是真核生物中普遍存在的一种细 胞器，包括微管系统和微丝系统两个部分， 参与细胞中多种功能。 近年来对雄性不育花药组成细胞的细胞骨 架分布特征也做了一些研究，但由于研究方 法的限制，这方面的研究成果还很有限。
水稻雄性不育系
目 录1概况
2水稻杂交不育的原因
3具体介绍
1概况基本特征: 雄性器官发育不正常，花药瘦小、干瘪、不开裂、内含败育花粉或无花粉，自交不能结实，多数情况下，有不同程度的包颈。
学习和初步掌握作物雄性不育系的植物学形态特征和花粉.ppt
实验20 作物雄性不育系的鉴定
表20-2 根据观察断定几个主要作物的 雄性不育系和保持系（或恢复系）
作物
行号 (钵号)
是否 不育系 性状1
断定理由
性状2 性状3 性状4
实验20 作物雄性不育系的鉴定
2、雄性不育系花粉育性镜检鉴定
（1）取样 分别从不育系、保持系（或恢复系）中随机
选取即将开花的穗或花序2-4个，挂上标签，带 回室内。从中选择花药已伸长达颖壳（或花蕾） 2/3的花朵3—4个，剥开内外颖（或花瓣），从每 朵花中取花药3个左右作镜检制片。
100
＞80 50-80 10-50
正常可 育 ＜20
＜10
实验20 作物雄性不育系的鉴定
表20-6 玉米雄花育性分级标准
级别
雄花育性
育性分类
0 花药不外露,无花粉或花粉败育
全不育
1 花药外露5%左右,花药干瘪,花粉败育
高不育
2 花药外露25%以下,花药小,半开裂,有少量可育花粉
半不育
3 花药外露50%以下,花药稍小,半开裂,有较多可育花粉
2、雄性不育系花粉育性镜检鉴定
最后根据不育花粉率，判定花粉不育等级（表20-3 ）。并将取样观察结果列于表20-4。
表20-4 水稻、油菜不育系和保持系（或恢复系）花粉育性镜检鉴定结果
作 物
样 品 号
每视野花粉粒数
123
平 均
每视野不育花粉粒数
123
平 均
不育 花粉
%
水1
稻
2 3
油1
菜
2 3
是否 不育 系
半可育
4 花药外露75%左右,花药饱满,正常散粉,有少量败育花粉
高可育
实验内容
实验内容：水稻有性杂交技术(模板内容较多，大家根据实际情况有选择性的写)一、实验目的：了解水稻的花器构造和开花习性，初步掌握水稻有性杂交技术。
二、内容说明（一）花器构造稻穗由主轴、一次枝梗、二次枝梗、小穗梗和小穗组成。
每个小穗由基部的2片退化颖片、小花梗和3朵小花组成。
3朵小花中，顶端1朵正常发育，其下2朵，仅见两片外稃。
可育小花内有6枚雄蕊和1枚雌蕊。
花药有4个花粉囊，柱头二裂呈羽毛状。
（二）开花习性1个稻穗的开花顺序是上部枝梗的颖花先开，然后依次向下。
同一枝梗上往往是顶端颖花最先开，然后再由下向上。
水稻开花的适宜温度为25~30℃。
晴天开花时间为11~13小时，阴天延迟0.5~1小时。
三、材料仪器材料：花期相遇的不育系特A水稻植株、保持系特B水稻植株和恢复系特R水稻植株。
仪器用具：剪刀，信封，回形针，铅笔四、方法步骤（一）、选株选穗用作母本的植株应具有该品种的性状、生长健壮、无病虫害。
选取稻穗已伸出剑叶叶鞘四分之三或全部、前一天已开过少量花的稻穗用于去雄。
这样的稻穗有大量即将开放的颖花供去雄用。
本次实验选取不育系特A水稻植株。
（三）去雄水稻去雄有3种方法，分别是温汤去雄、剪颖去雄和真空去雄法。
1、温汤去雄：在自然开花前1~1.5小时，用冷水把热水瓶中的热水温度调到43~45℃，切勿提高水温以免烫死雌蕊。
然后小心地将母本穗倾斜插入调好水温的热水瓶中，持续5min。
注意不要延长处理时间，切忌将稻穗折断。
最后取出稻穗，抖去穗上积水，5~10min后，用剪刀先剪去处理后未开放的颖花，然后将已开放的颖花斜向剪去上端三分之一。
因为只有当天本来就要开花的颖花其雄蕊已被烫死。
2、剪颖去雄法：在杂交前一天下午用剪刀将穗部已开过的颖花和下部幼嫩颖花剪去，将剩下的颖花用剪刀逐一斜剪，剪去其上端1/2或1/3左右的颖壳，将雄蕊剪去，注意不要剪掉雌蕊。
更精确一点，可以用镊子轻轻将每朵花内花药完整地取出。
