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生物技术与农业

;人类对农业的依赖以及世界人口的持续增长，要求农业必须不断保持高效增长。由于多种原因如缺乏好的农业生产经验，不适宜的气候条件，或政治不稳定等，还有许多国家非常贫困并缺乏运用新生物技术的能力。这些国家在食品生产方面也仍然不能自给自足。要解决当前世界所面临的粮食、人口、污染等重大问题，开展以新兴现代生物技术为根底的农业是一条必由之路。;一、生物技术与种植业

植物通过光合作用所形成的产物是人类及其他生物直接或间接的食物来源，植物所创造的产品及用途与人类密不可分。

长期以来人们不断地寻求提高重要作物的质量和产量的方法，传统的育种过程是一个缓慢而艰辛的过程，但它取得了重大的成功。现在高质量的水稻、玉米、小麦、土豆等就是从它们早先的种演变而来的。传统的育种方式将继续作为提高谷物农学性状的主要方式，但一些新技术如组织培养、单倍体育种、细胞质融合和基因工程等现代生物技术方法将发挥越来越重要的作用。

;1、植物雄性不育及杂种优势利用

雄性不育植物是--种特殊的发育类型，这种类型植物的雄蕊里没有花粉或花粉败育，而它的雌蕊正常，能接受其他株的花粉而受精结实，但不能自花受粉结实。

;雄性不育的植物类型被发现以后，使杂种优势的利用扩大了范围。因为杂种优势只利用F1代，需要年年制种，制种就要杂交，杂交就要去雄。可是像小麦、水稻、高粱等作物，雌雄同花，花器又小，用人工去雄的方法配制大量的F1种子很难办到。但植物雄性不育类型的发现利用，为作物杂种优势的利用开辟了新途径。;不育：一个个体不能产生有功能的配子或不能产生在一定条件下能够存活的合子的现象。

雄性不育：当不育是由于植株不能产生正常的花药、花粉或雄配子时，称为雄性不育。

;产生雄性不育的原因有两种，一种是雄蕊在发育中受到不良的环境影响或不适宜的生理条件造成的，这种雄性不育是暂时的，不能遗传。另一种是受某些胞质基因或核基因决定的，是能遗传的雄性不育。在育种上必须是能遗传的雄性不育才能利用。

根据雄性不育基因的存在部位和作用分为三种类型:

;细胞核雄性不育：

这种类型的雄性不育性由核基因控制，其作用不受细胞质类型的影响，因此，雄性不育性的遗传和表达是完全遵循孟德尔遗传规律的。

雄性不育：隐性ms控制

正常可育：显性MS控制

;Pmsms♀?MSMS♂

↓

F1MSms雄性可育

↓

1MSMS：2MSms：1msms

3可育：1不育

;细胞核隐性基因雄性不育的遗传;细胞质雄性不育：

这种类型的雄性不育性由一种特定的雄性不育细胞质〔S〕所控制。具有S细胞质的植株都表现雄性不育。因此核基因型对S细胞质的影响可以忽略，雄性不育性是母性遗传的。

由细胞质基因控制，表现为母系遗传。

S：♂不育细胞质

N：雄性可育的细胞质;图细胞质遗传的雄性不育

S表示雄性不育的胞质基因

N表示雄性可育的胞质基因

大圈表示细胞小圈表示核;核质互作型雄性不育：

这种类型的雄性不育是由于被称为不育的核基因fr与被称为S的细胞质之间相互作用而产生的，fr基因与S细胞质结合将导致不育。因此表现为核质互作类型。

;由核基因与细胞基因共同控制的

核内雄性不育基因：rf〔隐性〕

核内可育基因：RF〔显性〕

细胞质雄性不育基因：S

细胞质雄性可育基因：N;核质互作雄性不育;质核互作型雄性不育的应用;不育系♀;雄性不育系(不育系)

基因型为S(rfrf)，它不能产生正常花粉，因而无法自交留种。但它的雌蕊正常，可以接受其他花粉而受精结实。雄性不育系需要用保持系的花粉来进行繁殖。在杂种优势利用上，不育系用作配制杂交种的母本。

;雄性不育保持系(保特系)

基因型为N(rfrf)，由于它缺少胞质不育基因S，因此它本身的雌、雄蕊都正常，能自交繁殖。将它的花粉授给不育系，能使不育系结实，并能继续保持雄性不育的特性，使不育系得到繁殖。

;雄性不育恢复系(恢复系)

基因型为S(RfRf)或N(RfRf)，由于它的核内含有恢复基因Rf，所以它本身雄性正常。用它的花粉授给不育系，能够使杂种F1表现雄性正常，并能产生杂种优势。所以恢复系是杂交种的父本;以上三系的关系是:不育系X保持系子代仍为雄性不育

不育系X恢复系子代为雄性正常;

在图(1)中，由于父本保持系的精子不能将它的胞质传给合子;而母本的不育胞质S能够由卵子传给