一年生陆地棉细胞核雄性不育系洞A的二年生栽培初探
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四个栽培棉种间的种间杂交及其遗传与系统发育研究棉属有四个栽培种,其中亚洲棉(G.arboreum L)和草棉(herbacium L)为二倍体棉种、陆地棉(G.hirsutum L)和海岛棉(G.barbadense L)为异源四倍体棉种。
棉花栽培种是棉花遗传育种最重要的种质资源,对于四个栽培棉种的种间杂交及其相关研究,不仅可提供丰富的中间优良育种材料,并可阐明棉花的遗传进化和遗传亲缘关系,对于棉花遗传改良具有重要的理论和实践意义。
本研究以陆地棉、海岛棉、亚洲棉和草棉等四个棉属栽培种为材料进行种间杂交,对种间杂种及其亲本进行形态学、细胞遗传学、生理生化、荧光原位杂交和分子标记等研究,以明确四个栽培棉种及其种间杂种的遗传特点,进一步了解四个栽培棉种之间的亲缘关系和进化关系,为棉花种质资源的研究和利用提供科学依据。
主要研究结果如下: 1.四个栽培棉种及其种问杂种F<sub>1</sub>的形态学和细胞遗传学观察四个栽培棉种的植株、叶片、茎杆以及花器等器官都有明显的差异;叶片、茎杆以及叶柄的横切面结构观察结果表明,两个二倍体栽培棉种的叶片横切面构造为等面叶,两个四倍体栽培棉种却均为背腹叶;(亚洲棉×草棉)F<sub>1</sub>正反交的叶片也为等面叶,(陆地棉×海岛棉)F<sub>1</sub>正反交F<sub>1</sub>仍为背腹叶,而它们的四元杂交种均为等面叶;四个栽培棉种的叶柄和茎的横切面结构基本一致,只是直径形状和和维管束多少的不同,四元杂种的叶柄和茎的横切面结构的差异不明显。
四个栽培棉种间杂交种F<sub>1</sub>的细胞学观察结果表明,(亚洲棉×草棉)F<sub>1</sub>减数分裂中期Ⅰ,形成一个环状四价体,直接证明了亚洲棉与草棉之间存在一对相互易位;(陆地棉×海岛棉)F<sub>1</sub>减数分裂中期Ⅰ联会基本正常,主要形成二价体,偶尔出现一些单价体和多价体,以及染色体桥。
探究棉花雄性不育进展1棉花雄性不育的细胞学特征1.1核雄性不育系中的小孢子败育小孢子的发育过程要经过复杂的生理生化变化,在这个过程中,不同发育时期伴随着不同基因的时空表达差异,而这个过程中的任何一个相关基因的突变,都会直接或间接影响小孢子的发育。
因此,对于棉花核雄性不育系,小孢子败育会发生在小孢子发育的整个过程,败育时期和特征的差别仅仅因材料而不同。
已报道过的棉花核雄性不育系中小孢子败育的时期和特征主要有4种类型:①造孢细胞时期:核仁增大、胞质液化、细胞形态畸形。
②花粉母细胞时期:核仁穿壁,花粉母细胞中有多个核仁,在减数分裂前期Ⅰ后就退化解体,小孢子母细胞呈半月形,如ms8ms9的败育现象。
③单核期:胼胝质壁在减数分裂期后就溶解,小孢子外壁不出现刺突,原生质体质壁分离,随后核膜溶解,细胞质和核质解体,如陆地棉1355A(ms2)[11]和473A(ms14)[12]不育系。
④双核期:小孢子产生的生殖细胞紧贴于小孢子内壁,产生的营养细胞与花粉粒原生质体一起皱缩,随后两种细胞都解体,如:ms5ms6不育系[13]。
1.2细胞质雄性不育系中的小孢子败育姚长兵等[14]对哈克尼西棉细胞质雄性不育系的小孢子母细胞发育过程进行了细胞学研究,发现其可以形成正常的孢原细胞、造孢细胞以及小孢子母细胞,药壁分化正常,但在减数分裂前期,绒毡层提前解体,小孢子母细胞随即退化。
由于绒毡层是小孢母细胞的营养源,所以推测棉花细胞质雄性不育系中小孢子母细胞败育可能与绒毡层的提前解体有关。
黄晋玲等[15]发现晋A细胞质雄性不育系败育的主要时期是在造孢细胞增殖期,即小孢子母细胞形成时期,其主要细胞学特征是:造孢细胞胞内常有多个微核,不能进行正常的有丝分裂,小孢子母细胞细胞质液泡化,最终造孢细胞和小孢子母细胞提前退化,因此推测小孢子母细胞的败育与绒毡层的退化密切相关。
武小平[16]对104-7A起源的细胞质雄性不育系P30A小孢子发育进行细胞形态学观察,发现P30A败育主要发生在花粉母细胞形成阶段,其主要的细胞学特征是:孢原细胞分化正常,有大量的初期花粉母细胞产生,但随后花粉母细胞细胞质液泡化,原生质紧缩,核仁消失,最后细胞解体,同时在花药发育的过程中没有明显的绒毡层细胞形成,成熟花药的药室全部充满了破裂的花粉母细胞内含物以及药室内壁物质。
专利名称:一种萝卜细胞核雄性不育系及其选育方法专利类型:发明专利
发明人:王效睦,白静,王俊峰,段乃彬,谢坤
申请号:CN201610110369.7
申请日:20160229
公开号:CN105830907A
公开日:
20160810
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明涉及作物育种技术领域,特别公开了一种萝卜细胞核雄性不育系及其选育方法。
该萝卜细胞核雄性不育系,其特征在于:所述不育系是由一对隐性核基因控制的雄性不育系,其育性遗传稳定,不受环境等因素的影响,雌蕊发育正常,雄蕊完全退化,无有效花粉,其保藏号为
P201411,保藏单位是中国典型培养物保藏中心,地址中国武汉武汉大学,保藏日期为2014年10月26日,分类命名为136S。
本发明打破了传统萝卜雄性不育仅有细胞质不育类型的局限,为萝卜利用雄性不育育种开辟了新的途径,同时该不育材料的发现对于解决萝卜雄性不育材料基因单一具有十分重要的意义。
申请人:山东省农作物种质资源中心
地址:250100 山东省济南市历城区工业北路202号
国籍:CN
代理机构:济南泉城专利商标事务所
代理人:张贵宾
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专利名称:一种植物细胞质雄性不育系统保持系选育的方法专利类型:发明专利
发明人:钱伟,李晓荣
申请号:CN200610057184.0
申请日:20060314
公开号:CN101037672A
公开日:
20070919