3、真空去雄法：将小穗剪去1/2或1/3，将连接在真空泵吸气孔上的皮管的另一端接上吸雄管，打开真空泵开关，使吸雄管对准剪开的颖花，利用吸力将6枚花药全部吸出。
第十一章雄性不育-2022年学习资料
G-H-图1，A,C,E,G为野生型；B,D,F,H为突变体。株高和抽穗期等野生型和-突变体没有差异。但是 在抽a-d,-i-1为-野-生型的-药发育，-e-h,m-p-为突变体-的花药-88-育。突-体的-在最 -时-期不能-正-常开裂散-粉。
图4：野生型和突变体-的花粉育性。a,c,-e为野生型的花粉发育，-b,d,f为突变体花粉-的发育。野生型 突-变体的花粉在I-K染-色正常，DAPI染色核-都为正常；在固体培-养基上，突变体的花-粉粒不能正常萌发
除了以上花药和花粉的差异外，还有一些其他的异常形式：-如花丝畸形，花药退化-有一些不育基因与其他基因连锁或 因多效，使一些明显-的农艺性状与不育性并存，有利不育植株的鉴别。-如水稻不育株在抽穗后明显比正常株（保持系 ，抽穗-迟、持续时间长，表现有严重的剑叶鞘包裹穗子的现象。
第一节-核质互作雄性不育遗传-质核互作雄性不育的遗传-质核互作雄性不育是受细胞质不育基因和对应的细胞核不育 基因共同控制的不育类型-常被简称为胞质不育CMS
雄性不育形态特性-雄性不育植株在外部形态上与同品种的正常株极为相似，但在开花以-后，不育株和可育株可以从雄 的形态上加以辨别。-正常植株花药-不育株花药-黄色肥大饱满-色浅瘦小干瘪水渍状-很多成熟花粉-无花粉或无正 花粉-适宜条件下充分裂开-花药不开裂-将花粉散出-无花粉散出-棉花保持系-棉花不育系
第11章-雄性不育与杂交种品种选育-雄性不育nale sterility是指雄性器官发育不良，失去生殖-功 ，导致不育的特性。-雄性不育性在植物界普遍存在。据Kaul1988报道，已经在43科、-162属、320个 中发现雄性不育。包括玉米、水稻、小麦、高梁、油菜、-棉花等主要农作物。-雄性不育可以作为重要工具用于各种作 的杂交育种和杂种优势利用-雄性不育可分为能遗传的和非遗传的。-遗传的雄性不育分为：-早期的“三型学说”：即 胞质不育型、细胞核不育型和质核互作不育型；-后来修改为“二型学说”-质核互作不育cytoplasmic-n cleic male sterility-核不育nucleic male sterility
《牧草与草坪草育种学》实验
《牧草与草坪草育种学》实验教学大纲课程名称：牧草与草坪草育种学课程编号：0311038课程性质：非独立设课课程属性：专业课学时学分：课程总学时：50 课程总学分：2.5应开实验学期：第3学年第5～6学期适应专业：草业科学、林学先修课程：草坪学、牧草草坪种子学、牧草草坪栽培大纲主撰人：王成章大纲审核人：张金钟张书松一、实验课程简介《牧草与草坪草育种学》是草业科学专业一门重要的专业基础课，总学时50，学分2.5，实验学时为20。
该门课程是在前期学习了草业科学所必备的植物学、植物生理学、遗传学等课程之后，所必修的专业课。
《牧草与草坪草育种学》实验课任务是辅助学生加深对所学理论课的理解，掌握一些必备的牧草与饲料作物、草坪草育种实践技术，为毕业后的工作奠定基础。
二、教学目的及基本要求通过《牧草与草坪草育种学》实验课学习，促使学生巩固对牧草与草坪草育种理论和方法的理解，培养其解决一些基本育种实践问题的技能。
该实验课程要求学生领悟《牧草与草坪草育种学》的基本理论，了解育种的组织实施工作，掌握相应的育种技术和数据处理方法，具备一些必备的牧草与草坪育种实践技能。
