玉米生态核雄性不育系的发现与遗传研究
玉米核不育基因MS22克隆及其同源基因生物信息学分析
2022年3月 热带农业科学第42卷第3期Mar. 2022 CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE Vol.42, No.3收稿日期 2021-11-27；修回日期 2021-12-14基金项目 内蒙古自治区自然科学基金项目（No.2021MS03083）。
第一作者 高永钢（1983—），男，博士，讲师，研究方向为作物分子育种，E-mail ：**************。
玉米核不育基因MS22克隆及其同源基因生物信息学分析高永钢1,2（1. 内蒙古科技大学 内蒙古包头 014010；2. 内蒙古科技大学能源与环境学院 内蒙古包头 014010）摘 要 利用水稻ROXY1、ROXY2基因序列，在玉米基因组数据库进行同源检索，发现GRMZM2G442791基因（MS22）序列与ROXY1、ROXY2之间具有较高的相似度（73%～79%）。
以玉米B73自交系为实验材料克隆MS22启动子区序列；用生物信息学方法对水稻 ROXY1、ROXY2及MS22基因核苷酸序列以及蛋白质结构、亲水性和疏水性及进化树等进行分析。
结果表明，玉米雄性核不育相关基因MS22编码区长度为480 bp ，编码159个氨基酸；ROY1编码区长度为408 bp ，编码136个氨基酸；ROXY2编码区长度为420 bp ，编码140个氨基酸。
通过对蛋白功能结构域进行分析发现，MS22、ROXY1、ROXY2都为谷氧还蛋白家族成员，具有GRX 家族基因相似的功能结构域和近似的三级结构。
因此推测，MS22可能与ROXY1、ROXY2具有相似的功能，可能参与氧化还原调节、植物胁迫防御，在控制雄性配子发生中起主要调控作用。
关键词 玉米；雄性不育；MS22 基因；生物信息中图分类号 S513 文献标识码 A DOI: 10.12008/j.issn.1009-2196.2022.03.009Cloning of Maize Genic Male Sterility Gene MS22 and BioinformaticsAnalysis of Its Homologous GeneGAO Yonggang 1,2(1. Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou, Inner Mongolia 014010, China; 2. College of Energy and Envi-ronment, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou, Inner Mongolia 014010, China)Abstract Using rice ROXY1 and ROXY2 gene sequences, a homology search was conducted in the maize genome database. the searching results showed that the GRMZM2G442791 (MS22) gene sequence had a high degree of similarity with ROXY1 and ROXY2 (73%-79%). Primers were designed by using Primer5.0, and MS22 was cloned by using the maize B73 inbred line. Bioinformatics methods were used to analyze the nucleotide sequences, protein structure, hydrophilia, hydrophobicity and evolution tree of rice ROXY1, ROXY2 and MS22. The results showed that the coding regions of the maize male sterility related gene MS22, ROY1 and ROXY2 are 480 bp, 408 bp and 420 bp in length, respectively and encode 159 amino acids, 136 amino acids and 140 amino