【文章內(nèi)容簡介】 育基因（ ms） 控制的雄性不育性不育株基因型為“ msms” ，它與正?？捎贩N（ MsMs） 雜交第一代（ Msms） 是正?？捎模簿褪钦f任何品種都是它的恢復(fù)系。但是，隱性核不育材料找不到典型的保持系，它只能從 F1雜合可育株（ Msms） 的自交后代中得到四分之一的不育株（ Msms ○ 1/4Msms, 2/4Msms,1/4msms） ,或讓 F1的雜合可育株（Ｍ sms） 與不育株（ msms） 回交，從后代得到二分之一的不育株（ msms Msms→ 1/2msms,1/2Msms） 。 顯性核不育雖不及隱性核不育普遍，但是，截止目前，也至少在 21 個屬 24 個植物種中發(fā)現(xiàn)了顯性核不育現(xiàn)象 [19]。顯性核不育的顯性不育基因（ Ms） 總是處于雜合狀態(tài)（ Msms） 與正?？捎贩N（ msms） 雜交第一代（ 1/2Msms,1/2msms） 有一半不育株，一半可育株。顯性核不育材料既沒有典型的恢復(fù)系，也沒有典型的保持系。 顯性核不育與隱性核不育有許多相似的遺傳特征。例如，測交篩選保持系時，兩者都僅能獲得不育株率穩(wěn)定在 50%的不育系統(tǒng)。但是，兩者也有兩個明顯的差別：①顯 性核不育測交 F1有育性分離；隱性核不育測交 F1全部可育， F2才出現(xiàn)育性分離。②顯性核不育系統(tǒng)內(nèi)的可育株自交后代全部正?？捎?，而隱性核不育系統(tǒng)內(nèi)的可育株自交后代有育性分離。 胞質(zhì)不育型的不育性由細(xì)胞質(zhì)不育基因與細(xì)胞核不育基因（一對或多對）互作控制。由胞質(zhì)不育基因“ S”與隱性核不育基因“ msms”互作控制的雄性不育性，經(jīng)測交篩選可以獲得穩(wěn)定遺傳的胞質(zhì)不育系 S（ msms）及其相應(yīng)的保持系 N（ msms）和恢復(fù)系 S（ MsMs），實(shí)現(xiàn)三系配套。 目前已經(jīng)獲得的大白菜 [Brassica campestris, (Lour)Olsson,AA,2n=20]雄性不育材料可分成兩類：一類是發(fā)現(xiàn)于大白菜中的核基因雄文獻(xiàn)綜述 8 性不育材料主類是通過遠(yuǎn)緣雜交及回交轉(zhuǎn)育的異源胞質(zhì)雄性不育材料。 異源胞質(zhì)雄性不育材料的不育胞質(zhì)來自蘿卜（ Raphanus sativus,L.,OO,2n=18） 、芥菜（ Brassica juncea Coss,AABB,2n=36 ） 和甘 藍(lán) 型 油菜 （ Brassica napus L.,AACC,2n=38） 。蘿卜不育胞質(zhì)最早來自小侖 Ogura(1968)發(fā)現(xiàn)的日本蘿卜雄性不育系該不育系花蕾瘦小、 花柱畸形?；ǚ弁嘶_始于小孢子發(fā)育的早期，花粉敗育與花藥絨氈層的早期崩潰有密切關(guān)系；不育性由一對隱性核基因“ msms”和胞質(zhì)不育基因“ S”互作控制；已經(jīng)查明，所有的日本蘿卜品種都擁有純合隱性不育基因“ msms”，無恢復(fù)基因“ Ms”。 Bon(1975， 1977)將這一不育源引入法國后，與歐洲蘿卜測交，篩選到了保持系，同時還發(fā)現(xiàn)了育性恢復(fù)基因。 Bannerot 等（ 1974）采用“遠(yuǎn)緣雜交→幼胚培養(yǎng)→連續(xù)回交”方法，成功地將甘監(jiān)（ Brassica oleracea L.,CC,2n=18）的細(xì)胞核導(dǎo)入日本蘿卜不育細(xì)胞質(zhì)中，獲得了甘藍(lán)異源胞質(zhì)雄性不育材料。該不育材料幼苗培養(yǎng)在 12 以下時，葉片黃化。黃化程度因輪回親本不同而導(dǎo)師。 Bannerot（ 1977）采用同樣方法還育成了具有 Ogura 不育胞質(zhì)的甘藍(lán)型油菜雄性不育系。 