植物雄性不育及其应用

<aside> ⭕ 雄性不育（male sterility）：植物花粉败育的现象，它是指植物的雄性生殖系统不能正常发育，不能产生有功能的花粉粒，而其雌性生殖系统发育和营养生长完全正常的一种生物学现象。

• 雄性不育现象在植物界很普遍

• 应用：利用杂种优势于农作物的育种

• [ ] 植物雄性不育的遗传模式：

  

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• [ ] 质不育型

  细胞质型不育系的不育性只能被保持而不能被恢复。

  • 通常以单一的细胞质基因S和N分别代表雄性不育和可育。
  • 目前已在270多种植物中发现有细胞质雄性不育现象。

• [ ] 核不育型

  是由核内染色体上基因所决定的雄性不育类型。败育过程发生于花粉母细胞的减数分裂期间，不能形成正常花粉，败育十分彻底，可育株与不育株界限明显。能恢复，难保持。多数核不育型均受简单的一对隐性基因控制（可育Ms，不育ms。只有msms时表现为雄性不育)

  • 如：可育基因 Ms → 不育基因 ms
  • 二系法杂交水稻：光（温）敏核不育

• [ ] 质─核不育型（cytoplasmic male sterility， CMS）

  • 概念：由细胞质基因和核基因互作控制的不育类型
  • 遗传特点
  • 花粉败育时间
  • 三系法杂交水稻

植物雄性不育的遗传机制

线粒体功能失调假说

嵌合基因与正常基因共同竞争同一启动子序列和表达所需的限制因子而影响线粒体正常基因的表达；或者嵌合基因产生的异常多肽与正常多肽竞争结合在线粒体能量代谢复合物中的位置，导致能量代谢系统功能的弱化，从而使花粉发育时期需要的大量的能量得不到满足最终导致花粉败育。

毒性假说

针对T-CMS玉米对玉米专化小斑病的敏感性，Flavell提出 了雄性不育的“ 毒性假说”。该假说认为URF13本身就是一种毒蛋白，它结合在线粒体内膜上形成一个通道，从而导致线粒体膜通透性增强，基质内离子外泄，正常膜电势降低，能量合成受阻；尽管它可能对T-CMS玉米整株的细胞都有毒性，但对花药的毒性更大，因而最终导致花粉败育