雄性不育在雜種優(yōu)勢中的利用

關(guān)于雄性不育在雜種優(yōu)勢中的利用

雄性不育在雜種優(yōu)勢中的利用一、雄性不育概念及類別二、質(zhì)核互作雄性不育及其在生產(chǎn)上的利用三、核雄性不育及其在生產(chǎn)上的利用四、選育三系的方法第2頁,共40頁，2024年2月25日，星期天重點掌握內(nèi)容:

核不育有幾種類型，每種類型在生產(chǎn)上的利用狀況如何？第3頁,共40頁，2024年2月25日，星期天三、核雄性不育及其在生產(chǎn)上的利用核雄性不育一對基因控制兩對基因控制單隱性基因控制單顯性基因控制兩對顯性基因共同控制兩對隱性基因共同控制第4頁,共40頁，2024年2月25日，星期天（一）單隱性基因(msms)控制的雄性不育性

1.如何產(chǎn)生的？MsMs正?？捎T變Msms正?？捎齅sMs2Msmsmsms第5頁,共40頁，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，在不育株上收種可育株不育株第6頁,共40頁，2024年2月25日，星期天3.生產(chǎn)上是如何利用的？①按5︰2的行比分別播種從不育株上收獲的種子和恢復(fù)系的種子；②在不育系中可育株與不育株各占50%，開花時逐株鑒別，拔除可育株；③成熟時，收獲不育株上的種子，即為雜交種。F1Msmsmsms×MsMS第7頁,共40頁，2024年2月25日，星期天（二）單顯性基因控制的雄性不育性（MsMs）:不能得到穩(wěn)定的不育系；不能制成完全可育的商品雜交種。生產(chǎn)上無法利用單顯性基因控制的雄性不育性，來生產(chǎn)雜交種。MsMS（不育）×msms（可育）Msms×msmsMsmsmsms第8頁,共40頁，2024年2月25日，星期天典型的太谷核不育就是由顯性單基因控制的，目前在生產(chǎn)上是如何利用的？太谷核不育（MsMs，rht10rht10）矮變1號（msms,Rht10Rht10）

×MsRht10msrht10矮敗小麥第9頁,共40頁，2024年2月25日，星期天MsRht10msrht10矮敗小麥msrht10msrht10具有不同優(yōu)良性狀的小麥品種(高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗旱、抗寒等)×MsRht10msrht10msrht10msrht10msrht10msrht10×各具不同遺傳背景、各具不同優(yōu)良性狀的矮敗小麥按一定的比例混合不同的矮敗小麥種子，混合種植，每年僅收獲矮稈不育株上的種子，2-3代后就會得到聚合有不同優(yōu)良性狀的小麥新種質(zhì)第10頁,共40頁，2024年2月25日，星期天

謝謝！第11頁,共40頁，2024年2月25日，星期天一、雄性不育概念及類別

雄性不育（malesterility）是指雄性器官發(fā)育不良，失去生殖功能，導(dǎo)致不育的特性。

雄性不育核不育（nucleicmalesterility）質(zhì)核互作不育（cytoplasmic-nucleicmalesterility）第12頁,共40頁，2024年2月25日，星期天二、質(zhì)核互作雄性不育及其在生產(chǎn)上的利用1.質(zhì)核互作雄性不育及三系的概念質(zhì)核互作雄性不育是受細胞質(zhì)不育基因和對應(yīng)的細胞核不育基因共同控制的不育類型，常被簡稱為胞質(zhì)不育。

假設(shè)控制細胞質(zhì)不育基因為S,可育基因為N；細胞核不育基因為rf,可育基因為Rf。第13頁,共40頁，2024年2月25日，星期天細胞質(zhì)基因細胞核基因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頁,共40頁，2024年2月25日，星期天具有S(rfrf)基因型的品系或自交系稱雄性不育系,簡稱不育系(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穩(wěn)定傳遞的能力，稱雄性不育保持系，簡稱保持系(maintainerline)。具有N(RfRf)、S(RfRf)基因型的品系或自交系，能使不育性恢復(fù)正常，稱雄性不育恢復(fù)系，簡稱恢復(fù)系(restorerline)。第15頁,共40頁，2024年2月25日，星期天2.遺傳特點⑴按雄性不育花粉敗育發(fā)生的過程,分為孢子體不育和配子體不育的遺傳。

