植物雄性不育原因探究及应用课件
雄性不育性及其在杂种优势中的应用
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。
热点专题13水稻不育系-2023年高考生物临考热点梳理解读精讲课件
考点二：以细胞核雄性不育系为工具的二系杂交水稻
命题点一：光敏型核雄性不育。
（3）在两用核不育系大田中偶然发现一株黄叶突变体X。①将突变体X与正常水稻H杂交得F1均为绿叶，F1自交得F2群体中绿叶、黄叶之比为3：1。由以上可以推测，自然黄叶突变体X的黄叶性状由______基因控制，这一对叶色基因的遗传符合基因的_________________定律。②为确定控制黄叶基因的位置，选用某条染色体上的两种分子标记（RM411和WY146），分别对F2的绿色叶群体的10个单株（10G）和黄色叶群体10个单株（10Y）进行PCR，之后对所获得的DNA进行电泳，电泳结果可反映个体的基因型。M为标准样品，结果如下图所示。
考点3：以遗传工程雄性不育系为遗传工具
（3）F1中雄性可育(能产生可育雌、雄配子)的种子颜色为______。（4）F1个体之间随机授粉得到种子，得到的种子中，雄性不育个体的比例为：________________快速辨别雄性不育种子和转基因雄性可育种子的方法是____________________。
注意：两系法杂交稻具有育性受核基因控制，配组自由；种子繁育程序简单，成本低；稻种资源利用率高，选育出优良组合机率高等优点。但是，缺点是不育系育性容易受光照和气温的影响。
D
【典例4】 水稻的育性由一对等位基因M 、m控制，基因型为MM和Mm的个体可产生正常的雌、雄配子，基因型为mm的个体只能产生正常的雌配子，表现为雄性不育，基因M可使雄性不育个体恢复育性。通过转基因技术将基因M与雄配子致死基因A、蓝色素生成D一起导入基因型为mm的个体中，并使其插入到一条不含m基因的染色体上，如图所示。基因D的表达可使种子呈现蓝色，无基因D的种子呈现白色。该方法可以利用转基因技术大量培育不含转基因成分的雄性不育个体。
第十一章 雄性不育及其杂种品种的选育3
(二)不育系和保持系选育的方法
胞质雄性不育系是通过亲本间核置换杂交完 成的。所谓核置换就是染色体的代换过程。 用父本回交，每回交一次就代换母本一半。 染色体核置换后，作为提供核背景的轮回 父本，也就变成了相应的保持系与不育系 同时产生。
二 恢复系选育的方法
恢复系选育一般采用测交筛选、杂交和 回交转育等方法。 1．测交筛选法 测交筛选就是利用现有 常规品种(系)与不育系进行测交，从中筛 选出恢复力强，农艺性状、杂种优势都达 到目标要求的品种(系)成为恢复系，这是 一种最简单而且效果很好的方法。
6种基因型中只有S(rr)一种不育，具有这 种基因型的品系或自交系就称雄性不育系， 简称不育系(A)。它由于细胞质基因体内生 理机能失调，以致雄性器官发育不良没有 生殖能力，但它的雌蕊是正常的，可以接 受外来花粉而受精结实。其余5种基因型都 是可育的，如果以不育型为母本，分别与5 种可育型杂交将会出现以下三种情况：
(3)S(rr) ×N(Rr) →S(Rr)+S(1r)，或S(rrT) ×S(Rr) →S(Rr)+S(1r)，F1表现育性分离， 说明N(Rr)或S(Rr)具有杂合的恢复能力， N(Rr)的自交后代能选育出纯合的保持系 N(玎)或恢复系N(RR)；而S(Rr)的自交后代 能选育出不育系S(n)和纯合恢复系S(RR)。 质核互作雄性不育的一大特点是能实 现不育系、保持系、恢复系配套，并能通 过三系法将杂种优势应用于生产。
(三)两系杂种品种的选配及利用
光温敏不育系属核不育类型，同类正常 品种都可以做恢复系，所以用来选配杂种 品种的恢复系很多，包括生产上应用的各 种优良品种，各种质核互作雄性不育的恢 复系以及最新育成的一些有希望的苗头品 系。
光温敏不育系的育性随光温条件变化而变化， 人们可以利用其在稳定可育时期抽穗开花 进行自交繁殖，又可以利用其在稳定的不 育时期抽穗开花与父本品种(恢复系)按一 定行比种植进行制种，这就是光温敏不育 通过二系法利用杂种优势的生产程序。
