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
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？
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
单隐性基因控制 单显性基因控制
Ms Rht10
ms rht10
矮败小麦
Ms
ms
Rht10 rht10 ×
ms rht10
ms rht10
矮败小麦
具有不同优良性状的小麦品种 (高产、优质、抗旱、抗寒等)
Ms Rht10
ms rht10
ms rht10
ms rht10
×
ms rht10
ms rht10
各具不同遗传背景、各具不同优良性状的矮败小麦
msmsRfRf
纯合两型系保持模式 MsMsrfrf × MsMsRfrf
MsMsrfrf × MsMsRfrf
(不育株50%)
(可育株50%)
杂合两型系保持模式 Msmsrfrf × msmsrfrf
Msmsrfrf × msmsrfrf (不育株50%) (可育株50%)
纯合两型系中不育株的育性恢复模式
（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,
N(RR) × S(Rr)
N(RR)
N(Rr)
S(rr) ×N(RR) N(RR) N(Rr)
S(rr) ×N(rr)
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。
细胞核基因 细胞质基因
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)
不能得到稳定的不 育系；
不能制成完全可育 的商品杂交种。
MsMS （不育） × msms（可育）
Msms × msms
Msms msms
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。
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
矮变1号
×
（MsMs，rht10rht10） （msms, Rht10 Rht10）
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)
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
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。
T Rf1Rf2
S Rf3
C Rf4
(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。
质核互作不育 （cytoplasmic- nucleic male sterility）
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。
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）
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。
MsMsrfrf × Ms-RfRf 或msmsRfRf Ms-Rfrf
杂合两型系中不育株的育性恢复模式
Msmsrfrf × Ms-RfRf 或msmsRfRf
Ms-Rfrf 或msmsRfRf
（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
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(male sterile line)。
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(maintainer line)。
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(restorer line)。
×A
自交2代 恢复系
S(RR)或S(Rr) 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
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
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)
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。
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
3. 扬稻6号是一个优良的水稻品种，但不是 WA型不育系的恢复系，基因型为N（rr）。 WA型不育系珍汕97A的基因型为S（rr）， WA型恢复系明恢63的基因型为N（RR）。 请通过回交转育法，将明恢63的恢复基因R 导入扬稻6号，写出回交转育的过程。
思考的问题:
如果你在田间发现了一株不育株,你 怎样把它保存下来? 你怎样知道它属 于哪种不育类型?
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
谢谢！
一、雄性不育概念及类别
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。
核不育（nucleic male sterility） 雄性不育
S（rfrf） × N（RfRf）或 S（RfRf） →S（Rfrf）
（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。
保持系 N(rfrf)
杂交种 S(Rfrf)
恢复系 S(RfRf) N(RfRf)
大田生产
恢复系 不育系
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？
诱变
MsMs 正常可育
msms（不育株）×MsMs（可育株）
Msms MsMs Msms
自由授粉，在 msms 不育株上收种
Msms msms 3:1
Msms msms 1:1
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×MsMs
F1 Msms
（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。
两对隐性基因共同控制 两对基 因控制 两对显性基因共同控制
（一）单隐性基因(msms)控制的雄性不 育性
1. 如何产生的？
诱变
MsMs 正常可育
Msms正常可育
MsMs 2Msms msms
可
2. 如何繁殖的？
育 株
msms（不育株）×MsMs（可育株）
不 育
株
Msms
MsMs Msms
自由授粉，在 msms 不育株上收种