Williams 和Heyn(1980)用 Banot轉(zhuǎn)育的甘藍(lán)型油菜不育系與白菜型沙遜（ sarson） 油菜（ Brassica campestris L.,AA,2n=20） 雜交及回交，育成了 Ogura 胞質(zhì)白菜型油菜雄性不育系，又轉(zhuǎn)成了小白菜（ L.,(L)Makino.,AA,2n=20） 和大白菜雄性不育系。李光池等（ 1987）采用遠(yuǎn)緣雜交及回交方法，將大白菜細(xì)胞核導(dǎo)入“王兆紅”蘿卜不育細(xì)胞質(zhì)中，獲得了新的蘿卜不育細(xì)胞質(zhì)源的大白菜雄性不育材料。 目前獲得的這幾份蘿卜不育胞質(zhì)大白菜雄性不育材料，均為徹底的雄性不育。其雄蕊深度退化，花絲短縮，花藥瘦小、無花粉。轉(zhuǎn)育早期蕊代材料的雄蕊 呈花瓣?duì)睿巯俣加胁煌绦虻耐嘶??；ǚ蹟∮谒姆煮w至單核花粉早期，退化花藥的絨氈層細(xì)胞呈現(xiàn)異常。被測試過的所有白菜品種都是其保持系，在白菜中未找 到恢復(fù)基因。這種不育系屬于屬間異核質(zhì)雜種，由于核質(zhì)不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致這類不育系黃化、蜜腺退化、雌蕊也有不同程度的退化。黃化以苗期最重，黃化程序?qū)Φ蜏厥置舾?。黃化防礙了光合作用，致使植株生長緩慢，產(chǎn)量降低。由于蜜腺退化，使化朵對傳粉昆蟲的吸引力下降，導(dǎo)致自然結(jié)籽率較低。十幾年來，國內(nèi)外諸多學(xué)者采用廣泛測交篩選及連續(xù)回交方法，試圖改進(jìn)上述不良性狀，并取得了一定進(jìn)展，但幾乎所有報道都認(rèn)為連續(xù)回交選擇不能完全消除黃化和蜜腺退化現(xiàn)象。 Paulmann 等（ 1988）應(yīng)用染色體技術(shù)改良蘿卜不育胞質(zhì)甘藍(lán)型油菜雄性不育系。他們先 用蘿卜不育系（ OO， 2n=18）與甘藍(lán)型油菜（ AACC， 2n=38）雜交，獲得異源六倍體雜種（ AACCOO， 2n=56） 后，使該雜種與白菜（ AA， 2n=20）或甘藍(lán)（ CC， 2n=18）雜交，增加蘿卜染色體與甘藍(lán)型油菜染色體的異源聯(lián)會機(jī)會。然后，再改用甘藍(lán)型油菜作輪回父本連續(xù)回交，獲得了不內(nèi)化的蘿卜胞質(zhì)甘藍(lán)型油菜不育材料。 (Peelletier 等 1985）以蘿卜胞質(zhì)甘藍(lán)型油菜不育株與正常保持系的原生質(zhì)體融合，在再生植株中篩選到了不缺綠植株。 Jourdan 等（ 1989）用蘿卜胞質(zhì)的花椰菜沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文 9 （ , Planch,CC,2n=18） 不育系與白菜型油菜進(jìn)行原生質(zhì)體融合，合成了體細(xì)胞雜種（ AACC， 2n=38），獲得了 5 株不黃化不育株。 Bornman 等（ 1985）采用體細(xì)胞非對稱融合法獲得了含蘿卜線粒體，甘藍(lán)型油菜葉綠全和細(xì)胞核的不黃化雄性不育株?？磥砝矛F(xiàn)代生物技術(shù)手段，解決這類不育材料的黃化問題有一定的希望。但是，迄今未見可利用的不黃化蘿卜胞質(zhì)大白菜雄性不育系選育成功的報道。 自 1980 年起，柯桂蘭等（ 1992）試驗(yàn)轉(zhuǎn)育甘藍(lán)型油菜“ Polima” 胞質(zhì)不育源。該不育源是傅廷棟（ 1981）在甘藍(lán)型油菜品種“ Polima” 中發(fā)現(xiàn)的。其不育性受溫度影響較大，因保持系不同，有的對高溫敏感，有的對低溫敏感，有的對溫度不敏感?？