acids, respectively. The analysis of protein functions and domains showed that MS22, ROXY1 and ROXY2 are members of the glutaredoxin (GRX ) family and have the similar functional domains and similar tertiary structure to GRX family genes. Therefore, it is speculated that MS22 may have similar functions to ROXY1 and ROXY2, could participate in redox regulation, plant stress defense, and play a major role in controlling male gametogenesis. Keywords maize; male sterility; MS22; bioinformatics玉米是我国最重要的粮食作物之一，其产量的提高主要依赖于杂种优势的利用。
作物雄性不育性在育种中的应用概评
作物雄性不育性在育种中的应用概评秦太辰【摘要】概述总结了作物雄性不育性的类别与遗传特点。
雄性不育性的遗传机理涉及细胞质遗传的现象,目前已初步探明玉米C群不育系的胞质基因可能是atp6-c,芝麻不育胞质基因拟为atpA。
雄性不育化杂交种在实践中主要应用于玉米、水稻和蔬菜中。
尽管现有近交理论、DNA甲基化效用、水稻胞质与核不育系遗传等理论提出,雄性不育化育种的基本理论尚需进一步探讨。
在雄性不育化育种技术上,要逐步解决难点作物,如小麦、荞麦、菜豆等的不育化育种问题。
%This paper summarized the type and genetic characteristics of male sterility. The mechanism of male sterility is involved in cytoplasmic heredity. It has been initially proved that atp6 c and aptA are the cytoplasmic genes of maize sterile line C group and namie male sterile line, respectively. Male sterility hybrids are extensively applied in corp production, shuch as maize, rice and vegetables. Despite some theories were proposed, such as inbreeding theory, DNA methlation and genetics of rice cytoplasm male sterile line, the basic theories of male sterile breeding requests further study. This paper suggested to gradually resolve the difficulties of crop male sterile hybridization breeding in wheat, buckwheat and navy beans.【期刊名称】《生物技术进展》【年(卷),期】2011(001)002【总页数】6页(P84-89)【关键词】雄性不育化;细胞质遗传;不育化制种;DNA甲基化;杂种优势【作者】秦太辰【作者单位】扬州大学农学院杂种优势研究与应用实验室,江苏扬州225009【正文语种】中文【中图分类】S512.1自1902年发现植物雄性不育现象[1],迄今已百余年,直到20世纪20～30年代才应用于生产。
我国玉米雄性不育系选育技术生产应用情况分析
我国玉米雄性不育应用类型划分、作用及出产应用情况阐发玉米是世界上最早操纵雄性不育杂交种的主要作物之一。
我国玉米雄性不育的研究早在60年代初就开始了，而且选育出了如“双26〞等一些玉米雄性不育系，40多年来，在广阔玉米育种工作者的共同努力下，目前已底子掌握了玉米雄性不育遗传机理及选育方法，并选育出了一多量优良的雄性不育系，而且在出产长进行了大面积的测验考试性应用，效果显著。
