水稻光温敏雄性不育基因的遗传及育种利用研究进展

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水稻光温敏雄性核不育系的系谱分析

作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2012, 38(3): 394−407/zwxb/ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9E-mail: xbzw@本研究由浙江省8812计划(2007C12901)和中央级公益性科研院所专项资金项目(2009RG002-4)资助。

*通讯作者(Corresponding authors): 孙宗修, E-mail: sunzx405@; 胡国成, E-mail: guochenghu@Received(收稿日期): 2011-08-02; Accepted(接受日期): 2011-12-15; Published online(网络出版日期): 2012-01-04. URL: /kcms/detail/11.1809.S.20120104.1649.005.htmlDOI: 10.3724/SP.J.1006.2012.00394水稻光温敏雄性核不育系的系谱分析斯华敏付亚萍刘文真孙宗修* 胡国成*中国水稻研究所 / 水稻生物学国家重点实验室, 浙江杭州 310006摘要: 近年来, 我国两系杂交水稻快速发展, 截止2010年底, 共有427个两系组合通过审定。

两系杂交水稻已经奠定了在我国水稻生产中的重要地位, 而光温敏核不育系是两系杂交水稻的基础。

本文从实用性角度研究了1994年以来通过审定和获得新品种保护权的两系组合所涉及的130个光温敏核不育系, 分析了光温敏核不育系的基本来源和其中126个不育系的系谱。

