课程报告 细胞质雄性不育

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。

第十一章雄性不育及其杂种品种的选育雄性不育性：（ male sterility ）雄性器官发育不正常，不能产生有功能的花粉，雌蕊发育正常，可接受正常花粉而受精结实。

第一节雄性不育的遗传质核互作不育核不育一、质核互作雄性不育的遗传（一）质核互作雄性不育的遗传解释受细胞质雄性不育基因和对应的细胞核不育基因共同控制的不育类型，常被称为胞质不育（CMS）。

细胞质不育基因S，可育基因N核内不育基因rr，可育基因RR由上可知，质核雄性不育性是核和胞质基因两个体系相互作用的结果，通过“三系”配套可保持雄性不育性，生产杂交种子、在生产上利用。

三系：雄性不育系S(rr)雄性不育保持系N(rr)雄性不育恢复系N(RR)和S(RR)雄性不育系S(rr)由于体内生理机制失调，以致雄性器官不能正常发育，没有花粉或花粉粒空瘪缺乏生育力。

雌蕊发育正常，能接受外来花粉受精结实。

雄性不育保持系N(rr)用来给不育系授粉，保持其不育性的品种或自交系叫做保持系。

不育系是和保持系同时产生的，或是由保持系转育而得来的。

每一个不育系都有其特定的同型保持系，利用其花粉进行繁殖。

它两互为相似体，除在雄性的育性上不同外，其它的特性、特征几乎完全一样。

雄性不育恢复系N(RR)和S(RR)一些正常可育的品种或自交系的花粉授给不育系后，不但结实正常，而且其后代的不育特性消失了，具有正常散粉生育的能力。

也就是说，它恢复了不育系的雄性繁育能力，因此叫恢复系。

（二）多种质核基因对应的遗传玉米：T、S、C每种不育类型都需要某一特定的恢复基因来恢复，恢复基因有专效性和对应性。

（三）孢子体不育和配子体不育的遗传1、孢子体不育花粉育性的表现由母体植株（孢子体）的基因控制，与花粉（配子体）本身的基因无关。

当母体植株是S(rr)时，花粉全部败育。

2、配子体不育不育系花粉败育发生在配子体阶段，花粉育性受配子体的基因控制。

特点：杂种一代的不育和可育花粉各占一半，不影响结实，子一代的结实率正常。

目录摘要：............................................. 错误！未定义书签。

关键词：........................................... 错误！未定义书签。

1 隔离............................................. 错误！未定义书签。

1.1 空间隔离....................................... 错误！未定义书签。

1.2 时间隔离................................... 错误！未定义书签。

1.3 隔离区父本播种............................. 错误！未定义书签。

2 去杂............................................. 错误！未定义书签。

2.1 CMS去杂标准................................... 错误！未定义书签。

2.2 杂株类型................................... 错误！未定义书签。

2.3 CMS去杂阶段和要求............................. 错误！未定义书签。

2.3.1 第一次去杂............................ 错误！未定义书签。

2.3.2 第二次去杂............................ 错误！未定义书签。

2.3.3 第三次去杂............................ 错误！未定义书签。

2.3.4 第四次去杂............................ 错误！未定义书签。

3 花期监控时期的质量控制........................... 错误！未定义书签。

3.1 CMS监控的目的.............................. 错误！未定义书签。

甘蓝细胞质雄性不育材料的分子鉴定摘要：根据Genebank中orf224和orfl38基因序列的保守区设计特异引物，对2个甘蓝不育材料PM、QM的mtDNA进行PCR扩增。

试验结果表明，orfl38特异引物对2个不育材料的mtDNA扩增出350 bp大小的清晰条带；不育材料的特异片段与萝卜Ogu CMS所具有的Ogu orfl38基因同源度达92.55%，长度均为297 bp，因此，初步推断2个不育材料是Ogura胞质雄性不育类型。

关键词：甘蓝；细胞质雄性不育：分子鉴定中图分类号：S635.1文献标识码：A文章编号：1001-3547（2015）08-0008-04结球甘蓝（Brassica oleracea L var. capitata L_），属十字花科芸薹属，为一种重要的蔬菜类作物。