随着雄性不育系选育技术的不竭完善与提高，多量不育系将不竭涌现，出产应用前景十分广阔。
1 玉米雄性不育的类型划分贝克特〔Beckett，1971〕将玉米细胞质雄性不育划分为C组、S 组、T组，同一组别内测交儿女的育性反响以及对小斑病Ｔ小种的测交抗性反响十分接近，又据扬州大学生物工程尝试室的最新报道，又发现一种不同于上述三种组此外胞质不育类型，定名为YII－1型。
因此目前的玉米胞质不育可划分为四个类型，即C、T、S、YII－1。
以后Pring 按照线粒体DNA酶切图谱阐发，将Ｃ群划分为三个亚群，即ＣⅠ、ＣⅡ、ＣⅢ。
四川农业大学玉米研究所对C、T、S三种雄性不育组别进行了线粒体DNA的RELP阐发，成果发现，在coxII/BamHI探针/酶组合下，正常胞质〔Ｎ〕在有一条带，T组不育胞质那么在5kb有一条带，从而说明了这三种不同胞质不育类型在mtDNA的RELP图谱上的不同反响。
2 玉米雄性不育系应用的作用阐发增加对抗病性的遗传弹性由于群体内约有50%的细胞质为异质性，因此对某一病害的生理小种的侵染具有必然的缓冲作用。
我们于2001年做了如下试验，将丹9046A与丹9046B每份种植两行，每行10株，以纹枯病为查询拜访工程，查询拜访日期9月3日，成果可以看出雄性不育系的细胞异质性对玉米病害具有很大的缓冲作用，对纹枯病的抗性表示中，丹9046A比丹9046B的抗性超出跨越25个百分点。
增加了自交系繁殖与杂交种出产田的产量刘春增等〔1996〕对丹1324A、B及丹玉18号A、B进行了去雄试验可以看出，丹1324A留雄比CK增产6.3%，丹玉18A比CK增产5%，通过室内考种发现，增产的原因在于雄性不育的果穗增大、单穗粒重增加，果穗大而均匀，此中大穗率占88.1%。
沈单16号玉米雄性不育系的选育和利用
沈单16号玉米雄性不育系的选育和利用摘要阐述了玉米沈单16号雄性不育系的品种来源、选育经过及特征特性,并介绍了雄性不育的利用,以期为玉米制种提供技术参考。
关键词玉米;沈单16号;雄性不育系;选育;利用随着杂种优势在作物育种上的广泛应用,雄性不育已经成为杂种优势利用的有效途径。
玉米是最早利用细胞质雄性不育的作物。
利用雄性不育系配置杂交种,是保证种子纯度、提高玉米产量的重要途径。
自1950年第1个玉米雄性不育系杂交种问世以后,玉米细胞质雄性不育种研究有较大进展。
但由于认识、技术、管理等方面的原因,致使玉米雄性不育杂种优势的研究和推广利用受到严重影响,至今我国玉米雄性不育系杂交种的种植面积不到玉米种植面积的3%。
据粗略计算,如果玉米雄性不育杂交种种植面积达总面积的35%,每年就可增收玉米250万t,节约劳动力150万个工日,相应的经济效益和社会效益非常明显。
基于此,笔者对春播区种植面积较大的沈单16号进行不育杂种优势研究和推广,以期尽早实现该品种人工杂交向自然杂交的转变,提高种子质量。
1品种来源玉米杂交种沈单16号是沈阳市农业科学院利用沈137和自交系K12组配的普通玉米杂交种(沈9729)。
2003年2月通过国家农作物品种审定委员会审定,审定号为国审玉2003014。
该品种是我国目前年种植面积较大的玉米品种,推广面积成倍数增长,具有进一步推广的潜力和价值。
父本沈137是利用含有热带种质的美国杂交种6JK111选育而成,具有一般配合力高、抗病性强、抗倒性强、光周期敏感、光合速率高、自身产量高、综合农艺性状好的特点,为沈单16号具有的优异性状打下坚实基础,尤其对温光变化敏感的特性使沈单16号生育期具有很大的可塑性,具有广泛的适应性。
母本K12中含有黄早四血缘,是适应性较广的育种材料。
沈137与K12杂交拓展了国内×国外原有杂交模式,使沈单16号表现出较强的杂种优势,解决了生产上长期存在的重产轻质、缺少优质高产品种的普遍问题。
植物核雄性不育系利用研究进展 上
植物核雄性不育系利用研究进展上
朱乾浩
【期刊名称】《世界农业》
【年(卷),期】1993(000)003
【摘要】利用植物的雄性不育性培育雄性不育系,再把雄性不育系作为遗传工具用于大量生产杂交种子,从而使许多作物,尤其是自花授粉作物的杂种优势得以在生产上应用。
【总页数】3页(P20-22)
【作者】朱乾浩
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】S334
【相关文献】
1.植物雄性不育在甜菜作物上的利用及研究Ⅰ植物雄性不育性的研究进展 [J], 王华忠;吴则东;韩英
2.植物核雄性不育系利用研究进展下 [J], 朱乾浩
3.植物核雄性不育系利用途径的研究和探索 [J], 张天真
