水稻是兩性花,雜交育種時就必須去雄(
參考文獻在文末
)。
水稻的花小,難操作。人工去雄十分麻煩,且失敗率高。
科學家後來,利用雄性不育系作為母本,省去了人工去雄的繁瑣。
但,雄性不育系自身是沒有繁殖能力的。
那麽,如何制備雄性不育系呢?因為每年都要消耗雄性不育系。
方法主要有三種。
1.「三系法」制備雄性不育系;
三系包括,雄性不育系,保持系和恢復系。
1.1.制備雄性不育系時,
給雄性不育系植株,授予保持系的花粉。
這樣,雄性不育系材料也能夠有後代。
1.2.制備生產用的雜交種時,
給雄性不育系植株,授予恢復系的花粉。
這樣,就產生了雜種後代。
三系法雜交稻最早由袁隆平院士創制。
其產量比一般良種要高,畝產在430kg左右。
1.3.分子原理:
細胞核中的雄性可育和雄性不育基因:R和r;
細胞質中的雄性可育和雄性不育基因:N和S;
R基因會抑制S基因表現。
2.
「二系法」制備雄性不育系;
最典型的就是農墾58S。
它在長日照高溫條件下表現為雄性不育,作為不育系用於雜交水稻制種;
在短日照低溫條件下可育,用於不育系的繁殖。
(具體的分子原理:「https://zhuanlan.zhihu.com/p/47510512」)
二系法沖破了恢和保關系的束縛。
親本之間的遺傳差異較大,因此產量比三系法更高,畝產達到了630kg。
3.利用基因工程制備雄性不育系;
80年代,該技術(SPT)起源於美國先鋒公司,其用來制作玉米的雄性不育系。
圖1.SPT保持系表達盒
利用玉米隱性核不育突變材料,
將隱性核不育對應的野生型基因:Ms45;
花粉致死(敗育基因):zm-aa1;
紅色熒光篩選基因:DsRed(Alt1)
構建成一個連鎖的元件轉入隱性核雄性不育突變體中, 創制了一個隱性核雄性不育突變體的保持系。
圖2.制備雄性不育系。
利用該保持系自交繁殖或者與隱性核不育系授粉實作隱性核雄性不育繁殖的種子生產技術。
其中的顏色篩選,實際由機器完成。
圖3 .根據有無紅色熒光,對玉米種子進行篩選。
2010年鄧興旺,用水稻隱性核不育突變體 ms26/ms26 (武運粳 7 號)轉化 3個緊密連鎖的基因:
即野生型雄性可育基因Ms26、
花粉失活基因(Zm-aa1)
標記篩選基因(DsRed2),
率先在水稻中實作了隱性核不育系的批次繁殖。
其實也是借鑒的先鋒公司的SPT技術。
後來這個技術在2020年,化身為山東省的模擬高考題。
(2020年,山東省模擬)水稻的育性由一對等位基因M、m控制,基因型為MM和Mm的個體可產生正常的雌、雄配子,基因型為mm的個體只能產生正常的雌配子,表現為雄性不育,基因M可使雄性不育個體恢復育性。透過轉基因技術將
基因M與雄配子致死基因A、藍色素生成基因D
一起匯入基因型為mm的個體中,並使其插入到一條不含m基因的染色體上,如圖所示。基因D的表達可使種子呈現藍色,無基因D的種子呈現白色。該方法可以利用轉基因技術大量培育不含轉基因成分的雄性不育個體。
該題目中:
1、可育基因(M):使不育植株可育;
2、花粉致死基因(D):殺死轉基因花粉;
3、種子色選基因(A):使轉基因的種子帶上顏色。
為什麽要寫這篇文章呢?
因為本周有業務活動時,在討論育種這裏的時候發現:
自己對於主要經濟作物的真實育種路線並不清楚。
課本上介紹的太簡略,不適應高考要求。
很多育種方法都是從題目中獲知的。
所以我準備把水稻,小麥,玉米和油菜這幾種主要經濟作物,也是高考的常考內容,依次研究透徹,然後介紹一下。