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水稻的雄性不育性研究可以追溯到上世纪50年代,但真正引起关注并发表论文的时间是20世纪70年代。具体来说,1973年,中国科学家李廷骧在《植物学报》上发表了《水稻雄性不育性的遗传研究》一文,开启了对水稻雄性不育性的系统研究。这篇论文为后续的研究奠定了基础,成为水稻雄性不育性研究领域的重要里程碑。
袁隆平(1985)总结出对雄性不育系的要求应具备3个条件:①雄性不育性稳定,不因多代繁殖而恢复自交结实,也不因温度等环境条件影响而影响不育性;②可恢复性良好,恢复品种多,杂种结实率高而稳定;③具有良好的花器和开花习性,要求开花正常,花时与父本相吻合,柱头发达且外露率高,开颖角度大且时间长,不包颈或包颈程度轻,从而达到异交结实率高的目的。此外,还应具有适宜的生育期、优良的丰产性和米质,以及较好的抗病虫性和抗逆性。
选育雄性不育保持系的一个重要途径是选用优良的常规稻品种与雄性不育系测交筛选转育而成,一个好的保持系应是一个纯系、群体整齐一致,花药发达,花粉量大,以利于提高不育系繁殖产量。
保持系是不育系的同核异质体。不育系与保持系的外部形态极为相似,主要区别在于不育系出穗后雄性器官发育不正常,表现花药瘦小、形状异常、花粉粒干瘦、没有授粉能力。不育系与保持系的主要区别于表2-16(中国农业科学院,1986)。
表2-16不育系与保持系的形态区别
生育特性:
水稻保持系:保持系水稻是正常的、自然生育的水稻品种,其生育特性与普通水稻相同。这意味着它可以自行繁殖,产生可用于下一代的种子。
水稻不育系:不育系水稻是通过人工育种制造的,其生育特性受到人工控制,通常无法自行繁殖。不育系水稻的花朵可能缺乏花药或花粉无法正常发育,因此无法进行自然授粉。
用途:
水稻保持系:保持系水稻通常用于传统的水稻种植方式,可以通过自然传粉或人工授粉来繁殖,适合传统农业生产。
水稻不育系:不育系水稻通常用于现代杂交水稻育种。由于其不育特性,它们可以用于制造高产、高抗病虫的杂交水稻品种,这些品种通常比纯种保持系水稻更具优势。
杂交育种:
水稻保持系:用于杂交育种时,需要与另一种亲本(通常是不育系水稻)结合,以产生高产、高质量的水稻杂交种。
水稻不育系:不育系水稻通常充当亲本之一,因为它们能够保持不育特性,确保不会自交,从而促进杂交。
水稻保持系和不育系的主要区别在于其花粉的特性。保持系水稻的花粉是能够正常授粉的,因此可以自然杂交或人工杂交,产生有性状的后代。而不育系水稻的花粉通常不能正常授粉,需要通过人工授粉或化学药剂处理才能产生后代。
不育系水稻主要用于杂交育种中,通过与保持系水稻进行人工杂交,可以产生高产、抗病虫害等优良基因的水稻品种。
主要原理是:
首先把杂交母本转育成不育系,例如,希望杂交组合(甲×乙)利用已有的雄性不育性进行制种,则必须先把母本转育成甲不育系,常用的做法是利用已有的雄性不育材料与甲杂交,然后连续回交若干次,就得到甲不育系。原来雄性正常的甲称为即成为甲不育系的同型保持系,它除了具有雄性可育的性状以外,其它性状均与甲不育系相同,故又称同型系,它能为不育系提供花粉,保证不育系的繁殖留种。父本乙必须是恢复系。如果乙原来就带有恢复基因,经过测定,就可以直接利用配置杂交种,共大田生产用。
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