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[期刊] 中国农业科学
[作者]
王学德
棉花具有十分明显的杂种优势。杂交棉通常比常规棉增产15%左右,而且在纤维品质、抗病、抗虫、抗逆境和光合效率等性状上也有明显改良。在棉花杂种优势的利用中,最重要的环节之一是杂交种子的生产(制种)。目前,杂交棉制种常有四条途径,人工去雄授粉法制种、化学杀雄法制种、利用核雄性不育的"两系法"制种和利用细胞质雄性不育的"三系法"制种。生产实践表明,利用棉花雄性不育既可简化制种又可节省成本,特别是利用棉花细胞质雄性不育系、保持系和恢复系的"三系法"制种,可较有效克服其他制种方法的一些缺点,是最有效的途径。为此,文章在阐述棉花杂种优势利用途径的基础上,重点综述棉花细胞质雄性不育的遗传学、细胞学和生理生化的特点;深入阐述不育细胞质对杂种F_1的正/负效应,并就如何培育强恢复系的问题,以培育转GST的强恢复系为例,探讨克服不育细胞质对杂种F_1负效应的可能机制;根据棉花为常异花授粉作物和花器具有虫媒花特征的特点,详细介绍三系杂交棉制种的亲本(不育系和恢复系)选配、地点选择和环境优化等条件,以及如何综合优化这些条件提高制种产量的关键技术。利用棉花细胞质雄性不育的"三系法"制种,与其他作物比较,在杂种优势利用中具有4个突出的优点:(1)不育系为无花粉不育类型,育性不受气候等环境的影响,可保证杂种的纯度;(2)棉花开花期长达3个月,不存在制种时花期不遇的现象,制种产量有保证;(3)棉花生态适应性广,育成的组合可在各地种植,种子产业化效益明显;(4)可利用种间(海岛棉与陆地棉间)杂种优势。可以预言,基于细胞质雄性不育的三系杂交棉是大有前途的,将是棉花杂种优势利用的主要途径。最后,就本领域的发展趋势,特别是在利用现代生物技术培育新的不育系和恢复系方面进行了初步探讨。
关键词：
棉花 细胞质雄性不育 杂种优势
[期刊] 中国农业科学
[作者]
蒋培东 朱云国 王晓玲 朱伟 张小全 解海岩 王学德
【目的】阐述棉花细胞质雄性不育花药的活性氧产生与清除的代谢规律。【方法】以棉花细胞质雄性不育系、保持系和杂种F1的不同发育时期花药为材料,分析3个活性氧指标(超氧阴离子、过氧化氢和丙二醛)和活性氧清除酶(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶)的含量变化,比较3种材料的活性氧产生与清除的代谢状况差异。【结果】比较分析发现,在不育系败育初期的花药中,超氧阴离子(O2.–)、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)3个对细胞有毒性的活性氧指标均高于保持系或杂种F1的花药,同时对活性氧具有清除作用的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)3个抗氧化酶活性也随着提高,表明败育...
关键词：
棉花 细胞质雄性不育 活性氧
[期刊] 西南农业学报
[作者]
李玉青 王清连 韦春艳 董涛 陈全家 周瑞阳
【目的】细胞质雄性不育是一个优越的杂交优势育种系统。因此,棉花细胞质雄性不育的研究对提高棉花高产有重要的意义。【方法】本试验以细胞质雄性不育系C2P5A为试验材料,保持系C2P5B为对照,利用石蜡切片观察花药不同时期的发育情况,并测定叶、花朵及不同时期花药的可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸、丙二醛的含量,过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的酶活性及叶片的关合速率。石蜡切片观察不育系的败育时期和败育特点,并分析引起不育系败育的原因。【结果】石蜡切片观察到不育系败育发生在小孢子减数分裂期的四分体时期,不育系内绒毡层没有发育,四分体没有形成;不育系可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量及光合速率比保持系低,不育系丙二醛(MDA)含量高于保持系,而过氧化氢酶(CAT)在败育前较低于保持系,过氧化物酶活性在不育系败育时较高。【结论】引起不育系败育的原因可能是绒毡层没有进一步发育,不能给小孢子母细胞提供营养物质。不育系可溶性糖、可溶性蛋白含量及光合速率较低,造成营养不足,使小孢子母细胞分化受阻;脯氨酸的含量低,花药抗逆性差,花药容易褐化。不育系丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)及过氧化物酶(POD)酶活性的异常,造成细胞内不能及时清除自由基,导致活性氧对细胞膜造成伤害,不利于花药的正常减数分裂。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
黄晋玲 胡建斌 张锐 郭三堆
【目的】构建棉花晋A细胞质雄性不育系及其保持系的线粒体BAC文库,为研究棉花线粒体基因组结构以及棉花细胞质雄性不育的形成机理提供基础。【方法】在借鉴其它作物的线粒体基因组BAC文库构建方法的基础上,对棉花线粒体DNA的提取及其BAC文库的构建进行探索和优化,构建了棉花晋A细胞质雄性不育系及其保持系的线粒体BAC文库,并采用同源克隆的方法克隆棉花线粒体的功能基因。【结果】构建的不育系和保持系的线粒体基因组文库分别包括2600个克隆,插入DNA片段大小在10.3kb和37.5kb之间,平均分别为22.29kb和21.36kb。重组子的覆盖率分别达到棉花线粒体基因组的79倍和76倍。获得了3个棉花线...