孢子體不育

花粉育性的表現(xiàn)由孢子體（母體植株）的基因型控制，與花粉（配子體）本身的基因無關(guān)。

S（rfrf）×N（RfRf）或S（RfRf）→S（Rfrf）

第16頁,共40頁，2024年2月25日，星期天

配子體不育花粉的育性受配子體本身基因型控制，因此配子體基因為不育時花粉表現(xiàn)不育，配子體基因為可育時花粉表現(xiàn)正常。

S（rfrf）×N（RfRf）或S（RfRf）→S（Rfrf）第17頁,共40頁，2024年2月25日，星期天（2）多種質(zhì)核基因?qū)?yīng)的遺傳

在細胞質(zhì)中存在多個可育和不育基因：N1→S1，N2→S2，N3→S3……Nn→Sn，在核內(nèi)染色體上相對的不育基因分別為rf1、rf2、rf3……rfn；其可育基因則相對應(yīng)為rf1→Rf1、rf2→Rf2、rf3→Rf3……rfn→Rfn，核內(nèi)的育性基因總是與細胞質(zhì)的育性基因發(fā)生對應(yīng)互作，不同的質(zhì)核對應(yīng)互作有不同的遺傳基礎(chǔ)和育性表現(xiàn)，它們之間是相互獨立，互不干擾的。

第18頁,共40頁，2024年2月25日，星期天

同一植物內(nèi)不同的質(zhì)核不育類型,在表型特征和恢復(fù)性反應(yīng)上表現(xiàn)明顯的差異。每種不育類型都需要某一特定的恢復(fù)基因來恢復(fù)，反映出恢復(fù)基因的專效性和對應(yīng)性。如:玉米中38種來源不同的質(zhì)核型不育系,根據(jù)恢復(fù)性反應(yīng)的不同分為T、S、C三組。

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

所謂主基因不育是指一對或兩對核基因與對應(yīng)的不育胞質(zhì)基因決定的不育性。多基因不育性是指由兩對以上的胞質(zhì)基因與對應(yīng)的核基因共同決定的。

第20頁,共40頁，2024年2月25日，星期天3.在生產(chǎn)上的應(yīng)用質(zhì)核互作雄性不育的特點是能夠獲得三系，實現(xiàn)三系配套,從而利用雜種優(yōu)勢。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)恢復(fù)系S(RfRf)N(RfRf)雜交種S(Rfrf)恢復(fù)系S(RfRf)N(RfRf)××繁殖田制種田大田生產(chǎn)第21頁,共40頁，2024年2月25日，星期天恢復(fù)系不育系第22頁,共40頁，2024年2月25日，星期天二、核雄性不育

（一）單隱性基因(msms)控制的雄性不育性

一般不能穩(wěn)定遺傳。但在棉花、甘藍型油菜上已被利用。如何產(chǎn)生和利用？第23頁,共40頁，2024年2月25日，星期天msms（不育株）×MsMs（可育株）MsmsMsMsMsmsmsmsMsmsmsms3:1Msmsmsms1:1自由授粉，在不育株上收種MsMs正常可育誘變第24頁,共40頁，2024年2月25日，星期天配置雜交種母本是從不育株上收獲的種子，可育株與不育株各占50%，開花時逐株鑒別，拔除可育株msms×MsMsF1Msms第25頁,共40頁，2024年2月25日，星期天（二）單顯性基因控制的雄性不育性（MsMs）:

