植物雄性不育性与育种的研究进展
植物雄性不育及其生殖生物学研究
植物雄性不育及其生殖生物学研究植物雄性不育是植物生殖系统中的一种重要性状，也是植物科学研究领域的热点问题之一。
它指的是某些植物不能进行正常的花粉产生和释放，或者花粉无法与雌蕊结合从而不能正常授粉结实。
一、植物雄性不育的类型植物雄性不育主要分为两类：常染色体遗传的雄性不育和核基因遗传的雄性不育。
常染色体遗传的雄性不育是由某些常染色体上的基因所决定的。
这种雄性不育因常染色体配对时产生不平衡基因表达而引起。
通常表现为生殖生长停滞、异形花粉、花药萎缩或肿胀等现象。
核基因遗传的雄性不育又称细胞质遗传的雄性不育，是由细胞质中质体、线粒体等遗传物质所引起的。
这种雄性不育通常表现为花药不育，花粉数量少、形态异常，因为细胞质中的基因会影响到花药发育过程中所需的蛋白质合成。
二、植物雄性不育的应用植物雄性不育在植物育种中有广泛的应用。
通过选育具有雄穗不育性状的亲本，进行不孕性杂交则可有效地避免杂交后代的自交，防止品种纯度的下降，从而提高杂交育种效率。
此外，雄性不育还可用于制种。
选用不育杂交种中具有较好性状的母本进行人工授粉，可用来制造高质量的新品种种子。
三、植物雄性不育的研究现状近年来，随着分子生物学技术的发展，植物雄性不育的研究进展迅速。
植物雄性不育体系的建立和雄性不育基因的克隆以及遗传调控等方面的研究，使得相关领域的专家学者对植物雄性不育的生理机制和分子机制有了更加深入的认识。
一方面，研究已经克隆的雄性不育基因的功能和表达调控机制，有助于进一步明确雄性不育的分子机制。
另一方面，通过现代遗传分析技术，如基因组学、转录组学和蛋白质组学等，可以揭示雄性不育与其他基因之间的相互作用关系，更加全面地解析雄性不育发生的分子机制。
四、植物雄性不育研究的挑战植物雄性不育的研究涉及领域广泛、深度较大，需要不断地进行科研探索。
尽管已经有不少研究取得了较为显著的进展，但仍然面临以下几方面的挑战：1、缺乏明确的雄性不育分子机制通路目前，尽管已经克隆了一些雄性不育基因，但对于雄性不育分子机制的调控机制还未明晰，仍需进一步深入探究。
大葱雄性不育的研究和应用进展
大葱(L.var.Makino )属于葱科葱属作物,起源于中国西部和西伯利亚地区,经野生葱驯化而来。
目前主要栽培于中国、韩国、日本、马来西亚、菲律宾和印度尼西亚。
大葱在我国有2600多a 的栽培历史,作为一种绿色保健蔬菜以及调味品而深受人们的喜爱[1]。
大葱自交衰退严重,且杂交优势明显,但其杂交育种研究起步较晚,直到20世纪70年代日本西村米八在自然群体中发现了雄性不育株,大葱杂交育种才得以开展,并进行深入研究[2~7]。
雄性不育(male sterility )是指雄性器官发育不良,失去生殖功能,导致不育的特性,在植物界普遍存在,据统计已在43个科162个属617个物种及种间杂种中发现了该现象。
雄性不育系的发现避免了人工去雄的复杂过程,是杂交制种的一种高效途径[8],已作为重要手段用于各种作物的杂交育种中,尤其是自花授粉作物和常异花授粉作物杂交[9]。
1大葱雄性不育的类型由于植物雄性不育性遗传关系复杂,人们提出了很多假说对其进行解释。
Edwardson 的“二型假说”将雄性不育分为2种类型:一是细胞核雄性不育(genic male sterility ,GMS ),由核基因控制并遵循孟德尔遗传定律;二是细胞核与细胞质互作的雄性不大葱雄性不育的研究和应用进展康香辉,安进军,袁瑞江,王丽乔(河北石家庄市农林科学研究院,050021)基金项目:国家现代农业产业技术体系专项资金资助(CARS-24-G-01);河北省科技支撑项目(16226304D );石家庄市科技支撑项目(191490312A )康香辉(1985-),女,硕士,农艺师,主要从事葱类育种及栽培技术研究,电话:151****1930,E-mail :****************王丽乔(1973-),女,通讯作者,本科,高级农艺师,主要从事大葱、洋葱育种及栽培研究,电话:*************,E-mail :*****************收稿日期:2020-11-05摘要:雄性不育技术的研究对大葱杂种优势的进一步利用具有推进作用。
