植物雄性不育原因探究及应用

※ 其他
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Ⅱ、内因 ※ 可遗传因素 ※ 非可遗传因素
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一、 可遗传因素：
这是雄性不育产生的根本原因，可 再分为三种不同的类型。
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1.细胞质雄性不育型，简称质不育
表现为质遗传，通常以单一的细胞质基因S 和N控制，分别代表不育和可育
S
N
不育
可育
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♀S
授粉
N
F1
F1自交不能产生F2，故农业生产 上一般无法利用。
随着花粉的发育，如果其中的ATP酶的 酶活性、酶动力不随之增加，或者ATP酶的 数量不增加，均会导致花粉败育。
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3. Ca2+的浓度影响
Ca2+作为植物的第二信使广泛参与并调节 着植物体内的生理生化反应。
近年来根据对Ca2+在被子植物生殖过程中 的作用研究，一些学者推断，Ca2+在营养细 胞和生殖细胞之间的差异对二者以后的发 育可能起调控作用。
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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。
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现有的研究成果：
※ 细胞骨架中的肌动蛋白含量低、活性弱， 会导致小麦等植物的花粉发生败育。
分离出F2中的不育和杂合可育植株，可用 作两系法育种。但由于其选择杂合植株的困 难性，一般用于繁殖系数高、用种量少的作 物（如番茄等）。
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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）。
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（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。
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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。
不
S rfrf
可
育
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N Rf_
S Rf_
均可育
N rfrf
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绒毡层细胞中的内 质网、线粒体等结构不 正常发育时，会导致绒 毡层细胞的降解，造成 两种结果：
（1）花粉在单核靠边 期败育； （2）影响小孢子的发 育，使花粉败育。
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2. ATP酶的影响
ATP酶可以催化ATP的水解，对植物各种 器官的运动、物质运输、信号传导、细胞内 物质的合成与分解等代谢活动中能量的需求 起重要作用。
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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。
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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！
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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a 但花药不开裂。 8
雄性不育植株的产生原因：
Ⅰ、外因 Ⅱ、内因
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Ⅰ、外因
※ 人工去雄
※ 感染病毒、细菌
※ 恶劣环境条件，如干旱、高温、寒冷等
※ 细胞骨架的系统紊乱（①在偶线期没有 极性分布的微管；②在小孢子母细胞减数分 裂期间出现许多特别粗的微管束；③在终变 期围绕核的微管宽带结构松散，内含微管的 数量少）也会导致花粉不育。
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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。
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雄性不育在植物界中是普遍存在 着的现象。目前，已经在43科、162 属、320个种中发现雄性不育。包括 玉米、水稻、小麦、高粱、油菜、棉 花等主要农作物。
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可
不
育 猜一猜！ 可
的
育
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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
具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
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2. 细胞核雄性不育型，简称核不育
表现为细胞核遗传，一般由一对基因控 制，但也有2～3对基因互作而产生的雄性不 育（如莴苣）。假如控制花粉育性的是一对 基因，则核不育还可分为两种情形：
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（1）大多数情况下，不育基因是由隐性基 因（msms）控制，正常可育型为显性基因 （MsMs）。二者杂交产生F1（Msms）为可 育的；F1自交产生的F2中，可育株与不育株 之比为3:1。
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植物雄性不育的原因探究 及其在农业中的应用
雄性不育（male sterility）的植物学定义：
正常植株的变异体，其花粉败育， 雌花发育正常，自花授粉不能结实，但 授予另一正常植株的花粉则可正常结实 的现象。
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雄性不育系（male sterile line）：
由遗传上稳定，雌蕊正常而花粉 失去功能，必须依靠外来正常花粉授 粉才能结实的植株构成的品种或者品 系。
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这一类的植株可用作三系法杂交品种。
不育系
保持系
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恢复系
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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。
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1. 绒毡层的发育缺陷
绒毡层是花药壁的最内层细胞，直接与 花药药室中的花粉母细胞及以后发育中的花 粉接触，是将孢子体组织的物质输往配子体 的最后中转站。