雄性不育在杂种优势中的利用

关于雄性不育在杂种优势中的利用

雄性不育在杂种优势中的利用一、雄性不育概念及类别二、质核互作雄性不育及其在生产上的利用三、核雄性不育及其在生产上的利用四、选育三系的方法第2页,共40页，2024年2月25日，星期天重点掌握内容:

核不育有几种类型，每种类型在生产上的利用状况如何？第3页,共40页，2024年2月25日，星期天三、核雄性不育及其在生产上的利用核雄性不育一对基因控制两对基因控制单隐性基因控制单显性基因控制两对显性基因共同控制两对隐性基因共同控制第4页,共40页，2024年2月25日，星期天（一）单隐性基因(msms)控制的雄性不育性

1.如何产生的？MsMs正常可育诱变Msms正常可育MsMs2Msmsmsms第5页,共40页，2024年2月25日，星期天2.如何繁殖的？msms（不育株）×MsMs（可育株）MsmsMsMsMsmsmsmsMsmsmsms3:1Msmsmsms1:1自由授粉，在不育株上收种可育株不育株第6页,共40页，2024年2月25日，星期天3.生产上是如何利用的？①按5︰2的行比分别播种从不育株上收获的种子和恢复系的种子；②在不育系中可育株与不育株各占50%，开花时逐株鉴别，拔除可育株；③成熟时，收获不育株上的种子，即为杂交种。F1Msmsmsms×MsMS第7页,共40页，2024年2月25日，星期天（二）单显性基因控制的雄性不育性（MsMs）:不能得到稳定的不育系；不能制成完全可育的商品杂交种。生产上无法利用单显性基因控制的雄性不育性，来生产杂交种。MsMS（不育）×msms（可育）Msms×msmsMsmsmsms第8页,共40页，2024年2月25日，星期天典型的太谷核不育就是由显性单基因控制的，目前在生产上是如何利用的？太谷核不育（MsMs，rht10rht10）矮变1号（msms,Rht10Rht10）

×MsRht10msrht10矮败小麦第9页,共40页，2024年2月25日，星期天MsRht10msrht10矮败小麦msrht10msrht10具有不同优良性状的小麦品种(高产、优质、抗旱、抗寒等)×MsRht10msrht10msrht10msrht10msrht10msrht10×各具不同遗传背景、各具不同优良性状的矮败小麦按一定的比例混合不同的矮败小麦种子，混合种植，每年仅收获矮秆不育株上的种子，2-3代后就会得到聚合有不同优良性状的小麦新种质第10页,共40页，2024年2月25日，星期天

谢谢！第11页,共40页，2024年2月25日，星期天一、雄性不育概念及类别

雄性不育（malesterility）是指雄性器官发育不良，失去生殖功能，导致不育的特性。

雄性不育核不育（nucleicmalesterility）质核互作不育（cytoplasmic-nucleicmalesterility）第12页,共40页，2024年2月25日，星期天二、质核互作雄性不育及其在生产上的利用1.质核互作雄性不育及三系的概念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。

假设控制细胞质不育基因为S,可育基因为N；细胞核不育基因为rf,可育基因为Rf。第13页,共40页，2024年2月25日，星期天细胞质基因细胞核基因RfRf（可育）Rfrf（可育）rfrf（不育）N（可育）N(RfRf)N(Rfrf)N(rfrf)S（不育）S(RfRf)S(Rfrf)S(rfrf)S(rfrf)×N(rfrf)S(rfrf)S(rfrf)×N(RfRf)或S(RfRf)S(Rfrf)S(rfrf)×N(Rfrf)或S(Rfrf)S(Rfrf),S(rfrf)第14页,共40页，2024年2月25日，星期天具有S(rfrf)基因型的品系或自交系称雄性不育系,简称不育系(malesterileline)。具有N(rfrf)基因型的品系或自交系,具有保持不育性在世代中稳定传递的能力，称雄性不育保持系，简称保持系(maintainerline)。具有N(RfRf)、S(RfRf)基因型的品系或自交系，能使不育性恢复正常，称雄性不育恢复系，简称恢复系(restorerline)。第15页,共40页，2024年2月25日，星期天2.遗传特点⑴按雄性不育花粉败育发生的过程,分为孢子体不育和配子体不育的遗传。

孢子体不育

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

S（rfrf）×N（RfRf）或S（RfRf）→S（Rfrf）

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配子体不育花粉的育性受配子体本身基因型控制，因此配子体基因为不育时花粉表现不育，配子体基因为可育时花粉表现正常。

S（rfrf）×N（RfRf）或S（RfRf）→S（Rfrf）第17页,共40页，2024年2月25日，星期天（2）多种质核基因对应的遗传

在细胞质中存在多个可育和不育基因：N1→S1，N2→S2，N3→S3……Nn→Sn，在核内染色体上相对的不育基因分别为rf1、rf2、rf3……rfn；其可育基因则相对应为rf1→Rf1、rf2→Rf2、rf3→Rf3……rfn→Rfn，核内的育性基因总是与细胞质的育性基因发生对应互作，不同的质核对应互作有不同的遗传基础和育性表现，它们之间是相互独立，互不干扰的。

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同一植物内不同的质核不育类型,在表型特征和恢复性反应上表现明显的差异。每种不育类型都需要某一特定的恢复基因来恢复，反映出恢复基因的专效性和对应性。如:玉米中38种来源不同的质核型不育系,根据恢复性反应的不同分为T、S、C三组。