不能得到穩(wěn)定的不育系，不能制成完全可育的商品雜交種。第26頁,共40頁，2024年2月25日，星期天（三）雙顯性基因控制的雄性不育系典型的例子是甘藍型油菜23A核雄性不育,它的遺傳模式是：Ms為顯性不育基因，Rf為顯性上位基因，能夠抑制Ms基因不育性的表達，從而恢復(fù)可育。不育系的基因型為MsMsrfrf，Msmsrfrf保持系的基因型為MsMsRfrf,msmsrfrf恢復(fù)系的基因型為MsMsRfRf,MsmsRfRf,msmsRfRf第27頁,共40頁，2024年2月25日，星期天純合兩型系保持模式MsMsrfrf×MsMsRfrfMsMsrfrf×MsMsRfrf(不育株50%)(可育株50%)雜合兩型系保持模式Msmsrfrf×msmsrfrfMsmsrfrf×msmsrfrf(不育株50%)(可育株50%)第28頁,共40頁，2024年2月25日，星期天純合兩型系中不育株的育性恢復(fù)模式MsMsrfrf×Ms-RfRf或msmsRfRfMs-Rfrf雜合兩型系中不育株的育性恢復(fù)模式Msmsrfrf×Ms-RfRf或msmsRfRfMs-Rfrf或msmsRfRf第29頁,共40頁，2024年2月25日，星期天（四）環(huán)境誘導(dǎo)的核雄性不育性即光溫誘導(dǎo)的雄性不育性。光敏型溫敏型光溫互作型遺傳特點：⑴細胞核隱性基因控制，屬孢子體不育。⑵受一對或兩對主基因控制，存在有微效基因的修飾作用。（3）有些可能還受多基因控制。第30頁,共40頁，2024年2月25日，星期天利用：通過二系法利用雜種優(yōu)勢優(yōu)點：免去不育系繁殖的異交過程;免去不育細胞質(zhì)帶來的各種負作用；由于恢復(fù)源廣，配置自由，獲得強優(yōu)組合的幾率大大提高。缺點：光溫敏核不育系的繁殖、制種過程受到一定光溫條件的制約第31頁,共40頁，2024年2月25日，星期天三、選育三系的方法1、遠緣雜交核代換

S(RfRf)×N(rfrf)F1×N(rfrf)S(rfrf)第32頁,共40頁，2024年2月25日，星期天2、回交轉(zhuǎn)育法現(xiàn)有不育系S(rfrf)×欲轉(zhuǎn)育的優(yōu)良品種或自交系N(rfrf)新的不育系S(rfrf)

一個非常優(yōu)秀的品種A且能配出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的雜種×強恢復(fù)系具有強恢復(fù)性的單株×A自交2代恢復(fù)系第33頁,共40頁，2024年2月25日，星期天S(RR)或S(Rr)×優(yōu)良品種選恢復(fù)性好的單株×優(yōu)良品種恢復(fù)系S(rr)×任一恢復(fù)系S(rr)×恢復(fù)力強的單株4-5次自交2代恢復(fù)系第34頁,共40頁，2024年2月25日，星期天3、測交篩選法

不育系×一批優(yōu)良品種恢復(fù)系4、雜交選育法

恢×恢

恢×保

不×恢

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

第一，不育性穩(wěn)定徹底，不育度和不育率達100%，自交不結(jié)實；第二，不育性能夠穩(wěn)定遺傳，不因環(huán)境變化和多代回交而改變；第三，群體的農(nóng)藝性狀整齊一致，與它的保持系相似；第四，雌性器官發(fā)育正常，能接受可育花粉而正常結(jié)實。在生產(chǎn)上具有應(yīng)用價值的優(yōu)良不育系，除上述四點基本要求外，還要具有：1、配合力好，具有高產(chǎn)潛力，優(yōu)良性狀多，不良性狀少；2、恢保面廣，可恢復(fù)性好；3、具有良好的花器構(gòu)造和開花習(xí)性，異交率高；4、品質(zhì)好，能配出商品價值和經(jīng)濟效益均高的雜種品種；5、抗性好，在抗逆性和抗病性方面均有較好表現(xiàn)；6、細胞質(zhì)不具嚴重弊病。保持系是不育系的同核異質(zhì)體，在相當(dāng)大的程度上可以說有什么樣的保持系就會有什么樣的不育系，上述對優(yōu)良不育系的種種要求，實際上也是對保持系的