甘蓝雄性不育的研究及进展片
八 展望
经过50多年的 不断探索，甘蓝雄 性不育的应用研究 已取得显著效益， 新品种如雨后春笋 层出不穷，但是其 基础研究还有待进 一步完善。
为了今后更充分地将甘蓝雄性不育应用于优 势育种、基因改良等工作中，进一步加强其基 础研究是十分必要的: （1 ）甘蓝雄性不育机理尚处于研究中，例如不 育性与游离氨基酸的含量的具体关系尚不明确; 至于激素诱发雄性不育发生的机制也有待进一 步深入研究。
由隐性雄性不育 基因控制的材料其 侧交后代最多达到 的可育株，如用该 材料配制杂交种， 需拔除 的可育株， 费工费时，实际应 用困难。
而在利用转基因技术把雄性不育基因转 入甘蓝获得雄性不育植株方面，由于基因 的作用点是基因组 ，所表现的雄性不育为 核基因所控制，具有核基因的主要特点， 不育性在后代中表现分离，则将对这种新 种质的直接利用带来一定的困难。因此， 在今后的研究中需加以改善。
甘蓝雄性不育的研究及利用
一、背景介绍 二、甘蓝雄性不育的分类 三、甘蓝雄性不育系的来源 四、甘蓝雄性不育的基础研究 五、甘蓝雄性不育的选育 六、甘蓝雄性不育的育种应用 七、今后研究中需要解决的问题 八、展望
一 背景介绍
甘蓝属十字花科
（Cruciferae）芸薹属 （Brassica ）的一二 年生蔬菜，是栽培历 史最长、面积最大的 蔬菜之一。 甘蓝类蔬菜风味品质独 特，含丰富的维生素、 蛋白质和矿物质等营养 成分，其维生素C的含 量更为蔬菜之首。
当前虽然在胞质 雄性不育、细胞核 雄性不育以及通过 分子生物学技术培 育雄性不育系等方 面的研究取得了一 定的成功，但仍存 在不少的问题需要 做进一步的研究。
1.胞质雄性不育 虽然能获得百分之 百的不育株，但由 于它自身存在的一 系列的缺点对它的 应用构成了严重的 障碍，今后仍需改 进和寻找更好的胞 质不育源，并在研 究中进一步扩大对 回交父本的筛选。
雄性不育在我国辣椒品种选育中的应用及不育基因定位研究进展
摘要雄性不育是降低杂交制种成本最有效的方法之一。
近年来,许多辣椒育种研究人员在品种选育、辣椒不育机理探寻和不育基因定位上取得了一定的成绩。
阐述了雄性不育的发现及类型,论述了雄性不育在我国辣椒品种选育的应用、遗传机理和不育基因定位的研究现状,以期为其在品种选育上广泛应用提供参考。
关键词雄性不育;类型;辣椒;品种选育;基因定位;应用中图分类号S641.303.3文献标识码A 文章编号1007-5739(2016)03-0119-01Research Progress on Application of Male Sterility in Pepper Variety Breeding and Genetic Mapping in ChinaFU Hong-fei CHAI Wei-guo LV Xiao-han(Hangzhou Academy of Agricultural Sciences in Zhejiang Province ,Hangzhou Zhejiang 310024)Abstract Male sterility research is one of the most effective methods to reduce the cost of hybrid seed production.Recently ,a lot of achievements got in pepper variety breeding ,pepper male sterility mechanism exploring and mapping of