以原始光温敏核不育系为起点演绎了不育系之间的衍生关系, 介绍了大面积应用及获得新品种保护权的73个不育系的系谱, 归纳了新光温敏核不育系的育成途径。

讨论了不育系育性转换的光温反应类型与其核不育基因来源的关系。

提出利用光温敏核不育系开展分子生物学研究过程中, 有必要通过系谱分析不育系之间的衍生关系, 对不育系材料进行有针对性的选择。

水稻基因功能和分子育种的研究进展

水稻基因功能和分子育种的研究进展随着人口的不断增长，粮食的需求也在不断上升。

在如何提高粮食产量方面，农业科技的作用一直是不可忽视的。

在水稻栽培中，遗传改良一直是一个重要的研究方向，因为水稻是许多人的主要粮食来源。

基因功能和分子育种的研究，为实现高产优质水稻的目标提供了新的追求。

本文将介绍水稻基因功能以及分子育种的研究进展。

一、基因功能的探究从人类基因组计划开始，基因测序和基因功能的研究已经成为了整个生命科学中必不可少的一个领域。

在20世纪60年代，稻米开始成为基因改良的对象，并成为一些实验室的研究人员的关注点。

当然在那个时候，还不可能进行广泛的基因测序和分析，因为许多必要的技术和工具还未被发明。

因此，在这个时候，探究基因功能的方法主要是基于随机诱变的筛选设计，以及与整合数据库时代相比更为原始的生物学技术。

但在1980年左右，技术进步和计算能力的提高使得基因测序变得越来越容易。

导致研究集中在了单基因疾病的研究中，同时，在水稻的研究方面，也以此为基础。

因此，对非许多基因的功能进行长期研究成为了一种必要的选择。

大多数的研究的结果都是基于遗传改良领域从其他的研究中已经被证实的方案转移到水稻种植中。

随着时间的推移，基因功能研究的技术也不断改进和更新，不断产生更新的重大成果。

遗传变异测序成为一个更加完善的方法和工具，可以进一步帮助我们精细化地了解基因与染色体交互作用，以及它们在实现遗传多样性和发展中的作用。

二、分子育种的应用分子育种的研究是栽培优化的积累了长期的基础，分子育种要比传统的育种方法更准确和可靠。

创造变异体只是育种的第一步，如何确定抗性基因、环境适应性、产量等性状就成了育种的多步骤。

由于分子生物学和基因组学的不断发展，现代育种与传统的育种方法已经大有不同。

与传统育种方法相比，分子育种可以更快，更容易关注种植与植物物质代谢关系的生物过程。

另外，现代分子育种将农业生产和技术处理的素材提供给了第二个生产阶段。

水稻光温敏核不育系利用中存在的问题与对策

需要注意的是，有关于两系杂交水稻的制种风险关键技术就是利用实用光温敏核不育系，实用指的就是光温敏核不育系具有明显的育性转换，这种方式制种的风险比较低，具有可靠的自身繁殖性能。可以选育临界温度较低的不育系，既能解决制种风险问题，又可以开展盛夏季节的制种。３结语
通过以上综合的论述，笔者对于水稻光温敏核不育系利用中存在的问题进行全面分析，并对问题发生的原因提出具体的解决措施，从而可以降低水稻制种的风险，提高水稻产量。
我国在 1981 年提出了水稻自然两用系概念，经过我国科技工作者的不断努力，两系法杂交水稻获得巨大的进展。但是针对两系杂交水稻的历史，其研究实践比较长，历程具有一波三折的特点，主要是因为一系两用水稻光温敏核不育系，光温条件影响到其育性，很容易就会产生波动，制种和繁殖等方面都存在一定的风险。１水稻光温敏核不育系利用中存在的问题１．１温度对于水稻光温敏核不育系育性影响因为早期基础研究的结论具有片面性，再加上选育者缺乏经验，普遍认为日常长度会影响水稻光温敏核不育系。后来一些学者研究发现温度明显影响到育性，但是仍旧没有足够重视。基于此，很多育种家开始重视温度对于水稻光温敏核不育系的育性作用，加之湖南某年遭遇连续几天 30°以上的高温，降低了不育系育性，至此人们开始充分重视温度对于水稻光温敏核不育系起到的转换作用和决定性作用 [1]。１．２不育起点温度遗传漂移问题水稻光温敏核不育系经过几代的繁殖，显著提升了不育起点的温度，导致在制种过程中完全不能利用不育系种子，形成遗传漂移 [2]。不育起点温度遗传漂移的不育系种子，因为自交比较结实，降低了制种纯度，从而引发假杂种情况，影响两系杂交水稻的大面积生产。１．３制种失败问题以前相关专家不够重视育性转换过程中温度的作用，也不够了解光温敏核不育系育性转换的规律，导致我国很多地区在制种方面多次失败。同时，某些地方不够重视制种地时空的选择，导致一些组合受低温的影响，大面积制种都面临失败，甚至最适合制种的海南三亚地区，某年也因为低温天气的影响，严重影响制种工作。因此，当前我国两系杂交稻大范围生产需要解决夏季异常低温对于水稻光温敏核不育系育性的影响。２水稻光温敏核不育系利用对策２．１克服不育起点温度遗传漂移 “杂交水稻之父”袁隆平提出了以核心种子为关键技术的光温敏核不育系提纯和原种生产程序，可以有效控制起点温度的遗传漂移问题。在生产程序中有效防止光温敏核不育系不育起点温度过高的问题，包括光温敏核不育系不育起点始终保持统一水平。然而这种技术只是有效防治起点温度遗传漂移，其根本还没有得到根治。核心种子关键技术需要遵守严格的程序，并且要具备较高的技术含量，因此，一般种子公司无法承担，加之每年都需要提纯，是非常繁琐的。这种情况下就要加大研究力度，

前沿热点3 雄性不育与杂交水稻育种的发展-2024届高三大二轮生物学 (新教材)

广东广州三模)水稻的花属于两性花，水稻的花粉是否可育受到细胞质基因(S、N)和细胞核基因(R、r)共同控制。细胞核的不育基因用r表示，可育基因用R表示，R对r完全显性；细胞质的不育基因用S表示，可育基因用N表示。细胞核可育基因(R)能够抑制细胞质不育基因(S)的表达。因此，当细胞质基因为 S 且细胞核基因型为 rr[ 记为 S(rr)] 时，水稻才表现为雄性不育。袁隆平的“三系法”生产杂交水稻S(Rr)生产过程如图所示，根据题意，下列说法错误的是( )
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(3)之后，科学家在兼顾三系不育系育性稳定和两系不育系配组自由的优点，同时又克服了三系不育系配组受局限和两系不育系可能“打摆子”和繁殖产量低的缺点后，又研究出以遗传工程雄性不育系为遗传工具第三代的杂交水稻。
(4)这种杂交水稻的每个稻穗上约结一半有色的种子和一半无色的种子，无色的种子是非转基因的、雄性不育的，可用于制种，因此制出的杂交稻种子也是非转基因的；有色种子是转基因的、可育的，可用来繁殖，其自交后代的稻穗，又有一半结有色、一半结无色的种子，利用色选机能将二者彻底分开，因此，制种和繁殖都非常简便易行。
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前沿热点3 雄性不育与杂交水稻育种的发展
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热点串联 1．杂交水稻育种的材料优势水稻不仅有超级多的栽培品种，还具有明显的杂种优势现象，主要表现在生长旺盛、根系发达、穗大粒多、抗逆性强等方面。在部分品种或者原始的野生稻中，有一种非常罕见的个体叫做雄性不育株，顾名思义就是没有花粉或者花粉无效，但雌蕊正常，这就是杂交水稻的母本。
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解析：D 根据题意，分析可知，不育系A基因型是S(rr)，它与保持系B 的杂交子代都是不育系，且保持系B自交的子代都是保持系B，因此可以推测保持系B的基因组成最可能是N(rr)。用基因型为N(RR)的品种作父本，与基因型为S(rr)的雄性不育系杂交，才能使后代恢复可育性，所以恢复系的基因组成最可能是N(RR)，A正确；生产出的杂交水稻S(Rr)是杂合子，无法稳定遗传，因此需要年年制杂交种，B正确；基因(S、N)是细胞质基因，因此符合母系遗传规律，基因(R、r)是细胞核基因，位于一对同源染色体上的等位基因，因此遵循遗传分离定律，C正确；S(rr)是雄性不育，只能作母本，不能进行自交，D错误。

