文献类型： 中文期刊

期刊名称： 杂交水稻

ISSN： 1005-3956

年卷期： 1987 年 03 期

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摘要： (续本刊1987年第2期第40面)雄性不育性的生理生化、细胞学特 征和分子生物学机理研究进展 上海植生所研究表明:水稻雄性不育系中的花粉鲜重、花粉蛋白质含量在三系和杂种中都是最低且不含淀粉,北京大学戴尧仁观察到在花粉败育各时期不育系各种游离组蛋白含量都明显低于保持系,特别在四分体至收缩期,游离组蛋白“d2”的消失与花粉败育息息相关。上海植生所、广西师院、广东农林学院等单位研究指出,不育系游离氨基酸含量最高,表明由于花粉败育使蛋白质的分解大于合成,同时观察到对氨基酸系列转化和花粉萌发代谢中起重要作用的脯氨酸在不育系中显著减少(只占氨基酸总量5.6%),而天门冬酰胺的含量却很高(占总量59.2%)。湖南师院(1973)、江西农大(1977)、北京大学(1978)、李太贵(1980)等研究表明:过氧化物酶在不育系中活性最强,而与花粉正常发育紧密相关的细胞色素氧化酶、多酚氧化酶、ATP酶、6一淀粉酶、酸性磷酸酶、硷性磷酸酶、唬用酸去氢酶、过氧化氢酶等一系列酶类在不育系中含量最少、活性最低,这种差异随着花粉败育过程而同步地变化。中山大学( 1976)用示踪同位素方法证明不育系对’‘P、“C、‘’S的吸收力均比保持系低。 湖南师院(1973)、中山大学(1976)、江西大学(1974)、武汉大学(1973、1978)、徐树华(1980)、李启任(1977)、利容千 ( 1979)、潘坤清( 1979)、周善滋( 1978)等我国学者系统而深入地利用组织学细胞学方法和电镜观察研究了水稻雄性不育的花丝与药隔维管束异常结构、花药壁的异常结构和花粉败育超微结构、阐明了败育的细胞学机理。 复旦大学、中国科学院遗传所等单位应用生物化学方法和分子生物学方法对纯化线粒体m。-DINA翻译产物—一蛋白质系统进行研究,发现不育系比保持系多出两条含量较多的结构蛋白带( 63KD和59KL),同时又发现不育系中纯化线粒体内膜的蛋白质组分也高于保持系,这些差异性表明水稻细胞质的不育基因可能与线粒体基因组有夫。他们又对在水稻不育系胞质线粒体中发现的小分于类质粒DhA(Piasmid-like-mt-D;。A)环状分子的结构与功能进一步研究,探索水稻雄性不育的分子生物学机理。 在杂种优势预测研究方面,湖南杂交水稻研究中心、湖南农学院、安徽农学院、安徽农科院、安庆地区农科所、六安地区农科所、武汉大学、江苏农科院、中国科学院生物物理研究所等单位已从各个角度进行了大量的研究,目前应用测定遗传距离方法预测釉、粳不同组合的杂种优势在安徽不同地区、不同年份获得较显著的效果,同工酶法预测杂种优势在某些特定组合类型亦获得良好的效果。同时,利用同工酶谱在亲本和杂种中的差别在特定类型组合中已可作为种子纯度的可靠鉴别方法。 此外,杂交稻种子生活力及抗虫的生化组分研究(罗泽民等1978),结实过程温度与米质相关研究(周广洽1984)、花粉生活力及贮藏条件(周广洽1984)、染色体分带技术及异染色质含量研究(朱凤绥、湖南农学院1984)、不育系的分类(广西农科院1984)等都获得不同程度的进展。 在总结大量的研究与实践工作基础上,我国一些科学工作者在水稻杂种优势和雄性不育机理方面初步提出了一些理论解释或假说,如;“杂种优势综合机理遗传模型”(蔡以欣)、遗传差异与互补理论—一亲缘假说(裴新澎)、“通路假说”(王培田)等等,对发展杂交稻的基础理论研究都是十分有益的。 今后的研究设想 事物是在不断地发展前进的。