花粉败育和雄性不育 - 学科网群

雄性不育系几乎所有的二倍体植物，不论是野生或栽培的，都可以找到导致雄性不育的核基因。

据不完全统计,现已发现近200种植物存在着核质互作型的雄性不育性，其不育程度和遗传稳定性颇不相同。

育种上需要的是对环境条件不敏感，能够稳定遗传的雄性不育系。

雄性不育系主要在杂种优势利用（植物）上作母本，可以省去去雄工作,便于杂交制种,为生产上大规模利用杂种一代优势创造条件。

核、质互作型不育系的种子繁殖，须靠一个花粉正常而又能保持不育系不育特性的雄性不育保持系授粉。

杂交制种则须有一个花粉可育，并能使杂种恢复育性的育性恢复系。

这样，不育系、保持系和恢复系（分别简称A、B和R 系）三系配套,就成为利用不育系以大量配制杂交种子的重要前提。

雄性不育系主要可分两类：一、细胞核雄性不育系即由控制花粉正常育性的核基因发生突变而形成的不育系。

1、不育机制：一般由1对隐性基因控制，但也有由2～3 对隐性基因互作而产生的雄性不育性（如莴苣）。

假如控制花粉正常育性是一对显性基因RfRf，则由于隐性突变,杂合体Rfrf自交后将会分离出纯合基因型rfrf,表现为雄性不育。

大麦、玉米、高粱、大豆、番茄、棉花等很多作物都有这样的突变体。

但偶尔还发现有杂合的显性核不育现象。

其正常可育的基因型为msms，而经显性突变后产生的杂合基因型Msms会由于Ms的显性作用表现为雄性不育,当它被正常育性植株msms授粉结实时,其子代按1:1比例分离出显性不育株和隐性可育株,并依此方法代代相传。

1972年中国在山西省发现的由显性单基因控制的太谷核不育小麦就属于此类。

2、利用：因隐性核不育系难以找到有效的保持系，故不能大量产生不育系种子供制种用；但可用杂合可育株给不育株授粉，在正常育性受 1对显性基因控制的情况下,其子代将按1:1比例分离出纯合不育株和杂合可育株。

用杂合可育株对不育株授粉,下一代育性分离仍是1:1的比例。

采用这种作法可以较大量地繁殖不育株与可育株的混合群体。

花粉败育的分析 尹伟荣 杨飞　蒋晓霞　刘明　郭云　支崇远（贵州师范大学地理与生物科学学院,贵州贵阳550001)摘要：本文对花粉败育作了简要综述，阐述了花粉败育的含义、原因、机理以及应用，并提出了一些研究展望。

关键词：花粉；花粉败育被子植物花粉的正式学名叫Pollen，是花的雄性器官，通俗地说就是植物的精子，是植物生命的精华所在。

花粉的体积小，颜色大多是淡黄或淡粟色。

花粉细胞直径15-50μm。

花粉不但包含着生命的遗传信息，还包含着孕育新生命所需的各种营养物质。

花粉是一种具有特殊结构和功能的微小生命有机体，一般由2～5个细胞组成，结构简单，花粉发育的研究一直是国际生殖生物学家研究的热点，并已发展成为一门专门的学科—花粉生物学。

早期的花粉发育研究主要集中在对花粉发育一般的描述上，从而积累了大量的资料，随着现代生物学技术的迅速发展和运用，对花粉发育生物学的深入研究起了重要作用，主要表现在对花粉发生和发育过程中细胞质成分及内部结构的研究，其中包括细胞质遗传、细胞质分化、脱分化、再分化以及细胞质骨架等方面的研究[1]。

近十几年来，特别是针对花粉发育中的分子机理开展了大量的研究工作，例如花粉发育过程中信号传导及其调控、细胞极性和细胞命运的分子机理以及花粉发育特异基因的表达和调控等方面均取得了一些重要的研究进展，为了使人们对花粉败育有一个比较系统的了解，本文就以下几个问题作了简要综述。