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:一种植物细胞质雄性不育系统保持系选育的方法,属于植物新品系选育技术领域。
其特征是将植物细胞质雄性不育系统的细胞核不育基因转育到另一种雄性不育系统的轮回选择群体中,从中选育出配合力强的保持系。
与已有技术比较,本发明既能拓宽细胞质雄性不育系统保持系的遗传基础,又能简化检测其配合力的程序,从而提高选育强优势组合的机率。
申请人:钱伟,李晓荣
地址:400715 重庆市北碚区天生路2号
国籍:CN
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大白菜细胞质雄性不育研究进展崔冰;石绍峻;李鑫;李洪雷;范海;王凤德;高建伟【摘要】细胞质雄性不育在大白菜杂种优势利用中具有非常重要的应用价值.大白菜细胞质雄性不育主要分为大白菜波里马细胞质雄性不育(Pol CMS)和萝卜细胞质雄性不育(Ogu CMS)两种类型.Pol CMS已在生产实践中得到应用,而Ogu CMS 在生产应用方面还存在一些问题,需要进一步完善.对大白菜细胞质雄性不育形成机理的研究结果表明,细胞质雄性不育系的花药组织在发育过程中脱落酸和细胞分裂素的含量均高于其相应的保持系,而游离氨基酸(特别是脯氨酸的含量)、蛋白质、可溶性糖等营养物质均低于其保持系.大量的证据表明,线粒体基因组的重组或重排是造成细胞质雄性不育的关键因素,但是目前尚无直接证据表明叶绿体与细胞质雄性不育相关.本研究从以上几个方面综述了近年来大白菜细胞质雄性不育的研究进展,并对其发展前景进行了预测与展望.%Cytoplasmic male sterility has a very important application value in the use of Chinese cab-bage heterosis.The cytoplasmic male sterility is mainly divided into Polima cytoplasmic male sterility(Pol CMS)and Ogura cytoplasmic male sterility(Ogu CMS)in the Chinese cabbage,of which Pol CMS has been applied in the practice of production,while there are still some problems in the production and application of Ogu CMS,which needs to be further improved.The study on the mechanism of cytoplasmic male sterility in Chinese cabbage shows that the contents of abscisic acid and cytokinin are higher than those of its correspond-ing maintainer in the anther tissue of cytoplasmic male sterile line during the development process,while the contents of free amino acids(especially proline),protein,soluble sugars and other nutrients arelower than its corresponding maintainer.A lot of evidences show the recombination or rearrangement of the mitochondrial ge-nome is the key factor responsible for the cytoplasmic male sterility, but it is not clear if CMS is associated with chloroplast.In this paper,we reviewed the research progress on CMS in Chinese cabbage in these years, which would be useful for Chinese cabbage heterosis breeding in the future.【期刊名称】《山东农业科学》【年(卷),期】2018(050)003【总页数】5页(P154-157,162)【关键词】大白菜;细胞质雄性不育;杂种优势;研究进展【作者】崔冰;石绍峻;李鑫;李洪雷;范海;王凤德;高建伟【作者单位】山东师范大学生命科学学院,山东济南 250000;山东省农业科学院蔬菜花卉研究所/山东省设施蔬菜生物学重点实验室/国家蔬菜改良中心山东分中心,山东济南 250100;临沂市科学技术合作与应用研究院,山东临沂 276037;山东师范大学生命科学学院,山东济南 250000;山东省农业科学院蔬菜花卉研究所/山东省设施蔬菜生物学重点实验室/国家蔬菜改良中心山东分中心,山东济南 250100;山东登海种业股份有限公司西由种子分公司/山东省大白菜工程技术研究中心,山东莱州273165;山东师范大学生命科学学院,山东济南 250000;山东师范大学生命科学学院,山东济南 250000;山东省农业科学院蔬菜花卉研究所/山东省设施蔬菜生物学重点实验室/国家蔬菜改良中心山东分中心,山东济南 250100;山东师范大学生命科学学院,山东济南 250000;山东省农业科学院蔬菜花卉研究所/山东省设施蔬菜生物学重点实验室/国家蔬菜改良中心山东分中心,山东济南 250100【正文语种】中文【中图分类】S634.103.6雄性不育(male sterility)是指植物在有性繁殖过程中雌性器官正常、雄性器官退化从而不能产生正常的花粉,导致花粉粒无法正常萌发,不能参与受精的现象。