TRf1Rf2SRf3CRf4第19页,共40页，2024年2月25日，星期天(3)主基因不育和多基因不育

所谓主基因不育是指一对或两对核基因与对应的不育胞质基因决定的不育性。多基因不育性是指由两对以上的胞质基因与对应的核基因共同决定的。

第20页,共40页，2024年2月25日，星期天3.在生产上的应用质核互作雄性不育的特点是能够获得三系，实现三系配套,从而利用杂种优势。不育系S(rfrf)保持系N(rfrf)不育系S(rfrf)保持系N(rfrf)不育系S(rfrf)恢复系S(RfRf)N(RfRf)杂交种S(Rfrf)恢复系S(RfRf)N(RfRf)××繁殖田制种田大田生产第21页,共40页，2024年2月25日，星期天恢复系不育系第22页,共40页，2024年2月25日，星期天二、核雄性不育

（一）单隐性基因(msms)控制的雄性不育性

一般不能稳定遗传。但在棉花、甘蓝型油菜上已被利用。如何产生和利用？第23页,共40页，2024年2月25日，星期天msms（不育株）×MsMs（可育株）MsmsMsMsMsmsmsmsMsmsmsms3:1Msmsmsms1:1自由授粉，在不育株上收种MsMs正常可育诱变第24页,共40页，2024年2月25日，星期天配置杂交种母本是从不育株上收获的种子，可育株与不育株各占50%，开花时逐株鉴别，拔除可育株msms×MsMsF1Msms第25页,共40页，2024年2月25日，星期天（二）单显性基因控制的雄性不育性（MsMs）:

不能得到稳定的不育系，不能制成完全可育的商品杂交种。第26页,共40页，2024年2月25日，星期天（三）双显性基因控制的雄性不育系典型的例子是甘蓝型油菜23A核雄性不育,它的遗传模式是：Ms为显性不育基因，Rf为显性上位基因，能够抑制Ms基因不育性的表达，从而恢复可育。不育系的基因型为MsMsrfrf，Msmsrfrf保持系的基因型为MsMsRfrf,msmsrfrf恢复系的基因型为MsMsRfRf,MsmsRfRf,msmsRfRf第27页,共40页，2024年2月25日，星期天纯合两型系保持模式MsMsrfrf×MsMsRfrfMsMsrfrf×MsMsRfrf(不育株50%)(可育株50%)杂合两型系保持模式Msmsrfrf×msmsrfrfMsmsrfrf×msmsrfrf(不育株50%)(可育株50%)第28页,共40页，2024年2月25日，星期天纯合两型系中不育株的育性恢复模式MsMsrfrf×Ms-RfRf或msmsRfRfMs-Rfrf杂合两型系中不育株的育性恢复模式Msmsrfrf×Ms-RfRf或msmsRfRfMs-Rfrf或msmsRfRf第29页,共40页，2024年2月25日，星期天（四）环境诱导的核雄性不育性即光温诱导的雄性不育性。光敏型温敏型光温互作型遗传特点：⑴细胞核隐性基因控制，属孢子体不育。⑵受一对或两对主基因控制，存在有微效基因的修饰作用。（3）有些可能还受多基因控制。第30页,共40页，2024年2月25日，星期天利用：通过二系法利用杂种优势优点：免去不育系繁殖的异交过程;免去不育细胞质带来的各种负作用；由于恢复源广，配置自由，获得强优组合的几率大大提高。缺点：光温敏核不育系的繁殖、制种过程受到一定光温条件的制约第31页,共40页，2024年2月25日，星期天三、选育三系的方法1、远缘杂交核代换

S(RfRf)×N(rfrf)F1×N(rfrf)S(rfrf)第32页,共40页，2024年2月25日，星期天2、回交转育法现有不育系S(rfrf)×欲转育的优良品种或自交系N(rfrf)新的不育系S(rfrf)

一个非常优秀的品种A且能配出高产优质的杂种×强恢复系具有强恢复性的单株×A自交2代恢复系第33页,共40页，2024年2月25日，星期天S(RR)或S(Rr)×优良品种选恢复性好的单株×优良品种恢复系S(rr)×任一恢复系S(rr)×恢复力强的单株4-5次自交2代恢复系第34页,共40页，2024年2月25日，星期天3、测交筛选法

不育系×一批优良品种恢复系4、杂交选育法

恢×恢

恢×保

不×恢

第35页,共40页，2024年2月25日，星期天5、人工制保：将不育株制成保持系不育株S(rr)×可育品种N(RR)N(RR)×S(Rr)N(RR)N(Rr)S(rr)×N(RR)N(RR)N(Rr)S(rr)×N(rr)第36页,共40页，2024年2月25日，星期天不育系和保持系的具体要求

第一，不育性稳定彻底，不育度和不育率达100%，自交不结实；第二，不育性能够稳定遗传，不因环境变化和多代回交而改变；第三，群体的农艺性状整齐一致，与它的保持系相似；第四，雌性器官发育正常，能接受可育花粉而正常结实。在生产上具有应用价值的优良不育系，除上述四点基本要求外，还要具有：1、配合力好，具有高产潜力，优良性状多，不良性状少；2、恢保面广，可恢复性好；3、具有良好的花器构造和开花习性，异交率高；4、品质好，能配出商品价值和经济效益均高的杂种品种；5、抗性好，在抗逆性和抗病性方面均有较好表现；6、细胞质不具严重弊病。保持系是不育系的同核异质体，在相当大的程度上可以说有什么样的保持系就会有什么样的不育系，上述对优良不育系的种种要求，实际上也是对保持系的