1．花粉败育的含义花粉败育（pollen abortion）指由于种种内在和外界因素的影响，使花药中产生的花粉不能正常发育的现象。

花药成熟后，一般都能散放正常发育的花粉粒，由于种种内在和外界因素的影响，有时散出的花粉没有经过正常的发育，不能起到生殖的作用。

2．花粉败育的原因2．1 花粉母细胞进行减数分裂纺锤体异常花粉母细胞进行减数分裂，不育细胞与可育细胞的染色体数目相同，但不育细胞的单价体较多，不育细胞虽能形成明显的赤道板，但异常的纺缍体使在赤道板上的染色体方向各异，后期I染色体分向两极数目不均等，一些配对染色体成整体运动，而不分向两极。

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。

名词解释：作物育种学：研究选育和繁殖作物优良品种的理论与方法的科学。

作物品种：人类在一定生态条件和经济条件下，根据自身需要所选育的某种作物群体。

该群体具有相对稳定的遗传特性（稳定性,Stability ），同时在生物学、形态学及经济性状上具有相对的一致性（一致性，Uniformity），并在这些性状上与同一作物的其他群体有所区别（特异性, Distinctness）种（species）：具有一定的自然分布区和一定的生理化、形态特征的生物群，是分类的基本单位。

种内个体具有相同的遗传性状，可以彼此交配产生后代，种间存在生殖隔离。

亚种(subspecies)：不同分布区的同一种植物，由于生境不同导致两地植物在形态结构或生理功能上存在差异。

变种(variety)：具有相同分布区的同一种植物，由于微生境不同导致植物间具有可遗传的差异。

作物品质：指作物经济器官满足人类需求的程度。

株型：指作物的茎、枝、叶等主要光和器官在植株上的着生态势。

合理的株型可使作物充分利用光能资源，提高有机物的合成，为高产打好基础。

有性繁殖(Sexually propagating)：由雌雄配子结合，经过受精过程形成种子繁衍后代的繁殖类型。

自花授粉（self-pollination ）异花授粉（cross-pollination ）常异花授粉（often-cross pollination ）无性繁殖(Asexually propagating )：不经过两性配子的受精过程繁衍后代的繁殖类型。

自花授粉同一花朵内花粉传到同一朵花的雌蕊柱头，或同一株的花粉传到同株的雌蕊柱头上的授粉方式。

异花授粉雌蕊柱头接受异株花粉受精的授粉方式常异花授粉：同时依靠自花授粉和异花授粉两种方式繁衍后代的授粉方式。

自交不亲和性：具有两性花并可形成正常雌、雄配子的某些植物，缺乏自花授粉结实能力的一种自交不育性。

自交不亲和性是一种受遗传控制的、提高植物自然异交率的特殊适应性。

农作物、植物种子繁育员题库一1、单选（江南博哥）菜粉蝶的食性是（）。

A.杂食性B.多食性C.单食性D.寡食性答案：D2、多选下列属于异花授粉作物的是（）。

A.大麻B.玉米C.向日葵D.马铃薯答案：A, B, C3、填空种子生产档案需要记录的内容：生产地，地块，环境，（）生长情况；（）种子来源，质量；技术负责人情况。

解析：前茬作物；亲本4、判断发生受精不亲和反应的位置一般是在花药中。

答案：错5、多选不正常幼苗的类型有（）。

A.受损伤的幼苗B.畸形或不匀称的种苗C.腐烂的幼苗D.变质坏死的幼苗E.初生根肥大的幼苗答案：A, B, C6、单选生产上通常将（）作为春玉米开始播种的标准。

A.表层土壤温度稳定达到10—12℃B.5—10厘米土壤温度稳定达到10—12℃C.表层土壤温度稳定达到5—10℃D.10—12厘米土壤温度稳定达到5—10℃答案：B7、判断种子的成熟既有形态上的成熟又有生理上的成熟。