sterile gene ,the discovery and types of male sterility were described ,the research status of male sterility in the application and genetic mechanism and the location of the sterile gene of pepper varieties selection were discussed ,in order to provide reference for its wide application in variety selection and breeding.Key words male sterility ;types ;pepper ;variety breeding ;genetic mapping ;application雄性不育在我国辣椒品种选育中的应用及不育基因定位研究进展傅鸿妃柴伟国吕晓菡(浙江省杭州市农业科学研究院,浙江杭州310024)辣椒(Capsicum spp.)为茄科作物,因杂交优势明显,目前市场上大部分种子是杂交1代,但是随着国内农资和劳动力等价格的提高,杂种1代的生产成本也水涨船高,雄性不育是迄今为止可以降低这一成本的有效途径之一。
植物及其雄性不育性研究及其在育种中的应用
植物及其雄性不育性研究及其在育种中的应用植物是人类生活的重要组成部分，从粮食作物到药用植物，均为人类提供了极为重要的生活资源。
如今，随着人口的增加和生活水平的提高，对植物的需求越来越大。
因此，如何有效地利用植物资源，提高植物的产量和品质，成为了植物育种领域中的关键问题之一。
在这方面，雄性不育性是一种常用的育种技术，也是当前研究的热点之一。
一、雄性不育性的定义和分类雄性不育性是指植物花粉形成异常，不能成熟、不能释放或者不能与雌蕊结合，最终导致种子无法结实的一种遗传特性。
根据其发生的原因，雄性不育性可以分为自然雄性不育性和人工雄性不育性两种类型。
自然雄性不育性是指由于植物染色体的基因突变或基因组组合变异而导致的雄性不育性现象。
这种类型的雄性不育性不会受到环境因素的影响，遗传性稳定。
人工雄性不育性是指通过人工手段诱导植物的雄性不育性，主要包括化学诱导、物理诱导和遗传诱导等方法。
这种类型的雄性不育性受到环境因素的影响较大，遗传性相对不稳定。
二、雄性不育性在育种中的应用雄性不育性技术是目前应用最广泛的一种育种技术之一，主要应用于杂种优势的利用和固定、纯系品种的选育以及遗传分析等方面。
1. 杂种优势的利用和固定利用杂种优势是提高植物种质利用率和生产力的有效途径之一。
但是，常规的种子杂交法存在以下问题：①杂交后代的杂种优势不一定能得到保留或遗传稳定；②有些杂交植物还会产生不育性后代，影响了产量和品质。
而使用雄性不育性材料进行杂交，则可以显著提高杂交植物的产量和品质稳定性，同时保证后代的杂种优势能够固定传承。
2. 纯系品种的选育纯系品种的选育是指通过长期的选择和筛选，培育出具有一定特征的产业品种。
如果这些纯系品种具有显著的优势特征，可以进一步进行基因纯化。
而使用雄性不育性的植物材料，则可以在不同自交代之间，减少亲缘关系的重叠，从而提高基因纯化的效率。
3. 遗传分析雄性不育性子代与正常子代的比较，可以从遗传学的角度研究雄性不育性的发生机制，进而为育种提供理论指导。
辣椒雄性不育研究进展
类 是 细 胞 质 雄 性 不 育 （ｙｏ ｌ ｍ ｃｍａ ｔ ｉｔ ｃｔ ａ ｉ ｌ ｓ ｒｉ ， ｐ ｓ ｅ ｅ ｌｙ
Ｃ ） 育性 由细 胞 质 和细 胞核 基 因共 同控 制 ； ＭＳ ， 另一 类是 细胞 核雄 性 不育 （ｅ ｉ ｍ ｅ ｔ ｉｔ Ｇ ）育 ｇｎｃ ａ ｅ ｌｙ ＭＳ ， ｌ ｓ ｒｉ ，
遗传 类 型 ， 是研 究 植 物雄 性不 育 育性 表 达很 好 的试