水稻遗传学与育种研究进展

水稻遗传学与育种研究进展水稻作为全球最重要的粮食作物之一，其遗传学与育种研究一直以来备受关注。

经过多年的努力，科学家们在水稻的遗传学研究和育种工作中取得了显著的进展。

本文将对水稻遗传学和育种研究的最新进展进行概述。

一、水稻遗传学研究进展1.1 水稻基因组解析水稻基因组的解析是水稻遗传学研究的重大突破之一。

科学家们使用高通量测序技术，成功地绘制了水稻基因组的全图谱。

这项工作不仅揭示了水稻基因组的组成和结构，还发现了大量的功能基因和重要基因座位。

通过对这些基因的深入研究，科学家们能够更好地理解水稻的生长发育过程和抗逆性。

1.2 关键基因的发现在水稻遗传学研究中，科学家们还发现了多个关键基因，这些基因在水稻育种中具有重要的意义。

例如，水稻耐盐基因的发现，为解决水稻在盐碱地上的种植问题提供了新的途径。

此外，对于水稻抗病基因的研究，也为病害防控提供了有效的策略。

1.3 基因编辑技术的应用近年来，基因编辑技术的快速发展为水稻遗传学研究带来了革命性的变革。

科学家们利用CRISPR/Cas9等基因编辑技术，成功地实现了对水稻基因组的特定基因进行精确编辑。

这使得水稻的基因功能研究更加准确和高效，为水稻的遗传改良提供了新的方法。

二、水稻育种研究进展2.1 杂交育种技术的应用杂交育种技术一直是水稻育种中的重要方法。

通过杂交技术，科学家们能够充分利用不同水稻品种的优势，培育出高产、抗逆性强的新品种。

近年来，科学家们通过了解水稻的遗传基础，结合先进的分子标记和选择技术，进一步提高了杂交育种的效果。

2.2 基因改良育种的探索基因改良育种作为一种新的育种方法，正在逐渐引起水稻育种研究者的关注。

通过在水稻中引入特定基因或编辑现有基因，科学家们试图提高水稻的产量、品质和抗逆性。

尽管这项工作仍处于探索阶段，但已经取得了一些令人鼓舞的成果。

2.3 分子辅助选择育种策略分子辅助选择是一种高效的育种策略，其基本原理是利用分子标记对作物进行选择。

雄性不育性及其在杂种优势中的应用

第五节雄性不育性及其在杂种优势中的应用尽管利用杂种优势已成为提高农业生产效益的主要途径之一，但除了像玉米等少数雌雄异株或雌雄同株异花作物外，在未解决人工去雄的困难以前，难以在生产上大面积推广。