细胞质遗传与植物雄性不育性
(二) 叶绿体基因组的构成
• ct DNA仅能编码叶绿体 本身结构和组成的一部 分物质，如rRNA、tRNA、 核糖体蛋白质、光合作 用膜蛋白以及RuBp羧化 酶的大亚基等。 • ct DNA的其余部分还与 生物体的抗药性，对温 度的敏感性以及某些营 养缺陷型等有密切关系。
(二) 叶绿体基因组的构成
一方面，线粒体在遗传具有半自主性。能够自 我复制、转录和翻译表达 (决定性状表现) 另一方面，线粒体基因组编码线粒体(有氧代谢
过程)中不到10%的结构与功能蛋白；其余部分由核
基因编码
四、线粒体遗传的分子基础
1、线粒体基因组的一般性质 线粒体基因是裸露的DNA双链分子，主要呈环状， 少数是线性分子。 各物种线粒体基因组的大小不一。一般，动物为 14-39kb，真菌类为17-176kb，都是环状；四膜虫属
绿叶
P F1
绿叶♀
×
条纹叶♂
BC1 绿叶
白叶
条纹叶
全部绿叶 条纹叶 1
F2 绿叶 3
2、遗传学解释
正常绿色叶(Ij)
白色条纹叶(ij)
3、遗传机理解释
当核基因隐性纯合(ijij)时，会引起叶绿体基因变 异，产生条纹叶。变异一经发生，便能以细胞质的遗传 方式稳定遗传。
当核基因纯合(ijij)或细胞质基因为条纹叶基因时，
③、杂种F1的生产 不育系 msms ♀♂
×
恢复系 MsMs
Ms Msms 可育（保持系）
ms
2、核不育型的特点
核基因控制的雄性不育，用普通遗传学方法不能使
整个群体保持这种不育性。所以，无保持系，这种核不 育的利用有很大的限制。
3、光温敏核不育型
这类核不育的不育性受光周期、温度或这两者互 作的控制。温敏型核不育系在正常气候条件下，均表现 不育；在高温或低温下表现可育。光敏型核不育的育性
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（2）现有与育性有关细胞核基因纯合的四个品系水稻：N（R R）、S（R R）、N（r r）和S（r r）。① 上述四个品系的水稻，也携带着某些其他利于增产的优良性状基因，通过杂交可进一步获得具有杂种优势的种子。请你选出相应的亲本，以遗传图解的形式，提出获得杂交种子用于大田生产的最佳方案。②由于雄性不育系不能通过自交的方式得以保持（延续），用于之后的杂交育种，请你选出相应的亲本，以遗传图解的形式，提供保持不育系以用于育种的解决方案。
23.3
不育起点温度越低，受粉时出现雄性可育的情况越少，不易出现自交和杂交种混杂的现象
P ♀A╳♂A P ♀A╳♂H ↓低温条件 ↓高温条件 收获F1种子（获得A水稻） 收获A植株所结种子（即为高产水稻）
资料2：水稻存在雄性不育基因：其中R(雄性可育)对r(雄性不育)为显性，是存在于细胞核中的一对等位基因；N(雄性可育)与S(雄性不育)是存在于细胞质中的基因；只有细胞质和细胞核中均为雄性不育基因时，个体才表现为雄性不育。
思考：1.请写出水稻植株与该性状相关的所有基因型2.若要使雄性不育系恢复育性并产生杂种优势，可以选择什么基因型的品系与之杂交？3. 若要使雄性不育系不断繁殖，（让雄性不育系的后代，既保持雄性不育的特性，又能产生不育系种子），可以选择什么基因型的品系与之杂交？
考点二：以细胞核雄性不育系为工具的二系杂交水稻
资料3：研究者培育出光温敏型雄性不育系，其育性受一对隐性核基因（ee）控制而与细胞质无关。该品系水稻在长日照、高于临界温度（23oC）时表现为雄性不育；而在短日照、低于临界温度时表现为雄性可育。思考：依据以上资料，请提出获得杂交种子用于大田生产和保持雄性不育的合理方案。
【典例1】不育系的产生是基因突变的结果，在细胞核和细胞质中都含有决定雄蕊是否可育的基因（如右图）。其中细胞核中的不育基因用r表示，可育基因用R表示，且R对r显性；细胞质中的不育基因用S表示，可育基因用N表示。（1）上述细胞质与细胞核可组成__ 种基因型的细胞。四种基因的关系中，R能够抑制S的表达，即基因型为S(RR)的水稻表现为________；当细胞质基因为N时，无论细胞核中含有可育基因还是不育基因，植株都表现为雄性可育，所以雄性不育系的基因型为________________。