4.农产品加工废弃植物纤维利用现状及其在热压成型技术上的应用研究进展 [J], 潘青青;吴定橙;单伟雄;向红
5.棉花核雄性不育系的培育与利用研究进展 [J], 蓝家样;詹先进;张兴中;胡志刚;陈全求
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玉米雄性不育类型、遗传机理及育种利用方法研究动态
玉米雄性不育类型、遗传机理及育种利用方法研究动态石明亮;陈国清;彭长俊;孙权星;程玉静;薛林;陆虎华;黄小兰;郝德荣【摘要】通过玉米雄性不育的分类,各种不同的复杂表现、遗传特性,以及恢复性、生产应用等方面的资料综述,结合笔者长期育种实践创造出的三系配套种质及其不育与恢复表现的特征特性,探寻玉米雄性不育三系配套大面积生产应用的可能性,同时,探讨三系配套在增强抗逆性、提高制种产量和单交种大面积生产稳产性方面的实际应用技术方法,为我国玉米生产高产、稳产服务.【期刊名称】《天津农学院学报》【年(卷),期】2013(020)001【总页数】7页(P21-27)【关键词】玉米;雄性不育类型;遗传机理;育种;利用方法【作者】石明亮;陈国清;彭长俊;孙权星;程玉静;薛林;陆虎华;黄小兰;郝德荣【作者单位】江苏沿江地区农业科学研究所,江苏如皋226541;江苏沿江地区农业科学研究所,江苏如皋226541;江苏沿江地区农业科学研究所,江苏如皋226541;江苏沿江地区农业科学研究所,江苏如皋226541;江苏沿江地区农业科学研究所,江苏如皋226541;江苏沿江地区农业科学研究所,江苏如皋226541;江苏沿江地区农业科学研究所,江苏如皋226541;江苏沿江地区农业科学研究所,江苏如皋226541;江苏沿江地区农业科学研究所,江苏如皋226541【正文语种】中文【中图分类】S513随着我国经济的发展，劳动力大量向城市转移，这导致我国玉米制种基地目前的劳动力相当紧张，去雄延误乃至无人去雄已成为第一大难题。
利用玉米雄性不育系制种，不仅可节省大量去雄人工，降低种子成本，而且可减少因去雄不净所造成的种子混杂，提高种子纯度，充分发挥杂交优势提高玉米生产水平的作用。
早在1984年，河北全省检测的140个玉米单交种样品平均自交株率为8.17%，其中的9号样品（代表50 000 kg京早7号种子）自交株率高达61.2%，这为当年人力充沛条件下管理疏漏所造成，这样的杂交种势必会严重减产。
玉米C型胞质互作雄性不育系的不育机理及恢复性研究
异 常的转 录本 和 翻译 产物 ， 而 干扰 线 粒 体 正常 从 功 能的发 挥 ，并最终 导 致雄 性 不育 。Ｃ型胞 质 ］ 互作 雄性 不育 是 Ｃ、 、 Ｓ Ｔ三 种 不育 类 型 中 遗传 关
想。
关键词 ： 玉米 ； 型胞 质 ； 性 不育 系 ； 育机 理 ； 复 性 Ｃ 雄 不 恢
Ｃ 型 不 育 系 来 自 巴 西 的 玉 米 品 种 Ｃ ａｒａ ｈ ｒｕ ，
出一 条谱带 ， Ｘｈ 用 ｏＩ和 Ｓ ｍａＩ也 可 以将三 个 亚 组 区别开来 。郑用琏 等 （９ １ 以 Ｍｏ ７ １ ７为核 １９） ｌ 、０
开放 阅读框 （ 未知来 源 的 ４ １ 核苷 酸组成 ） 由 ４ 个 和 截 短 了 的 ａｐ ｔ６基 因 。 此 嵌 合 基 因 由 来 源 于 ａｐ ｔ９
的启 动子所控 制 ， 与正 常 的 ａｐ 相 比少 了 Ｎ段 的 ｔ６ ２ ３个氨 基 酸 。由于 Ｃ—Ｃ ＭＳ的线 粒 体 中没 有 其 他拷 贝的 ａｐ ｔ６存 在 ， 与编 码 ａｐ ｔ６蛋 白有 关 的 只
分子机 制
胞质 互作雄 性不 育是 由核基 因和细胞 质基 因
相 互 作 用 而 产 生 的 ， 基 因 和 线 粒 体 基 因 的互 作 核 导 致 了 花 粉 粒 的 不 正 常 发 育 【 。 线 粒 体 基 因 组 分 ３ ］ 子 问 重 组 产 生 正 向 或 反 向 重 复 序 列 ， 是 产 生 不 这 育 相 关 基 因 的直 接 原 因 。这 些 嵌 合 基 因往 往 产 生
孢 子 体 时 期 ， 期 早 ， 育 完 全 ， 究 越 来 越 受 到 时 败 研
卫星搭载玉米雄性不育突变系的遗传稳定性研究
第ｌ ５卷 第 １ 期
２０ ０２年 ２月
航 天医学与 医学工程
Ｓ ａｅ Ｍｅ ｉｉｅ ＆ Ｍｅ ｉａ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ ｐ ｃ ｄｃｎ ｄｃ ｌ ｎ ｉｅ ｒ ｎ
Ｖｏ ５ Ｎ Ｌ１ ｏ １ ｂ２ ０ ０ ２
卫 星 搭载 玉 米 雄性 不育 突变 系 的遗 传稳 定 性研 究