尽管我国杂交水稻取得了巨大的成就,在基础理论方面的研究也做了大量的工作,但在新的历史条件下,杂交稻新的形势将给我们提出新的要求,不久前,袁隆平教授对我国水稻育种历史与变革途径经过了周密的科学分析之后,提出了超高产育种的新育种目标,这个目标具体要求在现有杂交稻的产量水平上平均亩产再增加20%,把日产量从目前7—8斤提高到11斤以上,与提高产量的同时在品质和抗性方面获得相应的提高,即培育超高产、优质、多抗的新型杂交稻,鼓相应发展科学的杂交稻生产技术。 袁隆平教授把水稻杂种优势利用研究的近期和长远战略布署划分为三个层次和步骤.(1)品种间杂种优势利用,(2)亚种间(釉模间)杂种优势利用,(3)种间、属间或科间等远缘杂种优势的利用。袁隆平同志还指出,要达到新的育种目标,必须在两个关键问题上获得突破,即新材料的突破(种质资源、遗传背景和新目的基因的导入);新方法的突破(育种方法与程序的改革)。 要实现上述宏伟育种目标,我们认为:除了继续发挥已具丰富经验的各种常规育种方法和加强基础理论研究之外,还必须逐步弓队生物技术与遗传工程技术。我们建议在七五期间应该逐步把下列具有深远学术意义和现实意义的课题列入研究计划: 一、水g陶质留任不育CMS的特征、鳖定、分类、命名和利用活力研究。 二、农用范性不宵性的分子生物学出o。 二、*精兑种优势形成的主理、主化、形态和分子生物学瑟础。 四、杂在水稻邀传规律(爸见育性、产量用资、品质、及英名特导经济性状的回传规律以及光敏扈核不方的没因调往、级住机理及英邀传规律)。 五、来表用高产法用的形态学、音如自理、生植生理、根系生理、哪体结构及先回＄Ett＄#。 六、*稻杂种优势的预到技*担负(主理学、主物化学、细胞学、生物戳学、分于生物学、血清学等多方面研究)。 七、*招远缘杂在不亲和性的生理主化机理及莱克朗进径。 八、亲在农用的生物技术与过传工瞩目用研究. a.水稻基因工程的基础研究(基因定位、DNA提取、鉴定、纯化、保存、克隆、基因文库、载体、受体方面基础工作)。 b.外缘基因导入技术(导入水稻广亲和性基因,解决釉粳亚种间杂种优势的直接利用;以及其它各类有利基因的导入。) C.应用细胞工程和基因工程技术开发无融合生殖基因在杂交水稻种子生产和杂种优势固定中的应用潜力(一系法)。 d.组织培养(单细胞培养、组织培养、原生质体培养、花粉培养、试管授精、胚培养等)在发展杂交稻、培育纯系、固定杂种优势中的应用。 e.染色体工程、染色体分带技术在杂交稻鉴别与育种中应用。 丸、来在*用机理的学说研究与间立。 结束语 在杂交水稻基础理论方面,我国科学家虽然已做了大量的工作,但与育种实践所取得的巨大成就相比是很不相称的,而且还应看到,在实验技术特别是分子生物学、遗传工程等高技术方面落后于很多先进国家。美国加州大学的人N.Rutger正进行无融合生殖(APomixis)研究;英国的人A.ThomPson,R.Abdu11。h,E.C.COCking等正在进行原生质体融合研究,日本的Araki,K.Toya和H.IKehashi亦已发现了水稻广亲和基因,站正在利用它从事制!粳杂种优势研究;日本东京大学的H. Yamaguchi和比利时的M.Briquet,H.Mignouma,以及国际水稻所的科学家们亦已同时发现了胞质小环状类质粒DNA,亚正在研究水稻雄性不育机理。但是,我们确信,在当前杂交水稻发展的大好形势下,在现有的良好工作基础上,经过全国广大科学工作者的共同努力,在杂交水稻的基础理论研究方面将取得更大的成绩,在指导育种实践的同时,必将创立起我国崭新的杂交水稻生物学理论杂交水稻基础理论研究的现状与任务@邓鸿德$湖南杂交水稻研究中心基础理论研究室