玉米C型胞质雄性不育育性恢复主基因Rf4的精细定位

摘要

玉米作为重要的粮、饲、经作物，在世界经济的发展中有着举足轻重的地位。二十世纪农业科学最突出的成就之一是利用杂种优势大幅度提高农作物产量。玉米杂种优势的利用是农业取得经济效益的典范，而细胞质雄性不育的利用是实现杂种优势的一条有效途径。玉米是世界上最早利用雄性不育进行杂交种子生产的作物，在降低生产成本、提高种子纯度等方面起到了积极的作用。目前在玉米种子生产上主要利用C型胞质雄性不育，然而玉米C型胞质雄性不育的恢复机理比较复杂，其恢复机理目前还不十分清楚，在一定程度上制约了其在生产上的利用。 课题组利用恢复系凤可l和A619及不育系CMS-C237、CMS-CMo17杂交组合分离群体的遗传分析表明，凤可1含2对重叠恢复基因Rf4、Rf5，而A619仅含恢复基因Rf4；并利用分子标记将C型胞质雄性不育的恢复基因Rf4与Rf5分别定位在第8和第5染色体上，发现Rf5还存在一个显性抑制基因Rf-Ⅰ；其中恢复基因Rf4与SSR标记bnlg2037的遗传距离为25.4cM，同时利用RFLP标记对恢复基因Rf4进行了定位，发现该基因与探针npi220及csu29连锁，距两个探针的遗传距离分别为7.1cM和18.8cM。 本研究在前期的研究的基础上，分别利用SSR标记、AFLP标记对恢复基因Rf4进行了定位，并利用玉米组的信息开发了SSR、intron等分子标记等对恢复基因Rf4进行精细定位，本实验的主要研究结果如下： 利用包含恢复基因Rf4的近等基因系，构建了1800株的BC1F1作图群体，筛选玉米第8染色体8.00和8.01区的20对SSR引物，对恢复基因Rf4进行了定位，发现SSR引物IDP3939与Rf4连锁，但该标记位于RFLP探针npi220右侧。利用4096对AFLP引物组合对两个亲本进行了筛选，没有发现与恢复基因Rf4连锁的AFLP标记。进一步利用玉米基因组序列信息，用微卫星搜索工具SSRHUNTER对8.00区的15个BAC进行BAC-SSR标记的开发，共设计了60对SSR引物，发现有12对引物在亲本间有多态性，并对分离群体进行了筛选，将Rf4定位在第8染色体8.00区，引物42-6和18-6之间，从B73的物理图谱得知两者的物理距离大约为0.4MB，实现了遗传图谱到物理图谱的转变，为恢复基因Rf4的图位克隆奠定了基础。

目录

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致谢

1 文献综述

1.1 玉米细胞质雄性不育的研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 玉米细胞质雄性不育的分类

1.2.2 玉米细胞质雄性不育核基因的遗传

1.2.3 玉米细胞质雄性不育胞质基因的研究

1.2.4 雄性不育性恢复机理的假说

1.3 玉米细胞质雄性不育恢复基因的克隆策略

1.3.1 图位克隆

1.3.2 转座子标签

1.3.3 同源序列克隆

1.4 玉米结构基因组学研究进展

1.4.1 玉米遗传图谱

1.4.2 玉米的物理图谱和全基因组测序

1.4 玉米C型胞质雄性不育育性恢复主基因Rf4 研究进展

2.引言

3.材料与方法

3.1 实验材料

3.2 试验设计与田间调查

3.3 高质量DNA的提取和纯化

3.3.1 采用改良的SDS方法提取亲本及群体的DNA

3.3.2 DNA的纯化及质量检测

3.4 BSA法建池

3.5 AFLP的反应程序

3.5.1 限制性内切酶酶切

3.5.2 酶切产物和接头引物连接

3.5.3 预扩增和选择性扩增的体系及PCR反应的程序

3.5.4 选择性扩增产物检测

3.6 SSR的反应程序

3.6.1 PCR反应体系

3.6.2 PCR反应程序

3.6.3 扩增产物检测

3.6.4 SSR分子标记数据的收集

4 结果与分析

4.1 恢复基因Rf4 SSR标记连锁分析

4.2 恢复基因Rf4 AFLP连锁标记的筛选

4.2.1 AFLP反应程序中的模板DNA质量的检测

4.2.2 基因组DNA的双酶切

4.2.3 双酶切产物与接头的连接及预扩增

4.2.4 选择性扩增

4.3 恢复基因Rf4 连锁标记的开发

4.3.1 BAC-SSR标记的开发

4.3.2 插入缺失内含子长度多态性分子标记的开发

4.3.3 利用开发的分子标记检测交换单株及精细定位

5 讨论

5.1 近等基因系和BSA分群在基因图位克隆中的应用

5.2 分子标记在基因定位中的应用

5.3 玉米CMS雄性不育育性恢复基因的定位及克隆

5.4 进一步的研究工作

参考文献