验材 料 。 自 １ ５ 年 Ｍ ｒｎ等 首次 报 道 了辣 椒 雄性 ９１ ａｉ ｔ
不育 现 象 ｌＰｔ ｓｎ首次 报道 了辣椒 的胞 核互 作 型 ｌ ｅ ｒｏ ｌ ｅ ， 雄 性 不 育 以来 圈 辣 椒雄 性不 育 的研 究 和 利 用 得 到 ，
性仅 由细胞 核基 因控制 ， 受 细胞 质 影 响 。大 多数 不
蔬菜作物 自然 突变 的雄性不育仅有 其中一种遗传
类 型 ，但 在辣 椒 上 同时存 在 Ｃ ＭＳ和 Ｇ ＭＳ两 种不 育
１ 辣椒 雄 性 不 育小 孢 子败 育机 理 研 究
关 于辣 椒雄 性 不 育细 胞 学 机理 的研究 ， 一些 学 者 研 究 认 为 是 由于 小 孢 子母 细胞 不 能正 常 进 行
收 稿 日期 ：０ ２ ０ — ３ ２ １— ２ ２
减数分裂所致 ，败育发生在小孢子 四分体形成前。 在 造 孢 细 胞 期 ， 育 系 和保 持 系 特 征 相 似 ， 明显 不 无
作者简介 ： 郭爽 （９ ２ ）女 ， １８ 一 ， 博士 ， 辣椒遗传育种与生物技术 ， — ａ ：７ ９０ ４ ＠ｑ ． ｎ Ｅ ｍ ｉ ３ ６ ０ ３ １ ｑｃ ｌ ｏ
表 达很 好 的试验 材料 。介 绍 了辣椒 雄性 不育 的小孢 子败 育机 理 、 育性 与生理 生 化指标 昀关 系 、 性相 关基 因 育 遗传 特 点 以及 最 新 的分 子 生物 学研 究进 展 ， 并指 出今 后辣椒 雄 性不育 研 究的重 点 。 关键 词 辣椒 ； 性不 育 ； 究进展 雄 研
草育种学雄性不育和自交不亲和进展
B SPT (seed production technology)技术原理 水稻隐性核不育系（ms/ms)
载体转化
水稻核保持系（ms/MS-SPT)
荧光色选技术
隐性不育系(ms/ms)
核保持系(ms/MS-SPT)
A. 独立（ S1=S2）则不亲和 B. S1 隐性（S1<S2）则亲和，后代基因型为S1S1+S1S2
C. S1显性（ S1>S2）则不亲和
D. 竞争减弱 S1存在削弱S2，S2存在削弱S1，结果为弱亲和。
自交不亲和性的机理
• 花粉决定因子 AhSLF-S • S-核酸酶 S-RNase
A 表达载体
配子体自交不亲和性
按基因型的不同，有三种亲和关系：
（1）自交 （2）半异交 （3）完全异交
豆科、禾本科、茄科、蔷薇科
孢子体自交不亲和性
十字花科、菊科和旋花科
（1）雌、雄孢子体间无相同S基因，表现亲和。 S1S1×S2S2 S1S2×S3S4
（2）雌、雄孢子体有一个相同的S基因（S1S1×S1S2 ）
如：玉米M型不育系、水稻红莲Ａ等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
质－核互作遗传型
不育胞质基因载于何处？
它如何与核基因相互作用 而导致不育？
光、温敏核不育
﹡水稻光敏核不育材料： 长日照条件下为不育 (＞14h，制种)； 短日照条件下为可育 (＜13.75h，繁种)。 ﹡水稻温敏核不育材料： ＞28℃，不育； ＜23-24℃育性转为正常。
malesterility细胞质型不育系的不育性只能被保持而不能被恢复目前已在270多种植物中发现有细胞质雄性不育现象隐性核不育无保持系这种核不育的利用有很大的限制性cytoplasmicmalesterilitycms胞质不育基因为s
植物雄性不育的生物学机制与应用研究
植物雄性不育的生物学机制与应用研究植物雄性不育是指雄蕊或其某些部分不能正常发育或功能丧失，导致植物不能正常进行异交或自交。
这种现象在植物育种研究和生产中有着非常重要的应用价值。
本文将从植物雄性不育的生物学机制、应用研究和未来展望三个方面对其进行探讨。
一、植物雄性不育的生物学机制植物雄性不育的生物学机制是多方面的。
首先，它可能与基因不完全性、环境因素、物种杂交、基因互作、基因表达和转录后修饰等因素有关。
