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水稻细胞质雄性不育系育性稳定性和柱头外露率遗传基础研究的开题报告概述：水稻是人类最重要的粮食作物之一。
细胞质雄性不育系是水稻种质创新的重要资源。
然而，育性稳定性和柱头外露率是影响细胞质雄性不育系产业价值的关键因素，因此需深入研究其遗传基础，为水稻育种提供理论基础和技术支持。
研究内容：本研究将选取水稻细胞质雄性不育系为研究材料，通过基因重组技术和基因分布分析，对其育性稳定性和柱头外露率的遗传基础进行分析和研究。
（1）育性稳定性的遗传机制：本研究将选取几个不同的细胞质雄性不育系，通过测定其产生的后代的育性状况和基因组分析等方法，探究不同细胞质雄性不育系的遗传机制。
同时，通过筛选特定基因的策略，探究其对育性稳定性的影响。
（2）柱头外露率的遗传机制：本研究将选取某一细胞质雄性不育系为研究对象，通过测定其产生的后代的柱头外露率和基因组分析等方法，探究其遗传机制。
同时，通过CRISPR/Cas9基因编辑技术等手段，验证关键基因在柱头外露率中的功能。
（3）不同遗传背景下育性稳定性和柱头外露率的互作关系：本研究将选取不同背景的水稻品种，与不同的细胞质雄性不育系进行交叉杂交，通过测定其产生的后代的育性稳定性和柱头外露率等性状，探究其互作关系，为育种提供遗传背景选择和优化交配组合的理论基础。
意义和预期成果：本研究将揭示水稻细胞质雄性不育系育性稳定性和柱头外露率的遗传基础，并分析不同遗传背景下其互作关系，为水稻育种提供理论指导和技术支持，推动水稻生产向高效、高产、优质的方向发展。
预期成果包括：（1）揭示细胞质雄性不育系育性稳定性和柱头外露率的关键基因和分子机制；（2）探究不同遗传背景下育性稳定性和柱头外露率的互作关系，为育种提供指导；（3）建立育性稳定性和柱头外露率遗传背景选择和优化交配组合的策略和模型。
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。
水稻是我国主要的粮食作物,我国三分之二以上的人口以水稻为主食。
在过去的40多年里,水稻杂种优势利用为我国的粮食安全作出了重要贡献。
水稻是自花授粉作物,其颖花多且小,无法通过人工去雄的方法生产杂交种。
水稻利用杂种优势唯一可行的途径就是利用雄性不育系做母本与恢复系杂交生产杂交种。
利用雄性不育系可以省去繁杂的人工去雄程序,提高杂交制种的效率和杂交种子的产量。
雄性不育(male sterility)是指植物在有性繁殖过程中雄蕊发育不正常,不能产生正常可育的花粉,正常情况下不能自交受精结实;而雌蕊发育正常,能接受正常可育花粉并受精结实;雄性不育现象在植物中普遍存在,自1763年德国植物学家约瑟夫戈特利布克(JosephDOI:10.16605/ki.1007-7847.2021.08.0202水稻的雄性不育性及其在杂种优势中的利用梁满中,王锋,殷小林,肖翡翠,张聪枝,高琴梅,刘伟浩,胡舒畅,陈良碧*(湖南师范大学生命科学学院作物不育资源创新与利用湖南省重点实验室,中国湖南长沙410081)摘要:雄性不育性是植物界存在的普遍现象,雄性不育系在水稻杂种优势利用中起着重要作用。
我国水稻杂种优势的利用经历了“三系法”“两系法”和“第三代”杂交水稻的发展历程,该历程的实质就是水稻雄性不育系种子生产技术体系的发展。
本文综述了细胞质雄性不育系、两用核不育系和隐性核不育系在我国水稻杂种优势利用中的研究进展,展望了水稻雄性不育系在水稻杂种优势利用的发展前景,以期为我国杂交水稻的创新发展提供参考。
关键词:水稻;雄性不育;细胞质雄性不育;两用核不育;育性;杂种优势中图分类号:Q955文献标识码:A文章编号:1007-7847(2021)05-0377-09Male Sterility of Rice and Its Utilization in HeterosisLIANG Man-zhong,WANG Feng,YIN Xiao-lin,XIAO Fei-cui,ZHANG Cong-zhi,GAO Qin-mei,LIU Wei-hao,HU Shu-chang,CHEN Liang-bi *(Hunan Province Key Laboratory of Crop Sterile Germplasm Resource Innovation and Application ,College of Life Sciences ,Hunan Normal University ,Changsha 410081,Hunan ,China )Abstract:Male sterility is a common