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雄性不育技术的原理是怎样的?其在农业上的应用效果如何?
發(fā)布時(shí)間:2023/11/24
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博士
生活随笔
收集整理的這篇文章主要介紹了
雄性不育技术的原理是怎样的?其在农业上的应用效果如何?
小編覺得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.
雄性不育性主要應(yīng)用在雜種優(yōu)勢(shì)的利用上,雜交母本獲得了雄性不育性,就可以免去大面積繁育制種時(shí)的去雄工作,并保證雜交種子的純度。 目前生產(chǎn)上應(yīng)用推廣的主要是質(zhì)核互作型雄性不育性。應(yīng)用這種雄性不育時(shí)必須三系配套(三系法),即必須具備雄性不育系(一般稱為不育系)、保持系和恢復(fù)系。三系法的一般原理是首先把雜交母本轉(zhuǎn)育成不育系。例如,希望優(yōu)良雜交組合(甲′ 乙)利用雄性不育性進(jìn)行制種,則必須先把母本甲轉(zhuǎn)育成甲不育系,常用的做法是利用已有的雄性不育材料與甲雜交,然后連續(xù)回交若干次,就得到甲不育系。原來(lái)雄性正常的甲即成為甲不育系的同型保持系,它除了具有雄性可育的性狀以外,其他性狀完全與甲不育系相同,故又稱同型系,它能為不育系提供花粉,保證不育系的繁殖留種。父本乙必須是恢復(fù)系。如果乙原來(lái)就帶有恢復(fù)基因, 經(jīng)過(guò)測(cè)定,就可以直接利用配制雜交種,供大田生產(chǎn)用。否則,也要利用帶有恢復(fù)基因的材料,進(jìn)行轉(zhuǎn)育工作。轉(zhuǎn)育的方法與轉(zhuǎn)育不育系基本相同。 自從1973年我國(guó)學(xué)者石明松從晚粳品種農(nóng)墾58中發(fā)現(xiàn)“湖北光敏核不育水稻”—“農(nóng)墾58S”以來(lái),核不育型的利用受到極大關(guān)注。“湖北光敏核不育水稻”具有在長(zhǎng)日光周期誘導(dǎo)不育、短日光周期誘導(dǎo)可育的特性,因此這種不育水稻可以將不育系和保持系合二為一,為此我國(guó)學(xué)者提出了利用光敏核不育水稻生產(chǎn)雜交種子的“兩系法”,這種方法目前已在我國(guó)水稻生產(chǎn)上大面積推廣應(yīng)用。
植物雄性不育:雌雄同株植物中,雄蕊發(fā)育不正常,不能產(chǎn)生有功能的花粉,但它的雌蕊發(fā)育正常,能接受正常花粉而受精結(jié)實(shí),并能將雄性不育性遺傳給后代的植物品系。雄性不育一般可分為3種類型。(1)細(xì)胞質(zhì)雄性不育型,簡(jiǎn)稱質(zhì)不育型,表現(xiàn)為細(xì)胞質(zhì)遺傳。(2)細(xì)胞核雄性不育型,簡(jiǎn)稱核不育型,表現(xiàn)為細(xì)胞核遺傳。(3)核-質(zhì)互作不育型,表現(xiàn)為核-質(zhì)互作遺傳。應(yīng)用:因隱性核不育系難以找到有效的保持系,故不能大量產(chǎn)生不育系種子供制種用;但可用雜合可育株給不育株授粉,在正常育性受?1對(duì)顯性基因控制的情況下,其子代將按1:1比例分離出純合不育株和雜合可育株。用雜合可育株對(duì)不育株授粉,下一代育性分離仍是1:1的比例。采用這種作法可以較大量地繁殖不育株與可育株的混合群體。這種群體內(nèi)既有不育株又有保持不育性能力的植株,有人因此稱之為兩用系。雜交制種時(shí),必須在開花前剔去母本群體內(nèi)的可育株,以保證制種的純度。一般栽培品種都可作隱性核不育系的恢復(fù)系,因此易于配出強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合。但要在混合群體開花前的短促時(shí)間內(nèi)剔除全部可育株,對(duì)于繁殖系數(shù)低、用種量大的作物常因十分費(fèi)工而不易做到。1965年,美國(guó)R.T.拉梅奇為解決大麥核不育系種子繁殖的困難,提出利用“平衡三級(jí)三體”的遺傳機(jī)制:即在正常染色體上具有隱性雄性不育和隱性稃色正常的基因,在額外染色體上有相應(yīng)的顯性可育基因,并在其附近設(shè)法引入一個(gè)能使稃殼有色的顯性標(biāo)志基因,兩者緊密連鎖。額外染色體一般不能由花粉傳遞,只能以30%的比例由雌配子傳給下代。