两份太空诱变玉米雄性不育突变体的遗传研究及SSR分子标记定位

论文摘要

雄性不育既是农作物利用杂种优势、进行轮回选择和群体改良的重要工具,又是研究花粉发育、细胞质遗传和核质互作的重要材料。与细胞质雄性不育类型相比,隐性细胞核雄性不育具有独特的优点,在作物杂种优势的利用中具有一定应用潜力。本文以从搭载神舟4号飞船的四份玉米自交系后代中选育出的郑58和昌7-2两份雄性不育突变体为材料,广泛鉴定其育性,分析不育性状的世代、环境和遗传背景稳定性及其遗传特点。在此基础上,利用SSR分子标记结合BSA法定位控制其不育性的核基因。旨在为进一步进行不育基因的精细定位乃至图位克隆,探讨核不育基因的表达、分子标记辅助选择及其合理利用该材料,提供基础材料和理论依据。主要研究结果如下:1.郑58和昌7-2两份不育材料不育株的花药内无花粉或含少量畸形花粉,败育彻底,花粉败育表现为典败型。2.以不育材料的不育株为母本、同群体的可育株和其它正常可育自交系为父本进行杂交,并结合自交和回交,分析其后代的育性表现;同时,以具有正常细胞质的自交系为母本,育性完全恢复的测交F1植株为父本进行正、反交,对其F1及F2进行育性观察。综合3年3季对41个组合4个世代材料的观察分析结果,确定两份不育材料都属于可稳定遗传的单基因控制的隐性核不育类型。3.利用姊妹交多代的郑58可育株5280（Ms）与不育株5280（ms）杂交、昌7-2不育株8057（ms）与正常可育自交系黄C杂交,分别构建两个F2定位群体。在田间育性鉴定的128株和146株中,可育株与不育株的分离比例分别为93株完全可育、35株完全不育和114株完全可育、32株完全不育。适合性测验表明:Xc2=0.323＜X0.05,12=3.84和Xc2=0.831＜X0.05,12=3.84,均符合3∶1孟德尔遗传分离比例,由此进一步说明两份不育材料的不育性状都由一对隐性核不育基因控制。4.在田间育性鉴定的基础上,运用SSR分子标记技术和BSA分组方法,分别选用遍布在玉米10条染色体上的418对和386对SSR标记对两个群体进行多态性分析,共筛选出17对和36对多态性引物。对两个F2定位群体进行基因型和连锁分析结果表明,郑58和昌7-2太空诱变细胞核雄性不育基因分别位于第1和第4染色体上,微卫星标记phi427913和umc1160与郑58核不育基因连锁,遗传距离分别为23.8 cM和19.4 cM;phi006和umc1109与昌7-2核不育基因连锁,遗传距离分别为18.0 cM和26.3 cM。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 第一章 文献综述
• 1 植物雄性不育的研究概况
• 1.1 植物雄性不育的表现及鉴定方法
• 1.1.1 植物雄性不育的表现
• 1.1.2 植物雄性不育的鉴定方法
• 1.2 植物雄性不育的类型
• 1.2.1 质核互作雄性不育
• 1.2.2 细胞核雄性不育
• 1.2.3 植物雄性不育分类的新发展
• 1.3 植物雄性不育性的遗传机制
• 1.3.1 核质互作雄性不育的遗传机制
• 1.3.1.1 经典遗传学研究
• 1.3.1.2 核质互作雄性不育的分子机理
• 1.3.2 细胞核雄性不育的遗传机制
• 1.3.2.1 经典遗传学研究
• 1.3.2.2 细胞核雄性不育的分子机理
• 1.4 植物花药发育研究概况及败育机制
• 1.4.1 植物花药发育研究概况
• 1.4.2 雄性不育的细胞学研究及败育研究概况
• 2 玉米细胞核雄性不育的研究概况
• 2.1 玉米细胞核雄性不育材料的研究进展
• 2.2 玉米细胞核雄性不育的细胞学研究
• 2.3 玉米核不育材料的利用
• 2.4 玉米核不育基因的定位研究
• 2.4.1 染色体定位
• 2.4.2 分子标记定位
• 2.4.3 核雄性育性基因分子标记的策略
• 3 DNA分子标记及其在作物遗传育种中的应用
• 3.1 常用DNA分子标记的类型及其特点
• 3.2 DNA分子标记在作物遗传育种中的应用
• 3.2.1 种质资源的亲缘关系和遗传多样性评价
• 3.2.2 遗传图谱的构建和基因定位研究
• 3.2.3 DNA指纹图谱和种子纯度鉴定
• 3.2.4 分子标记辅助育种
• 4 本研究的目的和意义
• 第二章 昌7-2和郑58雄性不育突变体的遗传分析
• 1 引言
• 2 材料和方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 田间试验及选育过程
• 2.2.2 育性鉴定
• 2.2.3 不育株小孢子败育的细胞学观察
• 2.2.4 不育性状的稳定性分析
• 2.2.5 不育性状的遗传分析
• 3 结果与分析
• 3.1 不育株雄穗特征和镜检表现
• 3.2 不育株小孢子败育的细胞学观察
• 3.3 不育性状的稳定性分析
• 3.4 不育性状的遗传分析
• 3.4.1 细胞核效应分析
• 3.4.1.1 姊妹交试验
• 3.4.1.2 回交试验
• 3.4.2 细胞质效应分析
• 3.4.2.1 测交试验
• 3.4.2.2 反交试验
• 4 结论与讨论
• 4.1 空间诱变效果及适宜诱变材料的选择
• 4.2 植物雄性不育突变体的研究方法
• 第三章 昌7-2和郑58核不育基因的SSR分子标记定位
• 1 引言
• 2 材料和方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 育性统计方法
• 2.3 基因组DNA的提取
• 2.4 集团混合分离法构建DNA池
• 2.5 SSR分子标记分析及其结果统计分析方法
• 2.5.1 SSR标记分析
• 2.5.1.1 SSR引物
• 2.5.1.2 PCR反应体系
• 2.5.1.3 PCR反应程序
• 2.5.1.4 扩增产物电泳检测
• 2.5.1.5 扩增产物的银染检测
• 2.5.2 数据处理及连锁分析方法
• 3 结果与分析
• 3.1 定位群体育性表现遗传分析
• 3.2 郑58核不育基因的定位
• 3.2.1 多态性SSR引物的筛选
• 3.2.2 郑58核不育基因的SSR定位
• 3.3 昌7-2核不育基因的定位
• 3.3.1 多态性SSR引物的筛选
• 3.3.2 昌7-2核不育基因的SSR定位
• 4 结论与讨论
• 4.1 玉米太空诱变核不育基因的SSR分子标记定位
• 4.2 玉米核不育材料的生产利用途径
• 4.3 本研究下一步拟开展的工作
• 4.3.1 核不育材料的相关研究
• 4.3.2 核不育材料的生产利用
• 参考文献
• ABSTRACT