[期刊] 中国农业科学
[作者]
杨鹏 韩锦峰 黄晋玲
【目的】对棉花晋A细胞质雄性不育系及其同核异质保持系MB177(JB)雄性败育关键时期的花药进行差异蛋白质组研究,为进一步揭示棉花细胞质雄性不育机理奠定基础。【方法】运用双向电泳技术对晋A细胞质雄性不育系及其保持系小孢子发育的造孢细胞时期和小孢子母细胞时期表达的蛋白质进行分离(考马斯亮蓝染色);采用PDQuest8.0.1软件进行斑点检测,并经统计学分析确定获得差异表达蛋白质;对这些差异蛋白质斑点进行LC-Chip-ESI-QTOF-MS质谱分析,用Mascot软件搜索NCBInr绿色植物,鉴定差异表达蛋白质;对差异表达蛋白质进行GO和KEGG功能分析。【结果】PDQuest8.0.1软件分析...
[期刊] 草业科学
[作者]
张世超 王英哲 金艳 陈晶晶 王莹 徐博
以紫花苜蓿(Medicago sativa)不育系MS-GN-1A为母本,恢复系MS178为父本组合构建BSA分离群体,获得的F1代均表现为雄性可育,在大田种植了221株F2代群体单株,盛花期将花粉颗粒染色后,显微镜下观察统计出,不育的F2代株数为57,可育F2代株数164,并没有观察到半不育植株。将所有植株划分为可育和不育两组,并构建可育和不育DNA混池,混池DNA从可育和不育植株组DNA中各随机抽取20个样品,以此对恢复基因定位。随机挑选160对已知的四倍体苜蓿SSR引物扩增基因池DNA,获得2个具有多态性的分子标记,分别是Mt2c12、AW166,初步定位Rf基因在类群Composite5上。将类群Composite5上的所有引物进行合成,进一步进行引物筛选,最终获得4个具有多态性的标记BI68、Mt2c12、BG267和AW776153,遗传距离分别为19.0、20.9、44.6和72.1cM。
[期刊] 华北农学报
[作者]
侯爱斌 柳青山 董良利 李团银 侯旭东 梁笃 段冰
首先对玉米细胞质雄性不育系JnA进行小斑病菌接种鉴定,同时对其花药、花粉形态观察,通过恢保关系鉴定,F2育性分离观察及F1花粉碘液染色镜检,初步确定JnA属于S组细胞质雄性不育。从JnA×恢313的F2出现少量不育株和半恢株的情况看,JnA的不育性的恢复既受主基因控制,又受微效多基因作用。细胞学显微观察发现JnA的败育时期发生在单核晚期至二核花粉期,败育发生与绒毡层解体异常有关。同时对JnA在生产上利用的可行性作了初步研究。
关键词：
玉米 细胞质雄性不育 JnA 分组 利用
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
李斌 郑杰 孔祥军 李敏 廖小芳 周步进 李枝玲 周瑞阳
为发掘棉花细胞质雄性不育相关基因,采用RFLP分子标记、Northern blot、同源克隆及RT-qPCR的方法,对离核木棉细胞质雄性不育系‘07-113A’及其保持系‘07-113B’进行线粒体差异基因发掘和表达分析。结果表明:1)以12个线粒体基因为探针,结合EcoRⅠ和HindⅢ2种限制性内切酶对不育系和保持系进行RFLP分析,发现atpA/EcoRⅠ及ccmB/EcoRⅠ2个基因/酶组合存在RFLP多态性;2)以atpA和ccmB为探针,对‘07-113A’和‘07-113B’进行Northern blot分析,检测到atpA、ccmB在不育系和保持系中转录本大小均相同;3)获得atpA的CDS全长及其部分侧翼序列,比对结果表明,不育系和保持系的atpA编码序列相同;与保持系相比,不育系5′端侧翼序列有2个碱基的变异,3′端侧翼序列有4个碱基的变异;4)RT-qPCR分析发现,不育系中atpA在败育后的表达量是保持系的0.44倍,极显著低于保持系。推测‘07-113A’花粉败育可能与atpA的异常表达相关。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
张小全 王学德 朱云国 朱伟 蒋培东
【目的】利用细胞质雄性不育海岛棉和陆地棉种间的杂种优势。【方法】采用回交育种技术,选育了一套具有哈克尼西棉细胞质的海岛棉不育系“海A”和保持系“海B”,并用石蜡切片的方法对所选育的海岛棉不育系和保持系的小孢子发生进行了细胞学观察。【结果】育成的海岛棉不育系,虽然核背景由陆地棉被置换成了海岛棉,但败育的基本特征没有发生明显改变:“海A”的败育时期主要在小孢子母细胞减数分裂时期,花药无花粉粒,具有败育早、稳定和不受环境影响的特性;“海A”与陆地棉恢复系杂交,杂种F1花粉育性好,结铃率高,铃重增大,衣分提高。【结论】选育的“海A”在海岛棉与陆地棉种间杂种优势利用研究中具有良好的利用前景。