三、实验项目名称与学时分配0311038+01 育种试验的设计及播种 2 必做综设性10311038+02 牧草与草坪草开花习性的观察 2 必做基础性10311038+03 花粉的生活力测定 2 必做基础性10311038+04 豆科牧草的有性杂交技术 2 必做基础性30311038+05 玉米自交及杂交技术 2 必做基础性30311038+06 小麦杂交育种技术 2 必做基础性30311038+07 作物雄性不育系的鉴定 2 必做综设性10311038+08 牧草与草坪草的田间选择 2 必做综设性10311038+09 一年生精饲料作物的室内考种 2 必做综设性10311038+10 牧草与草坪草抗逆性鉴定 2 必做基础性3四、实验方式与基本要求实验方式：课堂讲授与实验相结合；以老师示范与学生动手操作相结合，以学生操作为主。
作物育种学(刘裕强)第八章 雄性不育及其杂种品种的选育1
b
c
d
e
f
g
h
a, 野生型自交萌发生长；b, 突变体花粉自交；c, 突变体受野生型的花粉；d，突变 体授自身花粉, e-h是相应胚囊受精的情况。结果表明突变体的胚囊是正常的。
除了以上花药和花粉的差异外，还有一些其他的异常形式： 如花丝畸形，花药退化。
有一些不育基因与其他基因连锁或一因多效，使一些明显 的农艺性状与不育性并存，这一特点有利不育植株的鉴别。
小麦雄性不育株与正常植株比较
可
不
育 的
猜一猜！
可 育
包含有许多不同的形式：
a. 雌雄异株植物群体中完全缺乏雄性个体或高度缺陷的雄性个体； b. 雌雄同株植物中雄性器官萎缩、畸形或消失； c. 不能形成正常的小孢子发生组织； d. 小孢子发生异常，形成不完善的、不能存活的、畸形的或败育的
花粉； e. 花粉不能成熟或无萌发能力； f. 形成有生活力的花粉但花药不开裂。
雄性不育保持系：用来给不育系授粉使后代保持雄性不
育特性的类型。 N (msms)或写成 N（rr）
雄性不育恢复系：具有恢复不育系育性能力的类型。
S(MsMs)； N (MsMs)或写成 S（RR）、N（RR）
质核互作的6种遗传结构
细胞核基因
细胞质基因
RR
Rr
rr
N 可育
N（RR）可育 N（R r）可育 N（r r）可育
* 不育类型：S（msms）；或写成 S（rr） * 可育类型：S(MsMs)；S(Msms)；或写成 S(RR)；S(Rr)
N(MsMs)；N (Msms)；或写成 N(RR)；N(Rr) N (msms)；或写成N(rr)
三系的概念
雄性不育系：具有雄性不育特征
xxx雄性不育
植物雄性不育及其研究进展姓名：xxx专业：xxx学号：xxx摘要：20世纪广泛开展的杂种优势利用研究取得了举世瞩目的伟大成就，特别是玉米的杂种优势利用，极大地推动了植物雄性不育的利用和研究迅速开展。
杂种优势利用使农作物的产量大幅度提高，也是作物品质改良的重要手段。
在杂种优势育种工作中，利用雄性不育系配制杂交种已成为一代杂种种子生产的最有效途径。
目前在杂交育种中更多的是利用细胞质雄性不育性，选用雄性不育系作母本。
恢复系作父本，生产出优良的一代杂交种子，在农业生产上发挥了重要作用。
关键词：植物雄性不育，生物学特性，分子机制，研究进展植物雄性不育（male sterility）是指植物雄性器官发育不良，失去生殖功能，不能产生正常的花药、花粉或雄配子的遗传现象。
遗传性雄性不育在植物界中是一种常见现象，据统计已经在43科，162属，320个种和297个种间杂种中发现了雄性不育现象(Kaul 1988)，并且这个数目还在不断增加。
遗传的雄性不育可分为细胞核雄性不育(genic male sterility，GMS)及质核互作雄性不育(cytoplasmic male sterility，CMS)，其中CMS的研究不仅具有理论意义，而且在生产实践上具有重要的利用价值。
细胞核雄性不育是由核基因控制的雄性不育，有显性核不育和隐形核不育之分。
进一步根据对光温的反应又可将植物雄性不育分为与光温无关的雄性不育和光温敏感雄性不育。
而细胞质雄性不育则是由细胞质基因控制的，表现为母体遗传。
以导致雄性败育时期及导致雄性不育是孢子体还是配子体的不同可分为配子体不育和孢子体不育。
从遗传方式和败育时期等方面对雄性不育只是简单的分类，实际上控制小孢子形成通路上的任何代谢相关的基因变异都会导致雄性不育，许多环境因素的改变也会影响育性，例如光、温度等条件的改变对于育性有显著的影响（马晓娣，2012）。