而解决这一困难的有效途径是利用植物的雄性不育性。

目前水稻、玉米、高粱、洋葱、油菜等作物已经利用雄性不育性进行杂交种子的生产，并产生了巨大的经济效益和社会效益。

一、雄性不育的类别(一)细胞质不育不育由细胞质基因控制，而与核基因无关。

其特征是所有可育品系给不育系授粉，均能保持不育株的不育性，也就是说找不到恢复系。

这对营养体杂优利用的植物育种有重要的意义。

如：Ogura萝卜细胞质不育系。

(二) 核不育不育性是由核基因单独控制的(简称GMS)。

1、一对隐性核基因控制的雄性不育性蔬菜不育材料大都属于此类。

msms 不育，MsMs或Msms可育，共有三种基因型。

msms与MsMs交配后代全部可育；msms与Msms交配后代可育、不育株1：1分离；Msms自交后代可育、不育株按3：1分离。

只有用Msms作父本与msms不育株测交，可以获得50%的雄性不育株和50%的雄性可育株。

由于在一个群体里，有50%的可育株用于保持不育性。

通常称其为“两用系”(ABline)或甲型两用系。

将其用于杂种一代制种，则需要拔除50%的可育株。

因此，隐性核不育后代不能得到固定(100%)的不育类型。

2、一对显性基因控制的雄性不育性有杂合的不育株Msms、纯合的可育株两种基因型，纯合不育株（MsMs）理论上存在但实际上无法获得。

用Msms不育株与msms可育株杂交后代是半不育群体，此种两用系也叫乙型两用系。

3、由多个核基因控制的雄性不育中的一些组合可育成全不育系。

有核基因互作假说和复等位基因假说(曹书142或景书159)。

(三)核质互作雄性不育(简称CMS) 不育性由核基因(msms)和细胞质基因(S)共同控制的，又简称为胞质不育型。

一个具有核质互作不育型的雄性不育植物，就育性而言，有一种不育基因型和五种可育基因型。

水稻遗传多样性与育种创新研究新进展

水稻遗传多样性与育种创新研究新进展水稻作为人类重要的粮食作物之一，其遗传多样性和育种创新一直备受关注。

近年来，在水稻遗传多样性和育种创新研究领域取得了一些新的进展。

一、水稻遗传多样性研究新进展水稻的遗传多样性是育种创新的基础，关注水稻遗传多样性研究已成为水稻育种研究的热点之一。

近年来，随着技术的不断进步，水稻遗传多样性研究取得了一些新的进展。

首先，高通量测序技术的发展，为水稻遗传多样性研究提供了更为全面、精细的数据。

通过利用高通量测序技术对水稻基因组进行分析，多个研究团队发现了一些水稻的基因型和表型相关性，如白叶枯病的抗性基因、水稻品种的穗长和株高等。

这些研究结果为育种创新提供了理论依据。

其次，水稻自然种群的收集和管理，为水稻遗传多样性研究提供了更为全面、可靠的数据来源。

在全球范围内，很多研究团队对水稻的自然种群进行了收集和管理，并建立了各类数据库；这些数据库有利于进行水稻种质资源的保护和利用，为水稻品种改良提供了丰富的资源。

最后，基于遗传多样性研究的人工选育和基因编辑技术，为水稻育种创新提供了新的手段。

在育种创新方面，基于对水稻遗传多样性的深入研究，有很多研究通过人工选育和基因编辑技术，培育了更为适应不同环境的水稻品种，如对旱、涝、盐碱等环境胁迫具有抗性的品种。

总之，水稻遗传多样性研究的新进展为水稻育种创新提供了新的思路和手段。

二、水稻育种创新研究新进展水稻育种创新是为了提高水稻产量、质量和适应性，以应对全球食品需求的增长和环境变化的挑战。

在水稻育种创新研究领域，近年来也取得了一些新的进展。

首先，利用基因编辑技术实现了水稻的精准基因改良。

最近几年，基因编辑技术在水稻育种创新领域得到了广泛的应用。

例如，研究人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对水稻植株进行基因的删减、插入、突变等精准操作，如对白叶枯病的抗性基因、水稻的花器官、耐盐碱基因等的编辑，大大提升了育种的效率和成功率。

