第九章 第六节 雄性不育 在杂种优势中的利用
2020年4月22日星期三
主要内容
雄性不育的概念及其分类 雄性不育的生物学特性 核质互作雄性不育杂种品种的选育 核雄性不育杂种品种的选育
一 、雄性不育的概念与分类
Kölreuter(1763)，烟草。 Kaul(1988)，43科的162属植物中发现
不育
BC2 ⅹ 马丁迈罗
不育
BC3,4 ⅹ 马丁迈罗
回交4—5代
原新一号 不育系
原新一号 保持系
回交转育中，不育系和保持系同时产生
保持系的来源丰富，因此可以转育不同 类型的不育系
（二）恢复系的选育
杂交选育法（恢复系 × 恢复系，恢复系 ×品种，不育系×恢复系）
利用辐射和药剂等方法处理作物，从处理 后代中选育恢复系
PMCs
SYN1/DIF1, SWI1/DYAD, Ph1, ASY1, AHP2, AtSPO11-1, AAtRSAKD1,5A0S, KM2R, EA1T1K, 1/KATA, AtD染M色C1体, A粘tR合AD、5配1,S对A同Tt、XD源R/联T染CE会色CS3体,和,TB分重AR离M组C，,AM2胞S质5 分裂 SCP, GME1, duo
雄性不育保持系：用来给不育系授粉，能使后代保持其不 育性的品种或自交系叫雄性不育保持系，简称保持系或B 系。N(rr)
雄性不育恢复系：用来给不育系授粉，能使不育系正常结 实，并恢复F1正常生育能力的品种叫雄性不育恢复系，简 称恢复系，或R系。S(RR)；N(RR)
BHale Waihona Puke 保持系的类别同型保持系：与特定不育系有共同亲缘关系 ，即有共同基因背景者，称为该不育系的同 型保持系
配子体不育：
花粉的育性由配子体本身的基因型控制
孢子体不育和配子体不育的比较
孢子体不育
配子体不育
遗传控制
孢子体
配子体
败育部位 F1代花粉育性
孢子体（先）和配 子体（后）
全可育
配子体 约50%可育
F2代育性表现 代表
3(F)：1(S) WA
全可育 BT, HL
（二）核质互作雄性不育及细胞核雄性不育
两性花植物中，雌性器官功能正常而雄 性器官(表现退化、畸型)丧失授粉功能 的现象
分类标准
世代交替：孢子体不育和配子体不育 遗传学：核不育和核质互作不育 稳定性：光温敏感型和光温稳定型 来源：自然突变型和人工创造型
（一）孢子体不育和配子体不育的遗传
孢子体不育：
花粉育性表现由孢子体（母体植株）的基因型控 制，与花粉（配子体）本身的基因无关
一种油菜GMS的败育过程切片图示
三、核质互作雄性不育杂种品种的选育
（一）不育系和保持系选育
核置换法
回交转育法（品种间 ）
人工制保法
核置换法(种间杂交或类型间）选育不育系
♀西非高梁 ⅹ ♂南非高梁 迈罗S（RfRf） 卡佛尔N（rfrf）
F1可育S（Rfrf）
自交
F2 S（RfRf）， S（Rfrf），S（rfrf）ⅹ 卡佛尔N（rfrf）
Bayer Cropscience SeedLink® hybridization system
Monsanto Ogura CMS system迪卡系列
二、雄性不育的生物学特性
雄 配 子 发 育 过 程
雄 配 子 发 育 过 程
雄配子发育过程中的相关基因
Like mitosis
SPL/NZZ 不能形成
显性细胞核雄性不育
隐性细胞核雄性不育
（三）光温敏感型雄性不育
雄性育性随生殖生长特定时期的光照长短或 （和）温度高低的变化而呈现有规律的变化 的雄性不育类型
光敏型：日照长度决定育性转换 NK58S 温敏型：幼穗发育敏感期的温度 195A 光温互作型：难以分清主次 培矮64S
低温处理 10oC /5oC
由细胞质雄性不育基因和对应的细胞核雄性不育 基因互作共同控制的不育类型，简称为胞质不育 (CMS)
单独由细胞核基因控制的雄性不育类型称为核不 育（GMS），育性与细胞质无关
1、核质互作雄性不育
A. CMS三系的概念
雄性不育系：由可遗传的雄性不育株选育而成的不育性稳 定的系统称为雄性不育系，简称为不育系或A系。S（rr ）
D. 主基因不育和多基因不育
主基因（major gene）不育：一对或两对核基 因与对应的不育胞质决定的不育性。油菜pol CMS
多基因（polygene）不育：由两对以上核基因 与对应的不育胞质共同决定的不育性（F1的恢 复强度不同，F2的分离也很复杂）。小麦T型 不育系
2、细胞核雄性不育
3可育：1不育
BC1 ⅹ
S（rfrf）
（大部分不育）
卡佛尔 N（rfrf）
BC2 ⅹ 卡佛尔 S（rfrf） N（rfrf） （99%不育）
BC4或BC5 卡佛尔
3197A不育系 3197B保持系
S（rfrf）
N（rfrf）
回交转育法培育不育系 ♀ 3197A ⅹ 马丁迈罗♂
F1 ⅹ马丁迈罗
不育
BC1 ⅹ 马丁迈罗
异型保持系：有些保持系有保持不育性的能 力，但与特定不育系没有亲缘关系，称为该 不育系的异型保持系
C. 多种质核基因对应的遗传
同一物种内，胞质不育基因与核内恢复基因存在 对应关系，不同的不育基因对应不同的恢复基因
不同的不育系类型之间的恢保关系不同
作物
油菜 水稻 玉米
CMS胞质类型
Pol、ogu、nap、tour WA、BT、HL T、C、S、Y、EP
回交转育培育新恢复系程 序
不育系 ⅹ 恢复系（恢复性强，配合力差）
S（rfrf） N（RfRf）
单交F1（可育）ⅹ甲品种（配合力强，恢复性差）
S（Rfrf）
N（rfrf）
杂种
S（rfrf），S（Rfrf）ⅹ 甲品种 （不育淘汰）（可育） N（rfrf）
BC1 S（rfrf），S（Rfrf）ⅹ 甲品种 （不育淘汰）（可育） N（rfrf）
中温处理 20oC /10oC
高温处理 30oC /20oC
高温条件下自 交不能结实
低温条件下 可自交结实
（四）人工创造植物雄性不育 Mariani (1990,1992)基因工程雄性不育
转基因雄性不育株(杂)
♀TA29-Barnase-35S-Bar ×
转基因受体系 ♂— — —
除草剂
http://www.bayercropscience.ca/products/seed/invigor/