作物雄性不育性鉴定25页PPT
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
雄性不育系
雄性不育系：是一种雄性退化（主要是花粉退化）但雌蕊正常的母水稻，由于花粉无力生活，不能自花授粉结实，只有依靠外来花粉才能受精结实。
因此，借助这种母水稻作为遗传工具，通过人工辅助授粉的办法，就能大量生产杂交种子。
保持系：是一种正常的水稻品种，它的特殊功能是用它的花粉授给不育系后，所产生后代，仍然是雄性不育的。
因此，借助保持系，不育系就能一代一代地繁殖下去。
恢复系：是一种正常的水稻品种，它的特殊功能是用它的花粉授给不育系所产生的杂交种雄性恢复正常，能自交结实，如果该杂交种有优势的话，就可用于生产。
三系杂交水稻：是指雄性不育系、保持系和恢复系三系配套育种，不育系为生产大量杂交种子提供了可能性，借助保持系来繁殖不育系，用恢复系给不育系授粉来生产雄性恢复且有优势的杂交稻。
两系杂交稻：一种命名为光温敏不育系的水稻，其育性转换与日照长短和温度高低有密切关系，在长日高温条件下，它表现雄性不育；在短日平温条件下，恢复雄性可育。
利用光温敏不育系发展杂交水稻，在夏季长日照下可用来与恢复系制种，在秋季或在海南春季可以繁殖自身，不再需要借助保持系来繁殖不育系，因此用光温敏不育系配制的杂交稻叫做两系杂交稻。
超级杂交稻：水稻超高产育种，是近20多年来不少国家和研究单位的重点项目。
日本率先于1981年开展了水稻超高产育种，计划在15年内把水稻的产量提高50%。
国际水稻研究所1989年启动了“超级稻”育种计划，要求2000年育成产量比当时最高品种高20%－25%的超级稻。
但他们的计划至今未实现。
我国农业部于1996年立项中国超级稻育种计划，其中一季杂交稻的产量指标为，第一期（1996－2000年）亩产700公斤，第二期（2001－2005年）亩产800公斤。
三系杂交水稻三系杂交水稻是水稻育种和推广的一个巨大成就，所谓三系是：（1）雄性不育系。
雌蕊发育正常，而雄蕊的发育退化或败育，不能自花授粉结实。
（2）保持系。
雌雄蕊发育正常，将其花粉授予雄性不育系的雌蕊，不仅可结成对种子，而且播种后仍可获得雄性不育植株。
三系制种ppt课件
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(三）细胞质遗传的应用---植物的雄性不育 1.雄性不育的类型 （1）细胞核雄性不育型
（2）核--质互作不育型
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细胞核雄性不育型
一个植株只有细胞核和细胞质基因均为不育时，即基因 型为S（rr）时，才能表现为雄性不育。只要存在一种 可育基因，不论是核基因还是细胞质基因，如N（rr）、 N（RR）、N（Rr）、S（RR）、S（Rr）均表现可育。
以不育株S（rr）为母本，分别与N（rr）、N（RR)、S （RR)为父本杂交，出现如下结果：
三细胞质遗传的应用植物的雄性不育细胞核雄性不育型隐性基因msms显性基因msms雄性可育msms雄性不育雄性可育显性基因msms雄性可育msms隐性基因msms亲代f1代f2代细胞质的不育基因为s细胞质的可育基因为n细胞核纯合的不育基因rr细胞核纯合的可育基因rr
三系杂交是怎么回事？
苏彦明
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教学目标
亲代
F1代
隐性基因 msms
杂 交
雄性不育
显性基因 MsMs
雄性可育
雄性可育 Msms
自 交
F2代
显性基因
MsMs 1：
雄性可育
Msms 2：
隐性基因 Msms 1
3
：
1
8
（2）核—质互作不育型
细胞质的不育基因为S，细胞质的可育基因为N，细胞 核纯合的不育基因（rr），细胞核纯合的可育基因 （RR).
不育系 × 保持系
不育系 保持系
生产不育 生产保持
系种子
系种子