第六节雄性不育在杂种优势中的利用

D. 主基因不育和多基因不育

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
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

CROP BREEDING

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C. 多种质核基因对应的遗传

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

作物
油菜 水稻 玉米
CMS胞质类型
Pol、ogu、nap、tour WA、BT、HL T、C、S、Y、EP
CROP BREEDING
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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
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一 、雄性不育的概念与分类
Kö lreuter(1763)，烟草。 Kaul(1988)，43科的162属植物中发现

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
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孢子体不育和配子体不育的比较
孢子体不育 遗传控制 孢子体 配子体不育 配子体
败育部位
F1代花粉育性 F2代育性表现 代表
孢子体（先）和配 子体（后） 全可育

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)
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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
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1、核质互作雄性不育
A. CMS三系的概念

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（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)

ຫໍສະໝຸດ Baidu
Bayer Cropscience SeedLink® hybridization system
Monsanto Ogura CMS system迪卡系列
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二、雄性不育的生物学特性
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雄 配 子 发 育 过 程
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雄 配 子 发 育 过 程
TA29-Barstar-Bar/TA29-Barstar-Bar
TA29-Barstar-Bar/------------------------
恢复系
育性恢复，抗除草剂
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http://www.bayercropscience.ca/products/seed/invigor/
转基因雄性不育株(杂) ♀TA29-Barnase-35SBar 转基因雄性不育株
×
转基因受体系 ♂— — —
转基因受体系
♀TA29-Barnase-35SBar
♂— — —
杂合不育株
×
纯合可育株
F1植株
除 草 剂
转基因雄性可育株（纯）
♂TA29-Barstar-35SBar 35STA29 - BarstarBar
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F1可育S（Rfrf）
自交
F2 S（RfRf）， S（Rfrf），S（rfrf）ⅹ 卡佛尔N（rfrf） 3可育：1不育 BC1 ⅹ S（rfrf） （大部分不育） 卡佛尔 N（rfrf）
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
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分类标准

世代交替：孢子体不育和配子体不育 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
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（一）孢子体不育和配子体不育的遗传
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
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（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 195A

光温互作型：难以分清主次 培矮64S
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雄配子发育过程中的相关基因
Like mitosis
SPL/NZZ 不能形成 SYN1/DIF1, SWI1/DYAD, Ph1, ASY1, A PMCs ASK1, ASK2 , ATK1 HP2, AtSPO11-1, AtRAD50, MRE11, At /KATA, STD/TES, TAM, MS5 SCP, GME1, duo DMC1, AtRAD51, AtXRCC3, BRCA2 同源染色体分离，胞质分裂 染色体粘合、配对、联会和重组
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一种油菜GMS的败育过程切片图示
三、核质互作雄性不育杂种品种的选育
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（一）不育系和保持系选育

核置换法
回交转育法（品种间）
人工制保法
核置换法(种间杂交或类型间）选育不育系
♀西非高梁 ⅹ ♂南非高梁 迈罗S（RfRf） 卡佛尔N（rfrf）
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低温处理 10oC /5oC
中温处理
20oC /10oC
高温处理 30oC /20oC
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高温条件下自 交不能结实
低温条件下 可自交结实
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（四）人工创造植物雄性不育

Mariani (1990,1992)基因工程雄性不育
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3(F)：1(S) WA
配子体
约50%可育 全可育 BT, HL
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（二）核质互作雄性不育及细胞核雄性不育

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
(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