全 文 ：文章编号 :100028551 (2004) 062416204
水稻雄性不育诱导和突变体基因等位测验
王乃元1 　李　毓2 　蔡之军1 　梁康迳1
(11 福建农林大学作物科学学院 ; 21 福建农林大学作物遗传育种研究所 ,福建 福州　350002)
摘 　要 :用 300Gy 60 Coγ射线辐照诱变水稻恢复系测 48、测 49、测 64 和明恢 77 的干种子 ,从 M2
代中选得 7 株雄性不育突变株。遗传观察表明 ,他们分别为单基因隐性遗传 ,双列杂交测验结
果分属于 4 个不等位的雄性不育基因突变体 :测 64ms、明恢 77ms21、明恢 77ms22 和测 48ms21。
关键词 :水稻 ;雄性不育 ;突变体 ;非等位基因
INDUCTION OF RICE MALE STERILITY AND ALLELISM TEST OF MUTATION GENES
WANG Nai2yuan1 　LI Yu2 　CAI Zhi2jun1 　LIANG Kang2jing1
(11 College of Crop Science ; 21 Institute of Genetics & Crop Breeding , Fujian Agriculture and Forestry University , Fuzhou , Fujian , 350002)
Abstract :300g of dried seeds from each of rice restorer lines Ce48 , Ce49 , Ce64 , and Minghui 77 were treated by
300Gy 60 Coγ2irradiation. Seven male sterile plants were obtained from the M2 population. Genetic observation indi2
cated that the male sterility was controlled genetically by single recessive gene. Diallel crosses and test results
showed that the seven mutants belong to 4 non2alleles which control the performance of male sterilities , they were
mutants of Ce64ms , Minghui77ms21 , Minghui77ms22 and Ce48ms21.
Key words :rice ; male sterility ; mutant ; non2allele gene
收稿日期 :2003209205
基金项目 :福建省科学技术委员会资助项目 (962Z2149)
作者简介 :王乃元 (1952～) ,男 ,浙江仙居人 ,副研究员 ,研究方向 :水稻遗传育种和杂种优势利用。E2mail :wangny @sina. com
水稻雄性不育是杂种优势利用的重要的性状 ,迄今已报道了核不育超过 70 例 ,其中 20 例已在国际
水稻遗传协会登记[1 ] 。核不育采用一般方法难以找到保持系 ,用人工合方法成保持系具有重要的学术
意义和商业价值 ,也是遗传育种家长期探索的课题。鲍文奎认为 :质不育和核不育都是相对的 ,它们的
雄性不育系都具有相同的遗传组成[2 ] 。高明尉认为 :核不育实质是核变型不育[3 ] 。作者也曾提出植物
隐性遗传的雄性不育特点是 ,在相同育性基因位点上 ,细胞核、细胞质共同存在一对或多对不育基因时
表现雄性不育[4 ] 。这些观点为人工合成核突变雄性不育保持系提供了理论借鉴。已在洋葱[5 ] 、小麦[6 ]
等作物实践中成功获得雄性不育保持系。我国 20 世纪 60 年代以水稻 C系统雄性不育为材料 ,采用“洋
葱公式”(可育株ΠΠ不育株Π可育株)与 23 个水稻品种杂交 ,探索人工合成保持系。结果后代未能获得全
不育的不育系和全可育的保持系[7 ] 。
本研究改进了前人的选材和方法 ,采用辐射诱变方法获得多个雄性不育突变体 ,通过杂交方法导入
多途径来源的水稻细胞质 ,考察杂交后代育性遗传表现 ,以期探索雄性不育基因与异源可育胞质合成保
持系的可能性。本文是该研究第一部分 ,报道水稻雄性不育突变体的选育和雄性不育基因等位测验。
1 　材料和方法
111 　水稻雄性不育突变体诱变和选育
1990 年早季选用水稻恢复系测 48、测 49、测 64 和明恢 77 的干种子各 300g ,送福建农业科学院稻麦
614　 核 农 学 报　2004 ,18 (6) :416～419Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
研究所钴源辐照中心用60 Coγ射线 300Gy 辐照诱变 ,种植 M1 代 ,成熟时各系混收种子 1000 克。种植各
恢复系 M2 代群体各 2000 株 ,同时种植未辐射的同型恢复系为对照。M2 代抽穗后 ,从中选择雄性不育
