水稻IS光温敏核不育基因和抽穗期基因的遗传分析与分子定位

摘要

光温敏不育水稻是一种重要的种质资源，其发现和利用使杂交育种从三系转为两系成为可能，同时为更广泛的利用水稻亚种间杂交优势创造了条件。光温敏雄性核不育基因是两系不育系的核心元件，它与两系不育系的育性稳定性有最直接的联系。抽穗期是水稻重要的农艺性状之一，其长短决定了一个品种适合的种植区域和生产季节，是水稻育种的一个重要指标。对水稻光温敏雄性核不育基因和抽穗期基因进行定位、分离和克隆，可以了解光温敏雄性核不育现象和生育期的遗传本质以及光温反应对水稻抽穗期长短和光温敏雄性核不育水稻育性转换作用机理，从而为培育不同生育期并且育性安全的优质、高产水稻奠定了基础。 I3S是福建省农科院水稻研究所培育的光(温)敏不育系，其不育性稳定，制种安全、具有较高的产量配合力；利用其配制的福两优63熟期早。938是93-11的选系，而93-11是目前应用最广的两系恢复系。 本研究以供体亲本I3S和受体亲本938杂交的后代BC1F2群体作为定位群体，对水稻光(温)敏不育性状和抽穗期相关位点的性状进行遗传规律分析，并将控制相关性状的基因分别定位在2号和8号染色体上。对水稻核不育基因和抽穗期基因的定位分析以及其控制路径研究将会对水稻的分子辅助育种产生深远的影响。 本研究对I3S、938及其杂交后代BCIF2群体的遗传性状进行分析并对相关性状基因进行定位。主要的研究内容包括： 1. 2007年夏季在福州水稻研究所基地自然长日条件下，光温敏不育系亲本I3S的植株高度不育，而在低温短日条件下表现为可育。利用供体亲本I3S与受体亲本938杂交，其F1代植株高度可育，并且育性稳定。杂交后代BC1F2群体的育性表现为高度可育和高度不育两种类型，其中不育株为153株，可育株为492株，可育株与不育株之间的比率为3，22:1。利用拟合度检验分析，符合孟德尔单基因控制的F2分离比3:1。表明光温敏不育系I3S中的不育性状受1对隐性基因控制，且等位基因可育对不育表现为完全显性。在I3S中以纯合隐性状态存在，控制其在长日高温下表现不育。 2. 利用上述群体，待植株抽穗时，隔日逐株观察记载亲本和群体的抽穗情况。以每株主穗抽出1cm作为该株抽穗的标准，以播种期到抽穗期的天数作为抽穗期，得到亲本及其分离群体单株的抽穗期。其中I3S植株平均生育期为64天；938植株平均生育期为96天；BC 1F2群体抽穗期呈现连续正态分布。以76d和87d为分界，群体早熟植株，中熟植株与晚熟植株的数目分别为160、319、166，分离比例约为1：2：1，并且中熟植株的抽穗期稍微倾向于晚熟。遗传分析表明控制I3S抽穗期早熟性状的为一对隐性基因控制，并且晚熟对早熟表现为不完全显性。 3. 在已发布的遗传连锁图谱上选取448对SSR标记，对I3S和938的亲本之间进行多态性检测。筛选出85对SSR标记，多态性比率为19.0％。 利用筛选出的85对多态性标记结合BSA法把不育基因进行初步定位在2号染色体上，与RM424的遗传距离为21.2cM。为了进一步定位该基因，在RM424标记附近重新筛选了60对额外的分子标记。对BC1F2群体的高度不育单株进行重组分析，又找到5个连锁标记RM5897、RM6247、RM7575、4039-1和C365-1与目标基因连锁，遗传距离分别为：2.29cM、2.93cM、0.98cM、OcM和2.29cM。I3S不育基因与位于第2染色体的标记4039-1共分离。同样利用筛选出的85对多态性标记结合BSA法对I3S×938杂交后代BC1F2群体的早熟基因池和迟熟基因池进行多态性分析，初步把抽穗期基因定位在8号染色体上，与SSR标记RM310连锁，经单株检测和连锁分析，RM310与抽穗期基因的遗传距离为1.7cM。在RM310附近进一步筛选连锁标记，发现RM339、RM547和RM25也与抽穗期控制基因连锁，遗传距离分别为：18.OcM、3.5cM和0.3cM。

目录

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声明

绪论

1.1水稻抽穗期的研究概况

1.1.1水稻抽穗期的研究背景

1.1.2水稻抽穗期的遗传分析

1.1.3水稻抽穗期基因的定位成果

1.1.4水稻抽穗期QTLs的研究进展

1.1.5水稻抽穗期基因、QTLs与环境之间相互作用分析

1.1.6问题与展望

1.2光、温敏雄性核不育水稻的研究概况

1.2.1光温敏水稻育性分析

1.2.2光敏核不育基因的定位成果

1.2.3问题及展望

第1章I3S抽穗期与不育基因的定位材料与方法

第一节本研究的意义

第二节供试材料

2.1供试水稻品种

2.2主要试剂

2.3主要仪器设备

第三节实验方法

3.1亲本、BC1F2群体观察鉴定

3.2水稻基因组DNA的提取

3.3 SSR分析

3.4连锁分析

第2章结果与分析

第一节亲本多态性分析

第二节水稻I3S不育基因的遗传分析与定位

2.1核不育基因的遗传分析

2.2核不育基因的定位

2.3 I3S核不育基因分子连锁图谱的绘制

第三节水稻I3S抽穗期基因的遗传分析与定位

3.1抽穗期基因的遗传分析

3.2 I3S抽穗期基因的定位

3.3 I3S抽穗期基因分子连锁图谱的绘制

第3章讨论与结论

第一节讨论

1.1 BSA与RCA在水稻基因定位中的应用

1.2 I3S中核不育基因的分析

1.3 I3S中抽穗期基因的分析

1.4本研究的进一步设想

第二节结论

附录：实验相关溶液及试剂配制方法

参考文献

攻读学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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