答案：对8、单选罗汉松种子为肉质的（）所包被。

A.种皮B.果皮C.假种皮D.种托答案：C9、多选造成机械混杂的情况有（）。

A.混进其他品种种子B.混进其他作物或杂草种子C.混入其他作物花粉D.人为杂交答案：A, B10、填空磷矿粉属于（）性磷肥。

解析：难溶11、单选依照农作物的受害情况，我国南方地区发生的冷害以（）为主。

A.延迟型冷害B.障碍型冷害C.混合型冷害D.间接型冷害答案：B12、名称外胚乳解析：有些植物的珠心组织随种子的发育而增大，形成一种类似胚乳的贮藏组织，称外胚乳。

例如藜科、石竹科植物。

13、填空观察记录地温情况时，应记录（）厘米，（）厘米，（）厘米的地温。

解析：10；15；2014、判断春繁、春制的主要是一些感光的早籼类型亲本和组合。

答案：错15、问答什么是花粉败育和雄性不育？产生这两种现象的原因是什么？解析：花粉败育：花粉没有经过正常发育，又能起生殖作用。

原因：①花粉母细胞减数分裂不正常；②营养不良；③绒毡层作用无常④不产生粒子。

植物的雄性不育和雌性不育植物的繁殖方式多种多样，其中包括有性繁殖和无性繁殖两种。

有性繁殖通过雄性和雌性精细的配对过程，确保了基因的多样性。

然而，有时植物会产生雄性不育和雌性不育现象，导致了无法进行有性繁殖。

本文将探讨植物的雄性不育和雌性不育的原因和影响。

一、雄性不育雄性不育是指植物在生殖过程中无法正常产生可育花粉。

花粉是植物繁殖过程中的男性配子，它通过传粉作用与雌蕊结合形成种子。

当植物的花粉无法成功发育或无法与雌蕊结合时，就会发生雄性不育现象。

1. 原因雄性不育通常由基因突变引起。

植物的基因组中负责花粉发育的基因发生了突变，导致花粉无法正常形成或发育不完全。

这些基因突变可以是自然发生的，也可以是人为引起的，例如通过基因编辑技术。

2. 影响雄性不育的植物无法自我繁殖，只能依赖于外界的传粉媒介，如昆虫或风力。

这使得雄性不育植物在繁殖上受到限制，往往繁殖率较低。

此外，由于基因多样性的减少，植物种群的适应性和生存能力也可能受到损害。

二、雌性不育雌性不育是指植物在生殖过程中无法正常产生可受精的卵细胞。

卵细胞是植物繁殖过程中的雌性配子，它需要与雄性配子结合形成种子。

当植物的卵细胞无法正常形成或无法与雄性配子结合时，就会发生雌性不育现象。

1. 原因雌性不育的原因与雄性不育类似，通常也是由基因突变引起。

植物基因组中负责卵细胞发育的基因发生了突变，导致卵细胞无法正常形成或发育不完全。

2. 影响雌性不育的植物无法自我受精，只能依赖外界的花粉来进行授粉。

由于无法产生可受精的卵细胞，这些植物往往无法正常结实，导致繁殖率降低。

此外，雌性不育也可能导致种群内基因多样性减少，进而影响植物的遗传适应性和生存能力。

综上所述，植物的雄性不育和雌性不育会限制其有性繁殖能力，影响种群的繁衍和适应性。

研究雄性不育和雌性不育的原因，可以为植物繁殖技术和种质资源保护提供科学依据，进一步推动相关领域的研究和应用。

《植物生物学》名词解释（涉及植物分类部分依克朗奎斯特系统）AB孢子：是一种具有繁殖能力的不需要经过结合就可以直接萌发发育成新个体顶的无性生殖细胞。

【比较：A.配子：有性生殖产生的有性生殖细胞，需要经过两性结合成合子并由合子萌发发育成新的个体或合子萌发发育产生孢子后在长成新个体；B.合子：两个配子结合形成合子。

根据两两配合的配子形状、大小、行为等分为：同配、异配、卵配，卵配形成的合子又称受精卵】孢子植物：由孢子直接萌发为新个体，生活史中能够产生孢子并以孢子进行繁殖的植物。