变异株。
112 　水稻雄性不育突变体遗传观察
入选雄性不育变异株分别与各自的同型正常可育株杂交 ,种植 F1 代。自交结实获得 F2 代种子。
同时用雄性不育株稻桩的再生穗作母本 ,与 F1 (不育株Π可育株)测交。种植各杂交组合的 F1 代、F2 代和
BC1 代 ,抽穗后考察各群体不育株与可育株分离表现。
113 　水稻雄性不育基因等位测验
以不育株为母本 ,分别与各个突变体的 F1 (不育株Π可育株) 测交配组双列杂交组合 ,种植各测交群
体 ,齐穗后调查各群体不育株分离表现 ,考察各个突变体雄性不育基因之间的等位关系。
2 　结果与分析
211 　雄性不育突变体的选育和表现
1991 年早季从 4 个恢复系M2 代群体中选出 19 株雄性不育变异株 ,带土移进网室种植 ,进一步综合
考察后选得植株较矮 ,包颈 ,花粉不育度 99 %～100 % ,自然结实率 018 %～514 % ,套袋结实率为零 ,性状
典型的雄性不育株 7 株。对照测 48 自然结实率 8819 % ,套袋结实率 7110 %。由于未辐射对照群体没有
出现不育株 ,因此 ,初步认为这些不育株是辐射产生的雄性不育突变体 (表 1) 。
表 1 　水稻雄性不育突变体表现
Table 1 　Performance of rice male sterility mutants
突变体名称
mutant name
抽穗期
heading date
(m2d) 花粉败育率pollen sterility( %) 花粉浅染率light coloured pollen( %) 自然结实率natural seed set( %) 套袋结实率bagged seed set( %)
测 64ms Ce i64ms 6229 100 0 318 0
明恢 77ms21 Minghui77ms21 6228 100 0 119 0
明恢 77ms22 Minghui77ms22 6228 99 1 313 0
测 48ms21 Ce48ms21 6223 100 0 016 0
测 48ms22 Ce48ms22 6223 100 0 018 0
测 48ms23 Ce48ms23 6223 99 1 514 0
测 49ms Ce49ms 6221 99 1 312 0
测 48 CK Ce48 CK 6221 6 3 8819 7110
212 　雄性不育突变体的遗传
7 个雄性不育株分别与各自的同型可育株杂交和测交 ,种植各杂交组合的 F1 、F2 和 BC1 (不育株ΠΠ不
育株Π可育株) ,抽穗后考察各群体可育株与不育株分离表现 ,结果见表 2。7 个雄性不育突变体的 F1 代
正常可育 ,无不育株分离 ,表明供试的雄性不育突变体的不育性属于隐性遗传。7 个 F2 后代都分离出
1Π4 的不育株 ,符合单基因隐性遗传模式 ( X2 = 01053～01973 ; P = 01025～019) 。7 个 BC1 代分离出 1Π2
不育株 ,验证了 F2 隐性单基因遗传模式 ( X2 = 01071～01403 ; P = 015～019) 。
由于 7 个突变体分别从 M2 代选出 ,因此 ,推测不育突变体来源于正常可育株。若用基因 MS 表示
正常可育 ,ms 表示雄性不育 ,雄性不育基因型遗传模式可描述如下 :原始正常可育的基因型为 MSMS ,通
过辐射诱变 ,产生 MSms 隐性单基因突变 ,M2 代分离出纯合 msms 雄性不育株。不育株Π可育株的 F1 基
因型为 MSms ,正常可育 ;F2 代分离出 3Π4 正常可育株 ,基因型为 MSMS 和 2MSms ;1Π4 雄性不育株 ,基因
型为 msms。BC1 (不育株ΠF1 ) 分离出 1Π2 正常可育株 ,基因型为 MSms ;1Π2 雄性不育株 ,基因型为 msms。
上述 7 个雄性不育突变体遗传观察结果与雄性不育单基因隐性遗传模式相符合。
714　6 期 水稻雄性不育诱导和突变体基因等位测验
表 2 　水稻雄性不育突变体遗传表现
Table 2 　Genetic performance of rice male sterility mutants
组合
combination
F1 F2 BC1
1 种
植株数
2 可
育株
3 不
育株
1 种
植株数
2 可
育株
3 不
育株
3∶1
x
2 P
1 种
植株数
2 可
育株
3 不
育株
1∶1
x
2 P
测 64msΠ测 64
Ce64msΠCe64 32 32 0 73 57 16 01396 015～0175 61 33 28 01262 015～0175
明恢 77ms21Π明恢 77
Minghui77ms21ΠMinghui77 28 28 0 108 84 24 01444 015～0175 59 27 32 01271 015～0175
明恢 77ms22Π明恢 77
Minghui77ms22ΠMinghui77 30 30 0 102 79 23 01265 015～0175 54 25 29 01167 015～0175
测 48ms21Π测 48