雄性不育的生物学特性包括三个方面：一、形态差异：雄性不育植株在外部形态上与同品种的正常株极为相似，但在开花以后，不育株和可育株可以从雄花的形态上加以辨别。
作物育种学实验实验教学大纲
作物育种学实验实验教学大纲1．课程属性：必修2．实验属性：独立设课3．学时学分：总学时16、总学分1.0、实验学时16、实验学分1.0。
4．实验应开学期：春季5．先修课程：植物学、植物生理学、土壤肥料学、植物保护学、农业气象学等。
一、课程的性质与任务本课程为农学专业的专业课，其紧密与作物育种学课堂教学相结合，通过实验课上的实际操作，使学生把所学的理论与实践结合起来。
二、实验目的与基本要求使学生掌握作物育种实验的基本操作技能。
加强学生对作物育种理论和方法的理解和认识，达到能胜任农业科研和生产及教学工作的水平。
三、实验考核方式及办法课上实际操作占30%，综合表现占30%，实验报告占40%；实验平均成绩作为最终成绩。
四、实验项目一览表五、实验项目的具体内容：实验一育种计划书的制定和实施1．本次实验的目的和要求学习和初步掌握作物育种试验计划书的制定。
通过参加或了解水稻、小麦或棉花等一个作物育种试验的播种前后准备工作，熟悉和掌握作物育种工作计划及实施。
2．实验内容或原理年度田间试验计划书的制订及播前试验材料的准备和田间实施，是每年育种工作的开始。
由于作物育种是一个连续的过程，内容多、既有室内准备，又有田间实施，因此必须遵循一定的方法步骤和操作规程，以免发生差错，造成难以弥补的损失。
3．需用的仪器或试剂等小麦、棉花、水稻、高粱、玉米等作物育种过程中的播种材料。
4．实验步骤①田间试验计划书的制订②田间试验总体安排和规划5．教学方式在教师引导下，学生学会对试验地进行田间设计，制定育种计划书。
6．考核要求与实验二结合，制定出育种计划书。
7．实验报告要求如实写出实验报告，设计引入几个小麦品种比较试验的育种试验计划书。
实验二育种实验地的播前准备1．本次实验的目的和要求学习和掌握作物育种试验种子准备的方法。
2．实验内容或原理作物育种试验每年都要进行，所以田间播种非常重要，在播种之前应将将要播种的材料按计划准备好，并在种子袋上标明品种（材料）名称及行号。
稻麦雄性不育系的识别及花粉育性鉴定
正常型 膨松饱满 黄色 开裂 圆形 饱满 深蓝色 全可育
三、作业
1、将观察的不同育性水稻(小麦)的性状调查结果填于下表。 主要性状 雄性不育株 颖角性 开颖天数 雌蕊柱头表现 花药外露表现 花药形状 花药开裂程度 有无花粉 碘染色反应 套袋自交结实率% 1、 绘制显微镜下观察到的败育型和正常型花粉粒图。
正常可育株
正常可育株 较小，外观不显著 短暂，不常看到 不伸出 多数品种伸出 肥大、饱满 纵裂或孔裂 很多、随药裂散出 圆球形 饱满 染成蓝黑色 正常结实
不同育性类型水稻花粉的鉴定标准 花 药 花 粉 败 育 型 项 目 无花粉型 退化型 低不育型 部分不育型 高不育型 花药形态 皱缩细小 畸形短小 不饱满 不饱满 大部皱缩 花药颜色 白色 白色 淡黄色 淡黄色 微黄 花药开裂情况 不裂 不裂 50%～80%开裂 10%～50%开裂 5%～10%开裂 花粉形态 大部圆形 部分圆形 个别圆形 花粉内含物 大部饱满 部分饱满 个别饱满 碘化反应 黄色 黄色 50%蓝色 10%蓝色 5%蓝色 育 性 全不育 全不育 开裂 部分不育 高不育
小麦雄性不育株与正常可育株的性状比较表 主要性状 雄性不育株 开花时开颖的角度 较大，外观显著 开花时开颖的时间 可达 10d 左右 开花时雌蕊的柱头 伸出颖外，可达数日 开花时花药 不伸出颖外 花药形态 瘦小、空瘪 花药开裂 不开裂 花粉数量 很少、不散出 花粉形态 皱缩、空瘪 花粉内含物 无或很少 花粉对碘溶液反应 不染色、个别染色较浅 套袋隔离自交 不结实
农事学实践教程
（3）
北京农学院植物科学技术系
第十五讲
稻麦雄性不育系的识别及花粉
育性鉴定
一、实践目的
