⑷.可将各种杂交组合归纳为以下三种情况 ①.S(rr)×N(rr) S(rr)× S(rr)中 表现不育。 S(rr)中，F1表现不育。
其中：N(rr)个体具有保持母本不育性在世代中稳定的能力， 其中：N(rr)个体具有保持母本不育性在世代中稳定的能力， 个体具有保持母本不育性在世代中稳定的能力 保持系(B) 称为保持系(B)。 称为保持系(B)。 S(rr)个体由于能够被N(rr)个体所保持， S(rr)个体由于能够被N(rr)个体所保持，其后代全部为 个体由于能够被N(rr)个体所保持 稳定不育的个体，称为不育系(A)。 不育系(A) 稳定不育的个体，称为不育系(A)。 ②.S(rr)×N(RR)或S(RR) S(rr)×N(RR)或 S(Rr)中 全部正常可育。 S(Rr)中，F1全部正常可育。
转录 Rf-1
S12564 Tsp5091 C1361 Mwol
RNA: 2.7kb
RNA: 2.8kb
Protein: ORF79
育性恢复
Chr10
花粉败育
Kadowaki et al.,1990; Akagi et al., 1994; Komori et al., 2004; Wang et al., 2006
表现型
孢子发生型 功能型 结构型
生理不育型 核不育型 质不育型 质核互作型
遗传型
生态不育型
水 稻 雄 性 不 育 分 类
按花粉发育的形态分 无花药型、无花粉型 按遗传特点分
按恢保关系分
野败型 红莲型 包台型
碘败型 圆败型 染败型
孢子体不育 配子体不育
双核败育型
• 进入双核期以后，生殖核和营养核先后 解体而败育。这种类型以红莲型不育系 为代表。由于双核期败育的花粉呈圆形， 所以又称圆败型。
三核败育型
• 败育发生在双核末和三核初，因此时花 粉中已有少量淀粉形成，故I、KI溶液染 色反应呈蓝色，但比正常花粉粒染色浅 一些，故三核期败育又称染败型。
减 数 分 裂 花 药 孢原细胞 造孢细胞 花粉母细胞 四分体
单核花粉 细胞 核花粉 细胞 核花粉
花粉
花粉败育的类型
无花粉型 单核败育型 双核败育型 三核败育型
无花粉型的特征
• 造孢细胞发育异常； • 花粉母细胞发育异常； • 四分体以后发育异常。
单核败育型
• 主要发生在单核晚期，表现为原生质收缩退化， 核模溶解，核内物质和细胞质相混淆而难以区 别，并逐步解体消失，细胞成为内容物质的空 壳花粉。单核期败育花粉极不规则，在显微镜 下呈三角形、棱形等典型的败育形状。因此， 单核期败育又称为碘败型。
中国工程院院士、 杂交水稻之父” 中国工程院院士、“杂交水稻之父” 袁隆平先生
其它学说
• 二型学说 • 多种核质基因对应性学说 • 通路学说 • 亲缘学说 • Ca2+-CaM系统调控假说 • 生理调控假说
第四节 水稻雄性不育的分子机理
线粒体基因组(mtDNA)与CMS之间的关系 线粒体基因组(mtDNA)与CMS之间的关系 (mtDNA) ----BT----BT-CMS BT atp6
N(RR)或S(RR)个体具有恢复育性的能力，称为恢复系(R)。 N(RR)或S(RR)个体具有恢复育性的能力，称为恢复系(R)。 个体具有恢复育性的能力 恢复系(R) ③.S(rr)×N(Rr)或S(Rr) S(rr)×N(Rr)或 S(rr)中 表现育性分离。 S(Rr) + S(rr)中，F1表现育性分离。
水稻配子体不育和孢子体不育的 CMS/Rf对比 对比
败育类型 花粉败育时 期 恢复基 恢复基因在染色 体上的位置 因数 一对 Chr10 Chr1、Chr4、 、 、 Chr10长臂、 长臂、 长臂 Chr10 短臂和 Chr12 mtDNA上的 上的 不育基因 变异atp6基因 基因 变异 CMS/Rf 较为清楚
N(Rr)或 S(rr)具有杂合的恢复能力 具有杂合的恢复能力， 恢复性杂合体。 N(Rr)或S(Rr) + S(rr)具有杂合的恢复能力，称恢复性杂合体。
⑸.生产上的应用 质核型不育性由于细胞质基因与核基因间的互作， 质核型不育性由于细胞质基因与核基因间的互作，故既 可以找到保持系 可以找到保持系 不育性得到保持、也可找到相应恢复系 不育性得到保持、也可找到相应恢复系 育性得到恢复，实现三系配套。 育性得到恢复，实现三系配套。 三系配套 同时解决不育系繁种和杂种种子生产的问题： 同时解决不育系繁种和杂种种子生产的问题： 繁种： 繁种：A×B 制种： 制种：A×R A F1
⑶.以不育个体S(rr)为母本，分别与五种可育型杂交 以不育个体S(rr)为母本， S(rr)为母本 ♀ ♂ F1 S(Rr)可育 S(Rr)可育 S(rr)不育 S(rr)不育 S(Rr)可育+S(rr)不育 S(Rr)可育+S(rr)不育 可育 S(Rr)可育 S(Rr)可育 S(Rr)可育+S(rr)不育 S(Rr)可育+S(rr)不育 可育