由于不结球白菜杂种优势非常明显，目前国内外主要推广的品种大多数为Fi代。

不结球白菜杂种一代过去主要采用自交不亲和系繁殖，但繁殖成本较高，且亲本生活力易下降，制种时杂交率很难达到100%，容易出现假杂种；利用雄性不育系制种，不仅亲本繁殖容易、杂种一代纯度高，而且有利于新品种的自身保护。

细胞质雄性不育（CMS）是一种不能产生有活力花粉的母性遗传现象，是由线粒体基因组的重排引起的。

CMS相关基因产生一种新的蛋白质，直接或间接破坏线粒体正常的生理功能，从而导致花粉败育，研究证明，高等植物CMS与其线粒体基因密切相关。

目前比较常见的不育类型主要有波里马不育胞质（Pol CMS）、萝卜不育胞质（Ogu CMS）和甘蓝型油菜不育胞质（Nap CMS）等。

芸薹属中波里马不育胞质、萝卜不育胞质研究较多，二者利用比较广泛。

研究发现，几乎所有的细胞质雄性不育均与线粒体基因变异有关，其中起主要作用的是重要基因和未知片段重组形成的开放读码框（ORF）。

人们在分子鉴定方面对不育类型进行了研究，可以有效区分CMS类型。

张德双等利用orfl38引物证实了所获得的白菜CMS96胞质不育系mtDNA的特异序列与Ogu CMS有高度同源，为Ogu CMS不育类型。

萝卜细胞质雄性不育花药超微结构和理化特性的比
较研究的开题报告
本研究旨在比较萝卜（Raphanus sativus）细胞质雄性不育品种和正常品种花药的超微结构和理化特性，以探究细胞质雄性不育的生物学机制。

本研究将通过以下步骤进行：
第一步：收集样本。

在萝卜品种‘红角’中选择细胞质雄性不育品
种和正常品种作为实验对象。

分别采集它们的花药样本，分别作为不育
组和正常组，以备后续扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察和理化特性分析。

第二步：超微结构观察。

使用SEM和TEM观察两组花药样本的超微结构，包括花药壁、花粉粒、花粉外壁和花粉内壁的形态结构、大小、
厚度等。

第三步：理化特性分析。

对两组花药样本的理化特性进行测定和比较，包括花药色素含量、蛋白质含量、总糖含量、游离氨基酸含量等。

第四步：结果分析。

对比两组样本的超微结构和理化特性，分析不
育品种与正常品种的异同，探讨细胞质雄性不育的生物学机制。

本研究的主要创新点在于，将对萝卜细胞质雄性不育的超微结构和
理化特性进行全面、系统、深入地比较分析，有助于揭示不育品种的生
物学机制，为进一步研究萝卜细胞质雄性不育提供理论和实验基础。

实验十作物雄性不育系的鉴定一、实验目的学习和初步掌握雄性不育系的植物学形态特征和花粉育性鉴定技术.二、内容说明雄性不育是指雌雄同株作物中，雄性器官发育不正常，不能产生有功能的花粉，但它的雌性器官发育正常，能接受正常花粉而受精结实的现象。

雄性不育一般可分为3种类型：①细胞质雄性不育型，简称质不育型，表现为细胞质遗传。

②细胞核雄性不育型，简称核不育型，表现为细胞核遗传。

③核-质互作不育型，表现为核-质互作遗传。

无论植物的不育性是那种类型，它们都会在一定的组织中表现出来。

雄性不育系花粉的败育，一般出现在造孢细胞至花粉母细胞增殖期、减数分裂期、单抱花粉期(或单抱晚期)、双核和三核花粉期。

其中出现在单孢花粉期较为普遍。

雄蕊败育大概可分成以下几种类型：(一)花药退化型一般表现为花冠较小，雄蕊的花药退化成线状或花瓣状，颜色浅而无花粉。

(二)花粉不育型这一类花冠、花药接近正常，往往呈现亮药现象或褐药现象，药中无花粉或有少量无效花粉、镜检时，有时会发现少量干瘪、畸形以及特大花粉粒等，大多数是无生活力的花药。

