利用SSR分子标记定位水稻短光敏雄性不育基因

摘要

由于耕地面积和水资源的限制，今后水稻产量的增加主要依赖于单产的提高。水稻杂种优势利用对提高水稻产量发挥了巨大的作用，继三系法杂交水稻技术在我国取得巨大成功后，科研人员又经过多年研究，使两系法杂交水稻技术也趋向于成熟，并且已经大面积应用于生产。
　　 两系法杂交水稻是利用光温敏雄性不育系为技术基础的。根据光、温敏不育系对影响育性转换的光温条件的反应，可将它们分为光敏、温敏和光温互作不育系三大类。根据光照反应条件又可将光敏不育系分为长光敏不育系和短光敏不育系。长光敏感型不育系的基础与应用研究较多，而短光敏感型不育系的遗传生理基础研究相对较少，对此类不育系进行基础研究对丰富两系法杂交水稻的理论基础和资源类型、探讨新的利用途径是必要的。本研究以短光敏感雄性不育水稻D52S为研究对象，该材料具有在长光高温条件下高度可育、短光低温条件下完全败育的特性，因此可以在特定的光温条件下达到一系两用的目的。
　　 本研究利用短光敏雄性不育水稻D52S与常规水稻桂99、蜀恢527杂交的F2代群体为材料，以花粉可育度为指标，以自然结实率为参考对该基因的遗传模式进行了分析；利用本实验室开发的SSR分子标记，采用分离群体混合分析法（BSA法）找到与该不育基因最邻近的SSR分子标记，运用极大似然法计算标记位点与目标基因间的重组值，绘制出了D52S短光敏雄性不育基因在染色体上的遗传连锁图，从而为精细定位和克隆该基因，为研究水稻短光敏雄性不育相关基因以及进行分子标记辅助选择选育新型光敏不育系打下基础。主要研究结果如下：
　　 1.F2群体花粉育性鉴定。从2008年9月10日起，在大田光温条件使D52S短光敏不育性开始表达的情况下，对D52S/桂99和D52S/蜀恢527杂交组合的两个F2群体进行花粉育性鉴定，制作了两个F2群体的花粉育性分布图。分析表明：D52S/桂99和D52S/蜀恢527杂交组合的两个F2群体花粉可育度数值集中在“0～5％”和“80％～100％”两个区间，大体上呈现双峰分布。
　　 2.两个F2群体自然结实率的考察。2008年10月底，考察成熟期两个F2群体的自然结实率，作为参考指标，制作了两个F2群体单株自然结实率分布图。分析表明：在田间自然生长条件下，两F2群体的自然结实率数值主要集中在“0～10％”和“60％～100％”两个区间，呈双峰分布。
　　 3.D52S短光敏不育基因的遗传分析。根据花粉育性鉴定结果，确定可育度5％作为两个F2群体单株可育不育的分界线。分析表明：D52S/桂99的F2群体中，可育株有164株，不育株有50株，X2测验表明该群体的可育株与不育株的分离比例符合3：1。同样，D52S/蜀恢527的F2群体中，可育株有252株，不育株有76株，X2测验表明该群体的可育株与不育株的分离比例符合3:1。因此可以断定，控制D52S短光敏雄性不育性状的是1对主效不育基因。
　　 4.利用SSR标记对D52S短光敏不育基因进行定位。在所有的357个SSR标记中，D52S和蜀恢527之间表现多态性的是124个。构建极端可育不育DNA池分析，得到稳定多态性标记6个。利用这些SSR标记对F2群体全体单株进行分析，所得各单株带型数据用于构建遗传连锁图。运用极大似然法计算标记位点与目标基因间的重组值，利用Mapdraw软件绘制出该基因在水稻染色体上的局部遗传连锁图。将D52S的短光敏雄性不育基因初步定位于第10染色体的SSR标记RM5271和RM244之间，距离两分子标记的遗传图距分别是：5.3cM、4.6cM，并且暂时命名为rpms3(t)。

目录

文摘

英文文摘

1 前言

1.1 水稻光敏雄性不育的研究概况

1.1.1 细胞生物学研究

1.1.2 生理生化研究

1.1.3 遗传规律研究

1.1.4 水稻光敏雄性不育的机理

1.1.5 短光低温敏雄性核不育水稻的研究进展

1.1.6 短光敏雄性核不育水稻的应用前景

1.2 分子标记概述

1.2.1 分子标记的种类及其特点

1.2.2 SSR分子标记

1.3 利用分子标记定位作物基因的方法

1.3.1 作物遗传连锁图谱作图群体的构建

1.3.2 水稻质量性状基因的定位方法

1.3.3 水稻遗传连锁图谱的构建

1.4 水稻光敏雄性不育基因的定位研究

1.5 遗传连锁图绘图软件Mapdraw的使用

1.6 本研究的目的与意义

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.1.1 供试材料和分析群体

2.1.2 主要试剂与仪器

2.2 实验方法

2.2.1 材料种植

2.2.2 育性鉴定

2.2.3 水稻总DNA提取

2.2.4 SSR标记分析方法

2.2.5 遗传连锁图的构建及基因的定位

3 结果与分析

3.1 短光敏雄性不育水稻D52S的特征及育性表现

3.2 短光敏雄性不育水稻D52S不育性的遗传学分析

3.3 短光敏雄性不育水稻D52S主效不育基因的定位分析

3.3.1 SSR分子标记多态性分析

3.3.2 F2群体全体单株带型分析和遗传连锁图谱的构建

4 讨论

4.1 水稻短光敏雄性不育系D52S不育性的遗传模式探讨

4.2 短光敏雄性不育水稻不育基因的定位研究

4.3 短光敏雄性不育基因定位群体的选择

4.4 水稻短光敏雄性不育材料的利用对策探讨

参考文献

致谢

附录