包括：藻类、菌类、地衣、苔藓和蕨类植物。

又称隐花植物。

【对比：种子植物：包括裸子植物和被子植物，生活史中开花所以称显花植物】孢粉学：花粉直径、形态、萌发孔等特征在植物中有较强的种属特异性，被用来研究植物的分类系统、演化、地理分布等，并由此发展成一门独立学科。

胞蒴：葫芦藓孢子体重要结构。

由蒴台、蒴壶、蒴盖三部分构成。

胞芽：地钱借助胞芽进行营养繁殖。

胞芽生于地钱叶状体背面的胞芽杯中，呈绿色扁圆形。

散落土中产生2个相对方向的叉形分枝，最终形成两个新叶状体。

半知菌：最大特点是未发现有性阶段。

从已有研究，半知菌多属于子囊菌，半知菌的繁殖方式常见的是产生各种类型的分生孢子进行无性繁殖。

C传递细胞：小叶脉附近一种特化的薄壁细胞，细胞壁向内形成很多不规则内褶，从而增加了相邻细胞间的接触面积。

传递细胞细胞质浓厚，富含线粒体，与相邻细胞间有发达的胞间连丝，负担短途运输的功能。

出土萌发：种子在萌发时下胚轴迅速伸长将上胚轴和胚芽一起推出土面。

【对比：留土萌发：上胚轴迅速伸长】相比之下，子叶留土萌发对于农业更有利。

侧根：主根（初生根）上生出的分枝。

在根毛区的上方，以内起源方式起源于中柱鞘。

D单身复叶：由三出复叶两侧的小叶退化而形成，其小叶柄与叶轴连接处有1个明显的关节。

e.g.橙、橘、柚等面叶：叶在茎上基本成之力状态，两面受光差异不大，从外形上看不出上下面的区别。

F型小麦雄性不育系花粉败育和恢保关系研究张思妮;马小飞;张红霞;王震;张自刚;郭冬;张永鹏;马翎健【摘要】F型小麦雄性不育系是一种新型“三系”小麦雄性不育系.为研究F型不育系的花粉败育特点并筛选其恢复源和保持源,采用I2-KI染色法观察F、BNS、T、K和V型不育系扬花期的花粉败育类型,并以F型不育系为母本与98个优良小麦品种(系)进行杂交,检测F1代自交结实率.结果显示:(1)F型不育系的花粉败育率高达95.63％.其中,染败型花粉比例最高,达到67.66％;圆败率为19.32％;典败率最少,仅为8.73％.(2)5种不育系中,F型与K型不育系的花粉育性特征最接近,其次是V型不育系.(3) 98个组合F1的自交结实率(国际法)在100％以上11个,0％～10％有18个.(4)‘周麦16’、M510、‘西农815’、‘西农585’对F型不育系的恢复力极强,是其优良恢复系;‘天麦989’、‘存麦4号’、CY 5475、M460、‘12漯1’和11GB02可通过回交培育成F型不育系的保持系.研究认为,F型不育系花粉败育彻底、稳定,在常规小麦品系中较易找到其保持源和强恢复力品系,是一种良好的新型不育系.【期刊名称】《西北植物学报》【年(卷),期】2016(036)004【总页数】7页(P667-673)【关键词】小麦;F型不育系;花粉败育;恢保关系【作者】张思妮;马小飞;张红霞;王震;张自刚;郭冬;张永鹏;马翎健【作者单位】西北农林科技大学,陕西杨陵712100;山西省农业科学院小麦研究所,山西临汾041000;西北农林科技大学,陕西杨陵712100;河南省南阳市农业科学院,河南南阳473000;西北农林科技大学,陕西杨陵712100;西北农林科技大学,陕西杨陵712100;西北农林科技大学,陕西杨陵712100;西北农林科技大学,陕西杨陵712100【正文语种】中文【中图分类】Q343.3+4细胞质雄性不育性(cytoplasmic male sterility,CMS)是高等植物中广泛存在的自然现象，是线粒体不育基因和细胞核基因互作的结果[1-2]。