(三)花药不开裂型这类不育型虽然能形成正常花粉，但由于花药不开裂不能正常散粉，花粉往往由于过熟而死亡。

（四)长柱型功能不育这一类型花柱特长，往往花蕾期柱头外露，虽然能够形成正常花粉但散落不到柱头上去。

(五)嵌合型不育在同一植株上有的花序或花是可育的，而有的花序或花则是不育的，在一朵花中有可育花药，也有不育花药。

作物雄性不育系则是具有雄性不育现象，并能将雄性不育性遗传给后代的作物品系。

我们都知道，杂种优势普遍存在，在很多植物由于单花结籽量少，获得杂交种子很难，从而是杂交种子生产成本太高而难以在生产上应用，利用雄性不育系配制杂交种是简化制种的有效手段，可以降低杂交种子生产成本，提高杂种率，扩大杂种优势的利用范围。

因此，雄性不育在杂交过程中有着重要的作用。

当前，农作物杂种优势主要是利用不育系、保持系和恢复系等三系配套。

第五节雄性不育性及其在杂种优势中的应用尽管利用杂种优势已成为提高农业生产效益的主要途径之一，但除了像玉米等少数雌雄异株或雌雄同株异花作物外，在未解决人工去雄的困难以前，难以在生产上大面积推广。

而解决这一困难的有效途径是利用植物的雄性不育性。

目前水稻、玉米、高粱、洋葱、油菜等作物已经利用雄性不育性进行杂交种子的生产，并产生了巨大的经济效益和社会效益。

一、雄性不育的类别(一)细胞质不育不育由细胞质基因控制，而与核基因无关。

其特征是所有可育品系给不育系授粉，均能保持不育株的不育性，也就是说找不到恢复系。

这对营养体杂优利用的植物育种有重要的意义。

如：Ogura萝卜细胞质不育系。

(二) 核不育不育性是由核基因单独控制的(简称GMS)。

1、一对隐性核基因控制的雄性不育性蔬菜不育材料大都属于此类。

msms 不育，MsMs或Msms可育，共有三种基因型。

msms与MsMs交配后代全部可育；msms与Msms交配后代可育、不育株1：1分离；Msms自交后代可育、不育株按3：1分离。

只有用Msms作父本与msms不育株测交，可以获得50%的雄性不育株和50%的雄性可育株。

由于在一个群体里，有50%的可育株用于保持不育性。

通常称其为“两用系”(ABline)或甲型两用系。

将其用于杂种一代制种，则需要拔除50%的可育株。

因此，隐性核不育后代不能得到固定(100%)的不育类型。

2、一对显性基因控制的雄性不育性有杂合的不育株Msms、纯合的可育株两种基因型，纯合不育株（MsMs）理论上存在但实际上无法获得。

用Msms不育株与msms可育株杂交后代是半不育群体，此种两用系也叫乙型两用系。

3、由多个核基因控制的雄性不育中的一些组合可育成全不育系。

有核基因互作假说和复等位基因假说(曹书142或景书159)。

(三)核质互作雄性不育(简称CMS) 不育性由核基因(msms)和细胞质基因(S)共同控制的，又简称为胞质不育型。

一个具有核质互作不育型的雄性不育植物，就育性而言，有一种不育基因型和五种可育基因型。

5种细胞质雄性不育小麦败育的生物学特性与育性恢复细胞质雄性不育是普遍存在于高等植物的一种生物学现象,在杂种优势利用中具有重要的价值。

为了解不同类型异质雄性不育小麦败育的生物学特征、易恢性差异和不同恢复系的恢复力差异,本研究以5种异质小麦雄性不育系(K706A、Va706A、Ju706A、C6706A、U706A)和同型保持系706B及10个K型恢复系(6521-2,LK783,1321,223原-9,9023晚,X197,宿7078,宿968,中国春,WM5-5)为材料,对所有参试材料的1B/1R核型进行鉴定,并且对不育系和保持系的花药、籽粒形态进行比较;并对5种不育系的易恢性和10个恢复系的恢复能力进行评价(杨凌、乾县和三原),筛选出优良的不育系和恢复系,并对恢复系所含恢复基因进行等位性测验;利用K型小麦温敏雄性不育保持系TP116B、TM3315B为试验供体材料,以5种细胞质雄性不育系为受体材料,进而分析K型温敏基因导入其他细胞质中的温敏特性。