鹿鹛m等以“ Polima” 不育油菜（ AACC， 2n=36）為母本，與大白菜雜交獲得種間雜種 F1，然后以 F1為母本分別授以大白菜和甘藍(lán)花粉，得到 BC1和三交種 F1[(AACCAA )CC] 。用三交種 F1為母本與大白菜自交系 3411— 7 連續(xù)回交 4 代，獲得的后代（ BC4）核內(nèi)染色體已全部被白菜所替代（ AA， 2n=20），經(jīng)濟(jì)性狀與保持系相似，不育性基本穩(wěn)定。該不育系（ CMS3411— 7）不育株率 100%，不育度 95%以上，不黃化，蜜腺發(fā)育正常，有正常結(jié)籽能力 [52]。劇保關(guān)系研究表晨，在大白菜中既有保持材料，又有恢復(fù)材料。黃裕蜀等（ 1995）向大白菜中轉(zhuǎn)育甘藍(lán)型油菜“三天系”不育細(xì)胞質(zhì)也獲得了成菌，育成了具有甘藍(lán)型油菜“三天系”不育細(xì)胞質(zhì)的大白菜“二平樁”雄性不育系和“早皇白”雄性不育系。這兩個不育系的不育株率均可育花粉。上述兩類具有甘藍(lán)型油菜不育胞質(zhì)的大白菜異源胞質(zhì)雄性不育系（ CMS3411— 7和早皇白等）都已用于配制雜交種。 十字花科植物核基因雄性不育性最早見于 Tokumasu(1951)的報道，他在日本蘿卜中首先找到了核不育材料，并發(fā)現(xiàn)不育性受一對隱性基因（ msms）控制。隨后，在青花菜（ Austeg and Moore,1954） 、普通甘藍(lán)（ Kototani and Yamada,1958。Nishi and Hiraoka,1957。Rundfeldt,1960） 、抱子甘藍(lán)（ Johnson,1958。Niwuwhof,1961） 、菜花(Borchers,1966。Nieuwhof,1961。Rundfeldt,1960)、折菜型褐籽和黃籽沙遜油菜（ Chowdury and Das,1966。Das and Pandey,1961） 、甘藍(lán)型油菜（ Heyn,1973） 中均發(fā)現(xiàn)了單隱性核基因雄性不育材料。大白菜核基因雄性不育最早見過于遼寧農(nóng)學(xué)院（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)前身， 1974 的公開報道，他們在“小青口”、“二青幫”、“青幫河頭”等品種中發(fā)現(xiàn)了核不育材料，測交篩選獲得了不育株率穩(wěn)定在 50%左右的不育系統(tǒng)。這種不育系統(tǒng)內(nèi)的不育株與可育株交配，后代不育析與可育株 1:1 分離，同一系統(tǒng)既作不育系（指不育株），又作保持系（指可育株），一系兩用，因此稱作雄性不育“兩用系”。此后，北京市農(nóng)科院（ 1978），鈕心格等（ 1980），韋順戀等（ 1981）還育成了小白菜“矮腳黃”雄性不育“兩用系”。用“兩用系”配制雜交種，必須在開花授粉前拔除“兩用系”內(nèi)的可育株，因此制種成本較高，大面積制種時可育株很難徹底拔除，雜交種的純度難以保證。盡管如此，在可利用的具有 100%不育株率的大白菜雄性不育系育成之前，“兩用系”已經(jīng)用于大規(guī)模配制雜交種。 文獻(xiàn)綜述 10 關(guān)于大白菜雄性不育“兩用系“不育性的遺傳，多數(shù)研究認(rèn)為受一對隱性基因控制，遺傳模式為：“ msms（不育株） Msms（可育株）→ 1/2msms（不育株）， 1/2Msms（可 育株）”。 Van Der Meer(1987)報道了大白菜單顯性核基因控制的雄性不育性，在大白菜“ Granaat” 與小白菜“ pakchoi” 的雜交后代中發(fā)現(xiàn)了 1 株雄性不育株。用另一大白菜品種（ Mounment） 可育株給基授粉得到 BC1， BC1中不育株 /可育株 =15/17； BC2中不育株/可育株 =10/11；幾乎所有的輪回親本（ Mounment） 自交后代完全是可育的。 