关键词：
海岛棉 细胞质雄性不育 种间杂种优势
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
夏涛 刘纪麟
对玉米Mo_(17)核背景三种雄性不育细胞质(T、C、S)系及正常可育细胞质(N)系小孢子发育过程中花药组织的物质代谢系统进行了研究。发现在小孢子发生及败育的所有过程中,雄性不育细胞质系花药组织淀粉、可溶性糖、可溶性蛋白质、脯氨酸含量以及淀粉酶活性均显著低于正常可育细胞质系。讨论了玉米细胞质雄性不育性的“物质亏损”现象及其原因。
关键词：
玉米 细胞质雄性不育性 物质亏损
[期刊] 华北农学报
[作者]
王士杰 刘双月 康明辉 杭向前
对ＡＬ型小麦雄性不育系与同型保持系的性状差异的研究结果表明，不育系比保持系单株分蘖增加１．３５８个，抽穗提早０．５６４天，穗长增加０．６３３ｃｍ，分别达到５％或１％水平；但是，在叶片电导率、株高、单株穗数、总小穗数和旗叶长宽诸方面的差异均未达显著水平。ＡＬ型胞质败育花粉中有高度和轻度皱缩型及极少数的饱满圆型；而Ｔ型胞质的败育花粉几乎全属高度皱缩型。ＡＬ型与Ｔ型胞质的杂种间除穗长差异０．７１７ｃｍ，达１％水平外，其它７项指标的差异均未达显著水平。总之，ＡＬ型胞质与可育的普通小麦胞质和Ｔ型胞质相比，无不利的副效应。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
李从锋 刘鹏 董树亭 张吉旺 王空军 贾士芳
【目的】探讨细胞质雄性不育玉米的根系特性和氮素吸收利用规律。【方法】在土柱栽培条件下,选择目前生产中广泛应用的骨干自交系478和齐319的细胞质雄性不育系(CMS)和其同型保持系(可育系)为试验材料,比较分析雄性不育系及其可育系灌浆期根系特性的差异及对缺氮的响应。【结果】CMS玉米的籽粒产量和千粒重均高于其同型可育植株(P0.05),收获指数明显较高(P<0.05),且缺氮条件下优势更为明显。CMS玉米灌浆期具有较高的根系干重、根系体积和根系总活力,且深层根系分布相对较多,根系活力较强,有效延长了根系的功能期,促进了植株对养分和水分的吸收。CMS玉米氮素积...
关键词：
玉米 细胞质雄性不育 根系特性 氮效率
[期刊] 华北农学报
[作者]
吴晓华 张爱民 安玉麟 李元清 白海 于美玲
通过春 季在田间 分期播 种，冬 季在 温室 中 不补 光种 植， 研究 了 具有 Ｄ２ 型 细胞 质（ 胞 质供体为粗 厚山羊草 Ａｅ ．ｃｒａｓｓａ） 的 Ｎｏｒｉｎ ２６ 异质 系在 呼 和浩 特自 然 光生 长条 件 下的 育 性表 现。 结果表明：（１） 不同播期 的 Ｎｏｒｉｎ ２６ 异质 系在田 间的不 育株 率均 达到 了１００ ％ ； 不育 性 在形 态上 表 现为雄蕊心皮 化。（２） 三 个播期 的自交结 实率分 别为：３ 月 ２８ 日 播 种的 为 ４０８５ ％ （ 半不 育） ，４ 月 ７ 日播种的 为１８７２ ％ （ 高 不 育） ，４ 月 １７ 日 播 ...
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
韩宗福 王景会 申贵芳 赵逢涛 王宗文 李汝忠
利用质核互作雄性不育系实现强优势组合三系配套是解决目前棉花杂交制种瓶颈,促进棉花杂种优势利用的有效途径之一。本文综述了棉花质核互作雄性不育与育性恢复的研究现状,介绍了棉花质核互作雄性不育系和恢复系的类型;在细胞学和分子生物学水平上探讨了质核互作雄性不育产生的机理,阐述了育性恢复的遗传方式、恢复基因的分子标记和遗传定位、恢复基因的图位克隆及三系杂交棉的研究进展;对三系杂交棉今后的研究方向进行了展望。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
张小全 王学德 蒋培东 朱伟
【目的】在陆地棉细胞质雄性不育系与海岛棉种质材料进行测恢筛选时,选得一个对不育有恢复力的海岛棉材料"海R",本研究的目的是了解其育性恢复的遗传方式。【方法】构建23种不同的F2群体和回交群体,分析和明确恢复基因的遗传。【结果】"海R"恢复基因属孢子体遗传,由一个主效显性基因(RfB)控制。在恢复基因呈隐性时不育胞质不但对雄配子的传递有影响,而且对雌配子的传递也有影响。【结论】推测此海岛棉恢复系的育性恢复基因来源于哈克尼西棉基因组,在陆地棉与海岛棉的种间杂种优势利用中具有应用价值。
关键词：
海岛棉 细胞质雄性不育 恢复基因
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