试验获得结果如下:1.不育系与保持系花药有明显差异。

不育系花药短、皱缩,有不同程度的弯曲顶端,花药不开裂、不散粉;保持系花药饱满,花药壁开裂,散出大量的花粉。

碘染结果表明,K706A,Ju706A,U706A花粉败育型为染败,花粉粒圆形,染色不均匀,出现部分呈棕黑色反应;不育系Va706A,C6706A花粉败育为典败型,形态不规则,梭形或三角形,无棕黑色反应;保持系706B花粉形状规则,大小一致,圆形,呈深棕黑色,染色充分均匀。

2.采用特异性分子标记及醇溶蛋白的A-PAGE检测方法对所有参试材料进行1B/1R类型鉴定,结果表明,Va706A、Ju706A、C6706A、U706A、706B为1BL/1RS易位纯合体,宿968、宿7078、LK783、1321、6521-2、WM5-5、X197、223原-9为非1BL/1RS 易位材料,K706A、9023晚为1BL/1RS易位杂合体。

甘蓝型油菜NSa雄性不育细胞质的分子鉴定的开题报告
一、研究背景
甘蓝型油菜是重要的油料和蔬菜作物之一，具有种植面积广、经济价值高及利用价值多等优点，但其繁殖受到雄性不育的限制。

利用雄性不育材料进行杂交育种可以提高选育效率和品质。

然而，在过去的育种中，通过外部形态和农艺性状选择雄性不育材料不仅繁琐而且效率低下。

而基于遗传分子水平的鉴别技术能够缩短筛选时间并提高效率，因此，本研究将重点探讨甘蓝型油菜NSa雄性不育基因的分子鉴定。

二、研究目的
本研究旨在通过分子鉴定的方法，筛选出甘蓝型油菜NSa雄性不育基因的分子预警指标，为今后开展甘蓝型油菜雄性不育材料的筛选提供理论和实践依据。

三、研究内容和方法
1.筛选甘蓝型油菜NSa品种中的雄性不育材料，在不育与育性恢复线之间交叉组合，得到相关的双亲与自交代杂交的种质材料。

2.利用双向选择法选育第三代后代，得到稳定的不育系和育性恢复系。

3.利用RNA-seq技术比较不育系与育性恢复系基因表达的差异，筛选出与雄性不育相关的差异表达基因。

4.采用荧光定量PCR技术，对差异表达基因进行验证，同时对关键基因的表达水平与雄性不育相关指标进行相关性分析。

5.进一步对关键基因的函数进行分析和注释，明确其中是否含有雄性不育相关基因的物理位置、功能以及参与的途径等。

四、预期成果与意义
本研究预期筛选出甘蓝型油菜NSa品种的雄性不育基因的分子预警指标，为今后开展甘蓝型油菜雄性不育材料的筛选提供理论和实践依据，为提高油菜种质资源的利用价值和提高油菜生产的科技含量提供技术支持。

玉米C型胞质雄性败育与育性恢复遗传机理的研究的开题
报告
研究背景：
在玉米中，C型胞质雄性败育（CMS-C）是一种常见的遗传现象，其中母本染色体上的一种遗传因子C导致花药及其内部花粉颗粒发育不良，从而导致花朵无法进行传粉和结实。

但是，通过与一种特定的遗传因子R的组合，可以使某些玉米种群恢复育性，即产生少量的有籽果实。

研究目的：
本研究的目的是探究玉米C型胞质雄性败育与育性恢复的遗传机理，以期为利用CMS-C实现植物杂交育种提供理论指导。

研究内容：
1.筛选C型胞质雄性败育材料：收集C型胞质雄性败育的玉米材料，通过鉴定筛选出合适的试验材料。

2.分子遗传学分析：采用分子遗传学技术，分析C型胞质雄性败育玉米和恢复育性材料中特定基因的分布和结构。

3.基因功能研究：通过基因克隆和转化技术，进一步研究特定基因在C型胞质雄性败育和育性恢复中的作用机理。

4.生态学研究：通过野外实验和室内培养，研究C型胞质雄性败育玉米和恢复育性材料在不同环境条件下的表现差异。

预期结果：
通过本研究，我们将探究C型胞质雄性败育玉米和恢复育性材料的遗传机理，有助于了解玉米育种中的杂交育种原理。

在实验过程中，还可以开发出新的分子标记，并为玉米的杂交育种提供可靠的分子标记。

最终，本研究的结果将有助于推进玉米育种的发展和实践应用。