例如，基因不完全性中，一些雄性不育基因具有重要的作用，然后它们通常会引起植物雄性不育的发生。
此外，环境因素也可能会影响植物雄性发育，如高温、低温、干旱、水涝等都可以导致植物雄性不育。
再比如，物种杂交也是一种常见的产生雄性不育的机制，例如玉米的某些杂交亲和组合就容易出现雄性不育现象。
其次，植物雄性不育还与某些蛋白质和非编码RNA等因素有关。
例如，传递RNA干扰（trans-acting RNA interference）通常是一种特定的RNA分子介导的基因沉默转录机制。
已经证实了这种机制在一些雄性不育植物中发挥了重要的作用。
还有一些研究表明，一些蛋白质也可能在植物雄性发育中发挥着重要的作用。
例如，一个叫做TAPETUM DEVELOPMENTAL DEFECTIVE1的蛋白质在某些雄性不育植物中起着关键作用。
总的来说，植物雄性不育的生物学机制非常复杂，有许多因素相互作用。
其深层次机理还需要更多的研究和探索。
二、植物雄性不育的应用研究植物雄性不育在育种和生产中有着重要的应用研究价值。
首先，它可以被应用于杂交育种。
通过交叉育种不同的雄性不育植物，繁育出一些优良品种，这是其中一种非常常见的应用。
例如，将雄性不育体系导入小麦中，并与另一个小麦相关亲和组合进行杂交，从而产生了一系列优质、高产的小麦品种。
其次，植物雄性不育还可以用于基因编辑和转化。
通过对植物雄性发育的控制，研究人员可以利用基因编辑和转化方法进行相关基因的修饰和操作，为植物育种提供重要的工具和手段。
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植物雄性不育性与育种的研究进展
近年来，植物育种学中一个重要的研究方向是如何培育高产、高质量的新品种。
然而，植物的繁殖系统很复杂，很多不同因素会影响植物的育种。
植物雄性不育性（MS）是其中一个最主要的因素之一。
在本文中，我们将简要讨论植物MS背景
下的育种研究进展。
MS是植物雄蕊对花粉发育所产生的一种异常现象。
具有MS性状的植株会在
阳性授粉后无法正常结实，或者产生畸形、无力的种子。
对于谷类作物等经济作物而言，这种“不育性”现象会严重影响其育种效率和经济效益。
MS作为一种花器官发育障碍，常常被认为是一种基因隐形遗传现象。
但是，
随着分子生物学的发展，人们发现了MS与遗传物质之间的更深层次的联系。
基于对MS的分子机制研究，人们开始探索一些新的育种手段。
一种常见的育种方法是通过杂交改良来改变植物的性状。
在谷类作物中，杂交
育种的重要手段是使用两个亲本进行交配，并通过选择来获得更理想的后代。
然而，当存在MS现象时，杂交育种会面临一些限制和挑战。
因此，为了克服MS带来的
问题，人们发展了一种新的育种方法——基因编辑。
基因编辑是通过切割DNA序列来精确地修改植物基因组中的特定部分。
在研
究过程中，人们可以针对与MS相关的基因进行编辑，以便改变它们的表达或功能。
例如，在水稻育种中，通过诱导与MS相关的基因mads3的小麦素蛋白的基因沉默，可以获得可育品种。
因此，通过基因编辑技术我们可以针对MS相关的基因进行改良，以便更好地控制植物的杂交育种过程。
除了基因编辑技术之外，研究人员还在探索其他的育种方法来解决MS问题。
其中包括化学遗传学和表观遗传学技术。
例如，通过使用小分子化合物来控制MS
相关的基因或家族，可以在杂交育种中获得更好的育种效果。
同时，通过改变某些
表观修饰在植物基因组中的分布，也可以影响MS现象的发生，并得到更好的杂交育种效果。
综合来看，MS是植物杂交育种时一个很常见的问题。
然而，在分子生物学和遗传学研究不断进步的今天，我们已经拥有了很多可选择的技术和方法来解决MS 问题。
基因编辑、化学遗传学和表观遗传技术等新技术的发展，给植物MS的研究和育种带来了很大的改进和创新。
相信随着科学技术的进一步发展和完善，植物杂交育种的效率和效果也将不断得到提高。