Ce48ms21ΠCe48 28 28 0 99 70 29 01973 0125～015 62 34 28 01403 015～0175
测 48ms22Π测 48
Ce48ms22ΠCe48 38 38 0 111 82 29 01075 0175～019 57 30 27 0107 0175～019
测 48ms23Π测 48
Ce48ms23ΠCe48 30 30 0 97 69 28 01773 0125～015 55 26 29 01073 0175～019
测 49msΠ测 49
Ce49msΠCe49 36 36 0 100 76 24 01053 0175～019 46 25 21 01196 015～0175
　　Note : 11planting number ; 21pertile plants ; 31sterile plants
213 　雄性不育突变体不育基因等位测验
用 7 个雄性不育突变体作母本 ,分别与 7 个 F1 (不育株Π可育株)配组双列杂交组合 49 个 ,其中不同
雄性不育突变体之间包含正反杂交组合 ,以便相互验证。抽穗后综合考察各群体的不育株和可育株 ,列
入表 3。得出初步结果如下 : (1)每个雄性不育突变体与各自 F1 测交 ,后代都分离出雄性不育株 ,进一步
验证了他们是隐性单基因遗传的雄性不育突变体。(2)测 48ms21、测 48ms22、测 48ms23 等 3 个突变体的
正反杂交都分离出雄性不育株 ,表明这 3 个雄性不育基因相互等位 ;明恢 77ms21 和测 49ms 等 2 个突变
体的正反杂交也分离出雄性不育株 ,表明这 2 个不育基因也相互等位。(3) 明恢 77ms21Π明恢 77ms22 ;明
恢 77ms21Π测 48ms21 ;明恢 77ms22Π测 48ms22 和测 49msΠ测 48ms23 等 4 个组合杂交后代分别出现 1 株雄性
不育株 ,反交组合中没有重复出现不育株 ,表明他们可能是偶然出现的雄性不育株 ,其真实来源和遗传
行为有待进一步探讨。(4)测 64ms、明恢 77ms21、明恢 77ms22 和测 48ms21 等 4 个突变体相互杂交后代都
没有分离出不育株 ,反交后代也同样无不育株分离。表明这 4 个雄性不育基因之间相互不等位 ,是独立
遗传的雄性不育突变体。
表 3 　水稻雄性不育突变体双列杂交(可育株ΠΠ不育株Π可育株)后代不育株分离表现
Table 3 　Segregation of next generation of diallel crosses of rice male sterility mutants
♀母本
female parent
育性类型
fertility
type
♂父本 male parent
测 64msΠ测 64
Ce64msΠCe64 明恢 77ms21Π明恢 77Minghui77ms21ΠMinghui77 明恢 77ms22Π明恢 77Minghui77ms22ΠMinghui77 测 48ms21Π测 48Ce48ms21ΠCe48 测 48ms22Π测 48Ce48ms22ΠCe48 测 48ms23Π测 48Ce48ms23ΠCe48 测 49msΠ测 49Ce49msΠCe49
测 64ms Ce64ms F 32 35 42 42 42 42 42
S 11 0 0 0 0 0 0
明恢 77ms21 Minghui77ms21 F 39 20 40 42 14 42 32
S 0 22 1 1 0 0 10
明恢 77ms22 Minghui 77ms22 F 42 42 21 18 41 35 40
S 0 0 23 0 1 0 0
测 48ms21 Ce48ms21 F 7 42 12 9 20 29 14
S 0 0 0 12 16 20 0
测 48ms22 Ce48ms22 F 28 42 28 21 17 12 42
S 0 0 0 24 25 2 0
测 48ms23 Ce48ms23 F 42 21 28 17 26 13 11
S 0 0 0 27 10 20 0
测 49ms Ce49ms F 40 21 22 42 42 41 26
S 0 9 0 0 0 1 15
　　注 :F 表示正常可育株 ;S表示雄性不育株。Note : F stands for normal fertile plants ;S for male sterile plants.
814 核　农　学　报 18 卷
3 　结论
辐射诱变水稻测 48、测 49、测 64 和明恢 77 等恢复系的后代获得 7 个水稻雄性不育突变体 ,遗传观
察表明它们都是单基因隐性遗传。雄性不育突变体之间双列杂交等位测验结果表明 ,其中 4 个雄性不
育突变体的不育基因相互不等位 ,它们是测 64ms、明恢 77ms21、明恢 77ms22 和测 48ms21。这 4 个雄性不
育基因与已报道的雄性不育基因相互关系 ,所在连锁群以及利用价值都有待进一步研究。
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