X2 測驗(yàn)回交后代符合 1:1 分離，因而斷定不育性受一對顯性基因控制，遺傳模式為：“ Msms（不育株） msms(可育株 )→ 1/2Msms(不育株 )， 1/2msms（可育株）”。 在大白菜核不育系選育過程中，許多學(xué)者都發(fā)現(xiàn)不育株測交后代經(jīng)常出現(xiàn)不符合“ 1:1”，“ 1:2”，甚至極端小比例分離（遠(yuǎn)小于“ 4:1”），單隱性和單顯性基因都不能解釋上述分離現(xiàn)象。沈陽農(nóng)業(yè)學(xué)院（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)前身， 1978）首先意識到核不育性可能受兩對或兩對以上基因控制，認(rèn)為“閉藥 I型”的不育性由兩對隱性基因（ rf1和 rf2）控制，不育株是兩對隱性不育在因的純合體（ rf1rf1rf2rf2） ；“閉藥Ⅱ型”，的不育性除與上述兩對隱性不育在因的作用有關(guān)外，還受另一對基因的影響，第三對 基因的作用與前兩對是獨(dú)立重疊的。隱性不育基因 rf1和 rf2還可能與純合致死基因 l1,l2,等緊密連鎖，由于平衡致死，使可育株自交“ 1:2” 或“ 2:1”分離。在此之前，他們還發(fā)現(xiàn)了個別不育材料測交第一代有近于 100%的不育株率，但是繼續(xù)回交后又恢復(fù)可育或部分可育，即不育性“臨時保持”現(xiàn)象。遺憾的是，其后未能對這種現(xiàn)象作進(jìn)一步深入分析。 李樹林等（ 1985）用 8 個甘藍(lán)型油菜“兩型系”（即“兩用系”）與 74 個可育品系雜交， F1有育性分離的組合占 %，并獲得了 6個全不育組合（占 %），據(jù)此認(rèn)為甘藍(lán)型油菜的 雄性不育性受顯性核基因控制。由于“兩型系”可育株自交“ 3:1” 分離或“ 13:3”分離（未作驗(yàn)證），故認(rèn)為不育性受控于兩對核基因，并假設(shè)基中一對基因?qū)α硪粚蚱鹕衔蛔饔茫岢隽烁仕{(lán)型油菜“核基因互作”雄性不育性遺傳假說。根據(jù)這一假說，“ Ms” 為顯性不育基因，“ Rf” 不“ Ms” 的顯性上位基因。不育性臨時保持現(xiàn)象遺傳模式如圖 1 所示。 以這一模式為指導(dǎo)，很快篩選到了臨時保持系，育成了具有 100%不育株率的核基因雄性不育系并進(jìn)一步采用測交方法對核基因互作假說進(jìn)行了驗(yàn)證。由該不育系配成的甘藍(lán)型油菜雜交種已經(jīng)生產(chǎn)上推廣 應(yīng)用。 核基因互作雄性不育性遺傳模式的提出，是甘藍(lán)型油菜，乃至整個植物核基因雄性不育研究歷史上的重大突破。它從理論上闡明了核不育材料臨時保持現(xiàn)象的柚是，解決了核基因雄性不育性利用的難題。張書芳等（ 1990）首先在大白菜中發(fā)現(xiàn)了類似的核基因雄性不育性遺傳機(jī)制，在大白菜地方品種“萬泉青幫”中發(fā)現(xiàn)了顯性不育基因（ Sp）及其顯性上位基因（ Ms） ,提出了大白菜顯性不育與顯性上位在因互作雄性不育性遺傳模式（圖 2），并育成了具有 100%不育株率的核基因互作型雄性不育系 88— 1A。 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文 11 雄性不育“兩型系” 臨時保持系 AB line temporary maintainer line MsMsrfrf MsMsRfrf msmsrfrf 不育株 可育株 （系內(nèi)交配） sterile plants fertile plants (innerline (兄妹交 ) pollinatios） （ siblings） 1/2MsMsRfrf 1/2MsMsrfrf smsrfrf 可育株 不育株 fertile plants sterile plants