植物雄性不育原因探究及应用

S
N
不育
可育
授粉
♀
S
N
F1 F1自交不能产生F2，故农业生 产上一般无法利用。
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：
（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。 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）。
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。 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。
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。
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。
可 育 的
猜一猜！
不 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 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 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。
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。
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。
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：
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。
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 !
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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）。
（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。
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
Baidu Nhomakorabea
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。
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。
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。
雄性不育植株的产生原因：
Ⅰ、外因 Ⅱ、内因
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 ※ 其他
Ⅱ、内因 ※ 可遗传因素
※ 非可遗传因素
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。
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
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。
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。 ※ 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。