植物雄性不育性的主要特征是花粉发育不良 或功能不正常，没有授精能力，从其花器构 造及开花习性等方面也可供识别。本项操作 训练，要求掌握依据花器构造及开花习性识 别小麦及水稻雄性不育系的方法，掌握采用 碘化反应法鉴定小麦及水稻不育系花粉育器构造和开花习性
(植科实践)水稻雄性不育系鉴定
败育型花粉与正常可育花粉的比较
项目
花粉形状
典败型
不规则形
圆败型
圆形 不染色或少量 浅蓝色 不结实
染败型 圆形
蓝色或染色 不均匀 不结实
正常 可育 圆形
蓝黑色
碘反应 套袋自交结 实情况
不染色
不结实
结实
花粉败育的类型
无花粉型 单核败育型 双核败育型 三核败育型
无花粉型的特征
造孢细胞发育异常； 花粉母细胞发育异常； 四分体以后发育异常。
（三）水稻雄性不育系套袋自交结实性鉴定
三、实验材料与用具
水稻雄性不育系和保持系（或恢复系）的 生长植株，扩大镜、显微镜、镊子、载玻 片、盖玻片、回形针、羊皮纸袋、标签、 吸水纸，1% I-KI 溶液。
四、实验方法与步骤
（一）水稻雄性不育系和保持系植株形态特征 的识别
在不育系繁殖田或杂交制种田对不育系及其保
持系（或恢复系）进行逐行逐株地观察比较，并 从株型、分蘖、抽穗开花时间、吐颈性、花药形 态、颜色、开裂情况和开颖角度等形态进行区别 （见下表）
水稻雄性不育系与雄性不育保持系植株形态比较 性 状
株型 分蘖
不 育 系
较紧凑，植株较矮 分蘖力较强
保 持 系
较松散，植株较高 分蘖力较弱
抽穗开花时间
穗颈
较长，较分散
水稻花粉不育性分级标准
不育等级 正常可育 低不育 不育花粉 率（%） 半不育 高不育 全不育
<50
50~69
70~94
>95
100
（三）雄性不育系套袋自交结实性鉴定
在不育系中选择刚抽穗但尚未开花的稻穗 10个， 套上羊皮纸袋，用回形针固定让其自交结实。15天后 取掉纸袋，分别统计其自交结实情况。凡套袋的株 （穗）只要有一粒结实的就为结实株（穗）。
雄性不育系
雄性不育系：是一种雄性退化（主要是花粉退化）但雌蕊正常的母水稻，由于花粉无力生活，不能自花授粉结实，只有依靠外来花粉才能受精结实。
因此，借助这种母水稻作为遗传工具，通过人工辅助授粉的办法，就能大量生产杂交种子。
保持系：是一种正常的水稻品种，它的特殊功能是用它的花粉授给不育系后，所产生后代，仍然是雄性不育的。
因此，借助保持系，不育系就能一代一代地繁殖下去。
恢复系：是一种正常的水稻品种，它的特殊功能是用它的花粉授给不育系所产生的杂交种雄性恢复正常，能自交结实，如果该杂交种有优势的话，就可用于生产。
三系杂交水稻：是指雄性不育系、保持系和恢复系三系配套育种，不育系为生产大量杂交种子提供了可能性，借助保持系来繁殖不育系，用恢复系给不育系授粉来生产雄性恢复且有优势的杂交稻。
两系杂交稻：一种命名为光温敏不育系的水稻，其育性转换与日照长短和温度高低有密切关系，在长日高温条件下，它表现雄性不育；在短日平温条件下，恢复雄性可育。
利用光温敏不育系发展杂交水稻，在夏季长日照下可用来与恢复系制种，在秋季或在海南春季可以繁殖自身，不再需要借助保持系来繁殖不育系，因此用光温敏不育系配制的杂交稻叫做两系杂交稻。
超级杂交稻：水稻超高产育种，是近20多年来不少国家和研究单位的重点项目。
日本率先于1981年开展了水稻超高产育种，计划在15年内把水稻的产量提高50%。
国际水稻研究所1989年启动了“超级稻”育种计划，要求2000年育成产量比当时最高品种高20%－25%的超级稻。
但他们的计划至今未实现。
我国农业部于1996年立项中国超级稻育种计划，其中一季杂交稻的产量指标为，第一期（1996－2000年）亩产700公斤，第二期（2001－2005年）亩产800公斤。
三系杂交水稻三系杂交水稻是水稻育种和推广的一个巨大成就，所谓三系是：（1）雄性不育系。
雌蕊发育正常，而雄蕊的发育退化或败育，不能自花授粉结实。
（2）保持系。
雌雄蕊发育正常，将其花粉授予雄性不育系的雌蕊，不仅可结成对种子，而且播种后仍可获得雄性不育植株。