水稻雄性不育系是一類特殊的水稻類型，其自身花器中，雄性器官發(fā)育不完善，不能形成正常的花粉，其雌性器官發(fā)育正常。因而不能自身繁殖，需要借助于外來水稻花粉才能結(jié)出種子。水稻雄性不育系與水稻雄性不育保持系雜交（接受后者的花粉），得出的種子下代種植仍然是不育系。水稻雄性不育系與水稻雄性不育恢復(fù)系雜交（接受后者的花粉），得出的種子下代種植就是一般意義上的雜交稻種子，也就是農(nóng)民大面積生產(chǎn)上使用的種子。

中文名

水稻雄性不育系

主要危害作物

水稻

主要為害部位

花藥瘦小、干癟、不開裂等

類別

一類特殊的水稻類

不育度

>99.9%

基本特征

雄性器官發(fā)育不正常，花藥瘦小、干癟、不開裂、內(nèi)含敗育花粉或無花粉，自交不能結(jié)實(shí)，多數(shù)情況下，有不同程度的包頸。

遺傳原理

由細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核基因相互作用而產(chǎn)生雄性不育，稱作質(zhì)－核互作型不育系。

不育的原因

亞洲栽培稻分為秈稻和粳稻兩個亞種，秈粳亞種間的雜種優(yōu)勢要遠(yuǎn)大于秈粳亞種內(nèi)的優(yōu)勢。但由于自然界普遍存在的亞種之間生殖隔離法則，秈粳稻亞種間雜種育性下降，結(jié)實(shí)率很低。受此制約，長期以來，雜交水稻的育種工作基本限制在亞種內(nèi)進(jìn)行，亞種之間更加強(qiáng)大的雜種優(yōu)勢難以得到利用。后來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)存在著能突破生殖隔離的水稻資源，被稱為廣親和品種。水稻科研工作者在上世紀(jì)80年代就發(fā)現(xiàn)，S5可能是控制水稻秈粳雜種不育性狀，導(dǎo)致廣親和現(xiàn)象的主效基因位點(diǎn)。鑒于廣親合基因的重大價值，1987年國家啟動“863”計劃時，就將分離克隆該基因列入研究計劃。從1990年開始，張啟發(fā)課題組經(jīng)過18年不懈的努力，并與多家研究單位合作，于2008年成功克隆了S5位點(diǎn)的5號基因，該成果2008年在《美國國家科學(xué)院院刊》發(fā)表。然而，仍然使他們困惑的是，僅5號基因的作用無法解釋該位點(diǎn)引起雜種不育的機(jī)理。又歷經(jīng)4年，此次發(fā)表的最新成果表明，兩個與之緊密連鎖的基因（3號和4號基因）與5號基因協(xié)同作用控制雜種不育及廣親和現(xiàn)象。在秈稻中，3號和5號基因有功能（3+，5+），4號基因沒有功能（4-）；粳稻則相反，4號基因有功能（4+），3號、5號沒有功能（3-，5-）。有功能的5號與4號基因一起（4+，5+），構(gòu)成殺手，而3號基因（3+）則行使保護(hù)者作用。在雌配子（又稱卵子）形成過程中，4號和5號基因（4+，5+）共同作用殺死配子，秈型配子由于3+的保護(hù)，正常存活，粳型配子（3-）無3+的保護(hù)而死亡。其結(jié)果，秈粳雜種表現(xiàn)為半不育。廣親和品種沒有殺配子的功能，故能與秈、粳稻均能產(chǎn)生正?？捎s種。

具體介紹

現(xiàn)有質(zhì)－核互作型不育系的分類：從細(xì)胞質(zhì)的來源分類，現(xiàn)有的質(zhì)－核互作型不育系大致可分為：

①

野敗

型(WA)：

以雄性不育野生稻作母本，用栽培品種連續(xù)回交選育而成，如使用面積最大的珍汕97A和V20A屬這一類型。

②岡型(GA)：

以西非晚秈品種岡比亞卡(Gambiaca)作母本，用栽培品種進(jìn)行連續(xù)回交選育而成，如岡46A、朝陽1號A等。

③D型(Di)：

以秈稻品種Dissi作母本，與秈稻品種回交育成，如D汕A是由Dissi作胞質(zhì)供體，珍汕97作胞核供體培育而成的。

④矮敗型(DA)：

以矮稈雄性敗育野生稻作母本與栽培稻品種雜交育成，如協(xié)青早A。

⑤紅蓮型(HI)：

以紅芒野生稻與秈稻品種蓮塘早雜交和成對回交選育而成，以后用其他秈稻品種與其雜交和回交，育成不同類型的紅蓮型不育系，如粵泰A等。

⑥BT型：

以印度秈稻品種ChinsuranBoroⅡ?yàn)榧?xì)胞質(zhì)供體，以粳稻品種作核供體選育而成，如粳稻不育系黎明A、六千辛A等。

⑦滇型(TI)：

滇型不育系由許多類型組合，其代表性的不育系如滇3A，以高海拔秈稻品種峨山大白谷作母本，與紅帽纓回交轉(zhuǎn)育而成。

另外還有長藥野生稻質(zhì)源的L301不育系，印尼水田谷質(zhì)源的Ⅱ－32A、優(yōu)ⅠA等不育系也都有新的發(fā)展前途。

從敗育類型可分為孢子體不育和配子體不育兩類，野敗型、岡型、D型和矮敗型屬孢子體不育，其花粉敗育發(fā)生的時期較早（單核后期）以典敗為主。紅蓮型、BT型和滇型等屬配子體不育，前者花粉敗育的時期較晚（二核期），以圓敗為主，后二者的花粉敗育發(fā)生最晚（二核后期或三核初期），以染敗型為主。

質(zhì)核互作型不育系選育方法：我國育種家多年的育種實(shí)踐表明，雄性不育出現(xiàn)的機(jī)率以野生稻與栽培稻雜交為最大，其次是秈稻和粳稻雜交，再次是亞種內(nèi)品種間雜交。其一般表現(xiàn)規(guī)律是：低進(jìn)化、低緯度和低海拔的品種作母本，高進(jìn)化、高緯度和高海拔的品種作父本，較易實(shí)現(xiàn)三系配套。根據(jù)這一基本規(guī)律，第一種方法是：以野生稻為母本，以我國長江流域的秈稻品種為父本，進(jìn)行輪回雜交，一般比較容易獲得野敗型孢子體不育質(zhì)核互作型不育系。如珍汕97A、V20A、協(xié)青早A等都是通過這種方法育成的。選育不育系的目的在于應(yīng)用，由于絕大多數(shù)性狀如開花習(xí)性、品質(zhì)、生育期、配合力等是由核內(nèi)基因控制的，因而父本的選擇，對育成不育系是否有使用價值起著決定性作用。第二種方法是：以秈稻品種為母本，以粳稻品種為父本，進(jìn)行輪回雜交和核置換，可以育成質(zhì)核互作型粳稻不育系，如BT型的六千辛A，滇一型、滇三型不育系等都是通過這一方法育成的。第三種方法是：選擇亞種內(nèi)遺傳差異較大的品種雜交，一般來說以比較原始的品種作母本易獲得成功。在無法確定那個品種較原始時，可進(jìn)行正反交試驗(yàn)，然后確定細(xì)胞質(zhì)供體親本，再以相應(yīng)的父本進(jìn)行核置換，如岡46A、Ⅱ－32A、馬協(xié)A等不育系就是分別以西非的晚秈品種Gambiaca，印尼水田谷和鄂西農(nóng)家品種馬尾粘作質(zhì)源，選育而成。