核不育变异在稻、 核不育变异在稻、麦、玉米、谷子、番茄和洋葱等许多植物中都已 玉米、谷子、 发现。 发现。 例如：番茄中有30对核基因能分别决定这不育型； 例如：番茄中有30对核基因能分别决定这不育型； 中有30对核基因能分别决定这不育型 玉米的 对染色体上已发现了14个核不育基因。 玉米的7对染色体上已发现了14个核不育基因。 14个核不育基因
保持系
♁
×
不育系
♀
恢复系
♁
⊗
保持系 不育系
×
F1杂交种
⊗
恢复系
水稻三系杂种优势的利用： 水稻三系杂种优势的利用： 1973年 实现水稻三系配套、并成功的应用于大田生产。 1973年，实现水稻三系配套、并成功的应用于大田生产。 1997年 杂交稻种植面积为2.60亿亩（1732.5万ha），约 1997年，杂交稻种植面积为2.60亿亩（1732.5万ha），约 面积为2.60亿亩 ）， 占水稻种植面积的62.84%，总产1.22 亿吨， 占水稻种植面积的62.84%，总产1.22 亿吨，单产 62.84% 468.67kg/亩 7.03吨/ha）， ），比全国水稻平均产量 468.67kg/亩（ 7.03吨/ha），比全国水稻平均产量 增11.17%。 11.17%。 至1999年，杂交稻累计种植面积为37.5亿亩（2.5万ha）， 1999年 杂交稻累计种植面积为37.5亿亩（2.5万ha）， 面积为37.5亿亩 增产粮食3700亿kg）。 增产粮食3700亿kg）。 3700
孢子体不育与配子体不育遗传模式
孢子体不育系的遗பைடு நூலகம்模式
配子体不育系的遗传模式
第三节 雄性不育的遗传理论
三型学说
• 核不育型 • 质不育型 • 核质互作型
雄性不育的三种类型——核不育
是由核内染色体上基因所决定的雄性不育类型。 由核内染色体上基因所决定的雄性不育类型。 的雄性不育类型 如：可育基因Ms 可育基因Ms 不育基因ms。 不育基因ms。 ms
第二章 水稻雄性不育理论
第一节 雄性不育的外部形态和 细胞学
颖花的形态和构成
水稻颖花主要由护颖、内颖、外颖、 水稻颖花主要由护颖、内颖、外颖、雌 护颖 蕊和六枚雄蕊构成。 蕊和六枚雄蕊构成。 构成
雄性不育系的形态特征
不育系与保持系的形态区别
性 状 花药形态 花粉形态 花粉内淀粉 碘液染色 穗颈 育性 孢子体不育系 干瘪、 干瘪、瘦小 畸形、皱缩不规则 畸形、 无或极少 不染色或浅色 较短， 较短，多包颈 自交不结实 配子体不育系 比保持系较瘦小 圆形，稍小 圆形， 充实不够 篮色或浅篮色 稍短， 稍短，不包颈 自交不结实 保持系 肥大， 肥大，饱满 饱满圆球形 多 篮黑色 正常 自交结实正常
雄性不育的三种类型——质核互作不育 ——
⑴.概念 由细胞质基因和核基因互作控制的不育类型。 由细胞质基因和核基因互作控制的不育类型。 ⑵.遗传特点 胞质不育基因为S 胞质不育基因为S； 胞质可育基因为N 胞质可育基因为N； 可育基因为 核不育基因r 不能恢复不育株育性； 核不育基因r，不能恢复不育株育性； 核可育基因R，能够恢复不育株育性。 可育基因R 能够恢复不育株育性。
1973年 石明松在晚粳农垦58中发现“ 1973年，石明松在晚粳农垦58中发现“湖北光敏核 晚粳农垦58中发现 不育水稻－农垦58S”。 不育水稻－农垦58S 。 58S 条件下为不育， “农垦58S 在长日照条件下为不育，短日照下为 农垦58S”在长日照条件下为不育 短日照下为 58S 可育 将不育系和保持系合二为一 提出生产
遗传特点： 遗传特点： 败育过程发生于花粉母细胞的减数分裂期间， 败育过程发生于花粉母细胞的减数分裂期间，不能形成 正常花粉 败育十分彻底，可育株与不育株界限明显。 败育十分彻底，可育株与不育株界限明显。
遗传研究表明： 遗传研究表明： 多数核不育型均受简单的一对隐性基因（msms）所控制， 多数核不育型均受简单的一对隐性基因（msms）所控制， 纯合体（msms）表现为雄性不育。 纯合体（msms）表现为雄性不育。 这种不育性能被相对显性基因Ms所恢复，杂合体(Msms) 这种不育性能被相对显性基因Ms所恢复，杂合体(Msms) Ms所恢复 后代呈简单的孟德尔式的分离。 后代呈简单的孟德尔式的分离。 msms × ↓ Msms ↓⊗ MsMs Msms 3 ∶ msms 1 MsMs
S(rr)不育×N(RR)可育 S(rr)不育×N(RR)可育 不育 S(rr)不育×N(rr)可育 S(rr)不育×N(rr)可育 不育 S(rr)不育×N(Rr)可育 S(rr)不育×N(Rr)可育 不育 S(rr)不育×S(RR)可育 S(rr)不育×S(RR)可育 不育 S(rr)不育×S(Rr)可育 S(rr)不育×S(Rr)可育 不育
杂交种子的“二系法” 杂交种子的“二系法”。