其次，水稻群体遗传学研究为水稻育种创新提供了新的思路。

水稻光温敏核不育系安农286S的选育

水稻光温敏核不育系安农286S的选育水稻是我国的主要粮食作物，也是世界上重要的粮食作物之一。

为了提高水稻产量和质量，人们一直在努力寻找高产、抗病、抗逆性强的水稻品种。

在这个过程中，光温敏核不育系安农286S的选育成为了研究的热点之一。

光温敏核不育系是通过“两系法”培育而成的，利用光温敏核不育基因系统进行杂交育种，可以实现杂种优势，大幅度提高水稻的产量和品质。

安农286S是我国水稻育种领域的一项重要成果，其具有早穗、高产、高抗、高米质等优点，对于解决水稻生产中的诸多问题起到了重要的作用。

选育出安农286S这样的光温敏核不育系水稻品种，需要进行一系列的研究工作。

首先要对亲本进行筛选，选择出适合进行杂交育种的亲本品种。

这些亲本品种要求在产量、抗性等方面都有较好的表现，以保证后代具有优良的性状。

需要利用分子标记技术对光温敏核不育系基因进行分析和筛选，以确定其遗传特性，并引入到适合的亲本中。

还要进行光温敏核不育系的组配和鉴定工作，以确保其能够稳定地传代。

在育种过程中，还需要进行田间试验和选育工作。

对杂交后代进行筛选和评价，选择出具有较好性状的个体进行后代选育。

在这个过程中，需要考虑的因素包括产量、抗性、抗逆性等多个方面的性状。

并且，还需要进行品种的配套培育，确保其可以适应不同的生长环境和管理模式。

最终，还需要进行品种的推广和应用工作，以确保优质水稻品种能够为人们所广泛采用，为我国的粮食生产作出更大的贡献。

安农286S光温敏核不育系水稻品种的选育过程是一个系统工程，需要涉及到遗传学、生物学、分子标记等多个学科领域的知识和技术。

只有通过科学合理的选育方法和策略，才能培育出更多高产、高抗水稻品种，为我国的农业生产和粮食安全做出更大的贡献。

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（１．江西省农业科学院水稻研究所，江西南昌３３０２００；２．江西省农业科学院农业信息研究所，江西南昌３３０２００；
３．江西省泰和县农业局，江西泰和３４３７００）
摘
要：详细综述了水稻光温敏雄性不育基因的遗传及育种利用研究进展，包括光温敏雄性不育基因的定位、育性转
江西农业学报
２０１３，２５（７）：１７— ２１
ＡｃｔａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｅＪｉａｎｇｘｉ
水稻光温敏雄性不育基因的遗传及育种利用研究进展
陈红萍，邓伟，付英，王记林，肖小勇
ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＪｉａｎｇｘｉＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３０２００，Ｃｈｉｎａ；３．ＴａｉｈｅＣｏｕｎｔｙＢｕｒｅａｕｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅｉｎ
（１．ＲｉｃｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＪｉａｎｇｘｉＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３０２００，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｌａＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
ＪｉａｎｇｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｔａｉｈｅ３４３７００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｅｄｉｎｄｅｔａｉｌｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｄｖａｎｃｅｓｉｎｔｈｅｇｅｎｅｔｉｃｓｏｆｒｉｃｅｐｈｏｔｏｐｅｒｉｏｄ— ａｎｄｔｈｅｍｏ—ｓｒｅｎｓｉｔｉｖｅｍａｌｅｓｔｅｉｒｌｅｇｅｎｅａｎｄｉｔｓｂｒｅｅｄｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｔｏｐｅｉｒｏｄ— ａｎｄｔｈｅｍｏ—ｓｒｅｎｓｉｔｉｖｅｍａｌｅｓｔｅｒｉｌｅｇｅｎｅｓ，ｍｏｄｅｏｆｆｅｒｔｉｌｉｔｙｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｄｍｏｄｅａｎｄｍｏｌｅｃｕｌａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｇｅｎｅｔｉｃｅｆｆｅｃｔｓ．Ｔｈｅｐａｐｅｒａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄｓｏｍｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｄｕａｌ —ｐｕｒｐｏｓｅｇｅｎｉｃｍａｌｅｓｔｅｒｉｌｅｒｉｃｅｌｉｎｅｓｉｎｂｒｅｅｄｉｎｇａｎｄｔｈｅｉｒｓｏｌｕｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｉｃｅ；Ｐｈｏｔｏｐｅｒｉｏｄ— ａｎｄｔｈｅｍｏ—ｓｒｅｎｓｉｔｉｖｅｍａｌｅｓｔｅｒｉｌｉｔｙ；Ｇｅｎｅｔｉｃｓ；Ｂｒｅｅｄｉｎｇ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
植物雄性不育是自然界普遍存在的现象，早在
１９８８年就有文献报道，已经在４３科１６２属６１７个物种
换模式、遗传作用的模式及分子机制，两用核不育系在育种中存在的问题及其解决策略。关键词：水稻；光温敏雄性不育；遗传；育种；利用中图分类号：ｓ５１１．０３２文献标志码：Ａ文章编号：１００１— ８５８１（２０１３）０７— ００１７— ０５ＲｅｓｅａｒｃｈＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＧｅｎｅｔｉｃｓｏｆＲｉｃｅＰｈｏｔｏｐｅｒｉｏｄ— ａｎｄＴｈｅｒｍｏ—ｓｅｎｓｉｔｉｖｅＭａｌｅ
ＳｔｅｒｉｌｅＧｅｎｅａｎｄＩｔｓＢｒｅｅｄｉｎｇＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ＣＨＥＮＨｏｎｇ—ｐｉｎｇ，ＤＥＮＧＷｅｉ，ＦＵＹｉｎｇ，ＷＡＮＧＪｉ —ｌｉｎ，ＸＩＡ０Ｘｉａｏ～ｙｏｎｇ。