這樣的三級(jí)三體自交后將產(chǎn)生二體和三體兩類植株,二體植株具純合的雄性不育基因和正常稃色;三體植株帶有一個(gè)顯性可育基因和有色稃殼。通過(guò)光電比色裝置對(duì)種子稃色進(jìn)行篩選,可將帶雄性可育基因的有色種子剔除,以繁殖純不育系。這一設(shè)想后得到實(shí)現(xiàn),育成了1個(gè)大麥雜交種,并在生產(chǎn)上推廣。但后來(lái)在推廣繁殖過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)額外染色體通過(guò)雄配子的傳遞率比預(yù)期的高,上述機(jī)制受到干擾,而且雜種優(yōu)勢(shì)不夠強(qiáng),因而停止應(yīng)用。對(duì)于繁殖系數(shù)高、用種量少的作物如番茄等,則可直接應(yīng)用兩用系作母本,于開花前逐株檢查育性并剔除可育株,授以父本恢復(fù)系花粉,產(chǎn)生雜交種子。總之,核不育系由于難以找到保持系,目前在生產(chǎn)上仍不能有效利用。而單基因控制的太谷顯性核不育小麥在沒有作出標(biāo)志基因之前,只能作為常規(guī)育種中開展輪回選擇和回交育種的親本之用。
植物雄性不育:雌雄同株植物中,雄蕊發(fā)育不正常,不能產(chǎn)生有功能的花粉,但它的雌蕊發(fā)育正常,能接受正常花粉而受精結(jié)實(shí),并能將雄性不育性遺傳給后代的植物品系。雄性不育一般可分為3種類型。(1)細(xì)胞質(zhì)雄性不育型,簡(jiǎn)稱質(zhì)不育型,表現(xiàn)為細(xì)胞質(zhì)遺傳。(2)細(xì)胞核雄性不育型,簡(jiǎn)稱核不育型,表現(xiàn)為細(xì)胞核遺傳。(3)核-質(zhì)互作不育型,表現(xiàn)為核-質(zhì)互作遺傳。應(yīng)用:因隱性核不育系難以找到有效的保持系,故不能大量產(chǎn)生不育系種子供制種用;但可用雜合可育株給不育株授粉,在正常育性受?1對(duì)顯性基因控制的情況下,其子代將按1:1比例分離出純合不育株和雜合可育株。用雜合可育株對(duì)不育株授粉,下一代育性分離仍是1:1的比例。采用這種作法可以較大量地繁殖不育株與可育株的混合群體。這種群體內(nèi)既有不育株又有保持不育性能力的植株,有人因此稱之為兩用系。雜交制種時(shí),必須在開花前剔去母本群體內(nèi)的可育株,以保證制種的純度。一般栽培品種都可作隱性核不育系的恢復(fù)系,因此易于配出強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合。但要在混合群體開花前的短促時(shí)間內(nèi)剔除全部可育株,對(duì)于繁殖系數(shù)低、用種量大的作物常因十分費(fèi)工而不易做到。1965年,美國(guó)R.T.拉梅奇為解決大麥核不育系種子繁殖的困難,提出利用“平衡三級(jí)三體”的遺傳機(jī)制:即在正常染色體上具有隱性雄性不育和隱性稃色正常的基因,在額外染色體上有相應(yīng)的顯性可育基因,并在其附近設(shè)法引入一個(gè)能使稃殼有色的顯性標(biāo)志基因,兩者緊密連鎖。額外染色體一般不能由花粉傳遞,只能以30%的比例由雌配子傳給下代。這樣的三級(jí)三體自交后將產(chǎn)生二體和三體兩類植株,二體植株具純合的雄性不育基因和正常稃色;三體植株帶有一個(gè)顯性可育基因和有色稃殼。通過(guò)光電比色裝置對(duì)種子稃色進(jìn)行篩選,可將帶雄性可育基因的有色種子剔除,以繁殖純不育系。這一設(shè)想后得到實(shí)現(xiàn),育成了1個(gè)大麥雜交種,并在生產(chǎn)上推廣。但后來(lái)在推廣繁殖過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)額外染色體通過(guò)雄配子的傳遞率比預(yù)期的高,上述機(jī)制受到干擾,而且雜種優(yōu)勢(shì)不夠強(qiáng),因而停止應(yīng)用。對(duì)于繁殖系數(shù)高、用種量少的作物如番茄等,則可直接應(yīng)用兩用系作母本,于開花前逐株檢查育性并剔除可育株,授以父本恢復(fù)系花粉,產(chǎn)生雜交種子。總之,核不育系由于難以找到保持系,目前在生產(chǎn)上仍不能有效利用。而單基因控制的太谷顯性核不育小麥在沒有作出標(biāo)志基因之前,只能作為常規(guī)育種中開展輪回選擇和回交育種的親本之用。
總結(jié)
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