Ａ ｄ ｅｓｒｐｉｔｒｑ ｅｔ ｔ ： ＩＪ —ｕ ．Ｉｓｔｔ ｏ ｅｅｉ ａ Ｄ ｖｌ ｍ ｎ ｌ ｉ ｏｙ Ａ ，Ｂ ｒｎ ｄ ｒｓ ｅ ｒｎ ｕ ｓ ｏ Ｌ ｉ ｇｏ ｎｔｕｅｆ Ｇ ｎｔ ｓｍｄ ｅｅ ｐ ｅｔ ｏ ｇ ，Ｃ Ｓ ｅ ｉ ｅ ｓ ｎ ｉ ｃ ｏ ａＢ ｌ ｇ
Ｍ ｅｈ ｄ Ａｉ ｄ ｉｄｓ ｄ ｆＩａｚ Ｃ ｕ ｎ Ｄ ｎ Ｎｏ ９）ｗ ｒ ａｒｅ ｏ ｓ ａ ｅ ｆｒ １ ．Ａｆ ｒｒｔｒｅ ｏ ｔｅ ｔｏ ｒ ｒｅ ｅ ｓｏ ｌ ｉｅ（ ｈ ａ ａ ． ｌ ｅｅ ｃ ｒ ｄ ｔ ｐ ｃ ｏ ５ ｄ ｉ ｔ ｅｕ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ
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雄性 不育 现象在植 物界普 遍存在 。雄性 不育 性 具有 自然条件 下的 生殖潜 力和栽 培状态下 的育 种 价 值 ， 遗传 研 究 和 育 种 应 用 中 的 宝 贵 资 源。 是 １７ 美 国由 于大 面积 种 植 单 一 的 Ｔ型胞 质 雄 ９０年 性不育 系 ， 致使 玉米 小 斑 病 Ｔ型小 种爆 发流 行 ， 给美 国玉米 生产造 成 了很大 的 经 济损 失 ， 一 沉 这 痛 的教训使人 们对 细胞 质雄性不育 的利 用不 得不 采取谨 慎 的态度 。此 后 ， 许多研究 工作 者认 为 ， 放 弃外 国带病 的雄性 不育 系 ， 创造 抗 病 的 国产 玉 米 新 型不育 系是一个值 得重 视 的课题 。 空 问诱 变育种 是 ８ ０年代 于我 国 发 展起 来 的 诱 变育种新 技术 ， １８ 自 ９７年 以来 ， 用 返地 卫 星 利 和高空气球 先后搭 载 了近 ５ Ｏ多种 作物 ， 取得 了可
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对 其 生 态 学 机 制 和 遗 传 机 理 进 行 了 分 析 ， 其 为 该 以
标 记 ｕ １ ９和 ｂ ｌ ３ ９ 之 间 ． ｍｃ ２ ２ ｎｇ１ ２
关 键 词 ： 米 ； 态 型 核 雄 性 不 育 系 ； 因定 位 玉 生 基
中 图 分 类 号 ：５ ３ Ｓ １ 文 献 标 志 码 ： Ａ
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第 ４ ５卷 第 ２期
２ １ ０ １正
河 南 农 业 大 学 学 报
Ｊ ｕｎ ｌｏ ｎ ｎ ＡｇｉｕｔｒｌＵｎｖ ｒｉ ｏ ｒ ａ ｆＨｅ ａ ｒ ｌ ａ ｃ ｕ ｉｅ ｓ ｙ ｔ
Ｖｏ ． ＮＯ． １ ４５ ２
Ａｐ ． ｒ ２ １ ０ １
４月
文章 编 号 ：０ ０—２４ （０ １ ０ ０ ３ １０ ３ ０ ２ １ ）２— １３—０ ４
用人 工 去 雄 的 方 法 进 行 杂 交 种 子 的生 产 ， “ 在 两
不 育材 料 已经成 为玉米 “ 系” 制 种 技术 能 否 实 两 法
现 的关 键 ． 汤继 华 等 在 ２ ０ ０ ５年 育种 过 程 中发 现 一 种新 的生态 型核不 育 系春杂 ， 该材 料冬 季在 海南 种 植 雄穗 完全 可育 ， 而在 郑 州 夏播 完 全 不 育 ． 研 究 本
玉 米 生 态 核 雄 性 不 育 系 的 发 现 与 遗 传 研 究
宋鹏举 ， 洪 强， 东 明 ， 彦 民 季 裴 胡
（ 河南农 业 大学农 学 院 ， 南 郑 州 ４ ０ ０ ） 河 ５ ０ ２
摘 要 ： 用 分 期 播 种 和 混 合 分群 法 （ Ｓ 对 发 现 的 生 态核 雄 性 不 育 材 料 春 杂 的 生 态 学机 制 、 传 机 理 进 行 了初 利 Ｂ Ａ） 遗
Ｋｅ ｏ ｄ ： ａｚ Ｚ ａｍａ ． ； ｃｌｇ ａ ｍ ｌ ｓ ｒｅｌ ｅ ｇｎ ｐ ｉｇ ｙｗ ｒ ｓ ｍ ｉ ｅ（ ｅ ｙＬ ） ｅ ｏ ｉ ｌ ａｅ ｔ ｌ ｉ ； ｅ ｅｍａｐｎ ｏ ｃ ｅ ｎ ｉ
生态核 雄性 不 育 材 料 的 育性 转 换 主 要 受 光 照 时间、 温度 等 自然 条件 的影 响 ， 在特 定 的生 态 条 件 下既 可作 为不育 系进 行制 种 ， 又可 进行 自交 系 的繁 殖 ， 现一 系两 用 ， 实 简化 制种程 序 ． 由于玉米 可 以利
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