phenomenon in plants.Male sterile lines play an important role in the utilization of heterosis in rice.The utilization of rice heterosis in China has experienced the development process of “three-line method ”,“two-line method ”and “third generation ”hybrid rice.The essence of this process is the development of rice male sterile lines seed production technology.This paper reviewed the re-search progress of cytoplasmic male sterile lines,dual-purpose genic male sterile lines and recessive genic male sterile lines in the utilization of heterosis in rice in China.It also described the prospect of male sterile lines in hope of providing a reference for innovative development of hybrid rice in China.Key words:Rice (Oryza sativa L.);male sterility;cytoplasmic male sterile;dual purpose genic male sterile;fertility;heterosis（Life Science Research ，2021，25（5）：377~385）收稿日期:2021-08-23;修回日期:2021-10-06基金项目:湖南省重点研发计划项目(2016JC2023);国家科技重大专项资助项目(2016yFD0101107)作者简介:梁满中(1962—),男,湖南溆浦人,湖南师范大学教授,博士,主要从事水稻杂种优势利用研究;*陈良碧(1955—),男,湖南沅陵人,湖南师范大学教授,博士生导师,主要从事植物发育研究与分子生物学研究,E-mail:*******************。
摘要承联是入类矮主要翡粮食佟耪之一，汉次予奎麦，｛筵赛上约骞一半靛天墨叛稻米为主要食粮。
目前，人Ｅｌ不断增长，可利用耕地面积日益减少，导致粮食问题的艰巨性。
因此，发掘、谢造新煎基因和稀质资源迸行品种改琵疑提高粮食产量黧得尤为震要。
水稻杂种优势利用是增加稻谷产量的重要途径之一。
在水稻生产上，主要利用杂种优势的三系法秘二系法。
纛系是指雄性不育系、保持系和恢复系，在用于杂种生产时，一般要设鬣两个隔离医，鄄繁蔟医秘杂交制耱区，耱予生产成本裹，显叁予傺持系憋漫杂、遐纯等影响到不蠢系的纯度，进而影响到制种的质爨。
二祭法通常采用两个系，即部分不肖系和恢复系，而不用保持系，毽：系法巍于区努杂交耱＿耧宣交静对困难较大，犬瑟积推广弱翅受弼了限秘。
近年来，由于水稻光温敏不育材料的研究，二系法可望很快用于大面积嫩产，假值得特别注意的怒光温敏不育材料由于光照或温泼的改变，能导致育性的转换，在用于犬面积生产用秘时就潜在羞一定的煞险。
，。
、．……’、、≈檄验正悬在水稻杂种优势利用的量系法基础之上，以花药＿花粉培养为手段，通过，、不同培养基及培养条件豹筛选试验眈较研究永稻雄性不宵系和保持系的茬异性，为提纯复壮不育系移保持系提供试验依擐。
同时，对水稻雄性不肖系和僚持系的幼嫩花粉进行成熟培养，以探讨在离体培养条件下，不育浆和保持系幼嫩花粉成熟培养的麓异性及其培养成热翦霹戆性，为遴一步磺究不旁系莼粉豹黢弯过程及兹粉弯缝转换豹物矮基磷掇供参考秘思索的方向，从而为三系向二系转变和谶一步提高不育祭的不育率和不肖度来提高杂种Ｆｔ鹃杂释缝度提供灌论蔽攥和行之有效静途径。
既井，秘嫩花耪成熟培养瞧为多｝源基嚣静孕入提供了一种避想而又简捷的遗传转化系统。
本安验以三套籼型水稻（丑．３２Ａ、越．３２Ｂ，Ｇ４６Ａ、（Ｎ６Ｂ，Ｄ６２Ａ、Ｄ６２Ｂ）为材料，采用花药壤养要影响因索（１）在磷究水稻雄性不旁系秘保持系花壤效果戆＿燕受基因壁、花蓊接释密度、基本培券基、ＫＴ浓度和肖机附加物等因素的影响。
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。
