亚洲栽培稻与长雄野生稻种间杂种不育基因的初步定位和精细定位研究

论文摘要

亚洲栽培稻（Oryza sativa L.）是重要的粮食作物,但是狭窄的遗传基础限制了其改良。长雄野生稻（O. longistaminata A. Chev. et Roehr.）是亚洲栽培稻的野生近缘种之一,与亚洲栽培稻具有相同的AA基因组,存在着丰富的遗传变异,是实现水稻生产可持续发展的宝贵基因库。然而与亚洲栽培稻之间的杂种不育严重阻碍了长雄野生稻有利基因的发掘利用。杂种不育基因的定位和不育现象分子机制的阐明,对利用长雄野生稻改良亚洲栽培稻具有重要的借鉴意义。课题组成员以长雄野生稻为供体、亚洲栽培稻籼稻品种RD23为受体及轮回亲本,通过连续的回交、表型选择和分子标记辅助选择,构建了携带不同杂种不育基因的近等基因系（BC6Flo）。本研究在此基础上,将部分近等基因系与轮回亲本RD23杂交后自交,形成10个BC7F2定位群体,对定位群体进行花粉育性和小穗育性调查,使用SSR标记进行基因型分析。主要结果如下：1.用732个SSR分子标记检测渗入到近等基因系中的长雄野生稻DNA片段并确定其位置。2.与表型调查相结合,用SSR分子标记初步定位各群体中的育性位点。在第6染色体短臂末端RM587附近定位到配子消除基因S1；在第6染色体长臂末端RM5814-RM176之间定位了一个新的雄配子不育基因S44（t）；在第11染色体RM332-RM1124之间发现了一个新的雄配子不育QTL qHSll.3.对各不育基因的遗传规律进行分析,S1和S44（t）的作用方式基本符合单位点孢子体-配子体互作模型,S44（t）对qHSll有上位性作用。4.使用三个群体共2106个单株把S44（t）精细定位在RM20689-RM20695间约97.7kb的区域内。在这个区域中共有14个开放阅读框,功能预测结果显示有7个基因为可能的候选基因。研究结果为认识杂种不育的遗传规律、有效地利用亚洲栽培稻近缘种中的有利基因提供了理论支持；精细定位结果则对从分子水平上揭示亚洲栽培稻与其近缘稻种——长雄野生稻种间不育性的生物学基础有重要的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 稻属植物的分类和利用
• 1.1.1 稻属植物的分类
• 1.1.2 长雄野生稻是亚洲栽培稻改良的有利基因库
• 1.2 稻属杂种不育的的主要表现和遗传机理
• 1.2.1 杂种不育的主要表现
• 1.2.1.1 雄配子体败育
• 1.2.1.2 雌配子体败育
• 1.2.2 杂种不育的遗传机理
• 1.2.2.1 单位点等位基因互作模式
• 1.2.2.2 非等位基因互作模式
• 1.2.3 稻属杂种不育基因的定位
• 1.3 数量性状的定位方法
• 1.3.1 作图群体的构建
• 1.3.2 遗传图谱的构建
• 1.3.3 利用分子标记进行数量性状位点定位
• 1.3.4 数量性状位点的精细定位
• 1.4 研究目的与意义
• 2 材料与方法
• 2.1 遗传分析材料
• 2.2 表型性状调查
• 2.3 基因型调查
• 2.3.1 基因组DNA的大量提取
• 2.3.2 老叶片基因组DNA的快速提取
• 2.3.3 幼嫩叶片基因组DNA的快速提取
• 2.3.4 DNA浓度及质量检测
• 2.3.5 SSR标记的PCR扩增
• 2.3.6 PCR扩增产物的检测
• 2.3.7 分子标记数据的记录
• 2.4 育性基因的初步定位
• 2.4.1 多态性分子标记的筛选
• 2.4.2 基因型数据和表型数据的整理分析
• 2.4.3 局部连锁图的构建
• 2.5 不育基因的精细定位
• 2.6 功能基因预测
• 3 结果与分析
• 3.1 表型调查结果与分析
• 3.1.1 群体2008H3E748、750、752和756的育性调查结果与分析
• 3.1.2 群体2008H3E740、744的育性调查结果与分析
• 3.1.3 群体2008H3E742、746和754的育性调查结果与分析
• 3.1.4 群体2009H2E1033的育性调查结果与分析
• 3.1.5 群体2009H2E1048的育性调查结果
• 3.1.6 群体2009H3E156与2009H3E158的育性调查结果
• 3.2 不育基因的发掘与初步定位
• 3.2.1 近等基因系中长雄野生稻染色体片段的渗入情况
• 3.2.2 群体2008H3E740、744、746、752、754和756中不育基因的定位情况
• 3.2.3 群体2008H3E742中不育基因的发掘与定位
• 3.2.3.1 单标记分析
• 3.2.3.2 区间作图分析
• 3.2.4 群体2009H2E1048中不育基因的定位
• 3.2.4.1 单标记分析
• 3.2.4.2 区间作图分析
• 3.2.4.3 S44（t）与qHSll的互作分析
• 3.2.4.4 S44（t）的初步定位
• 3.2.4.5 标记偏分离分析
• 3.2.4.6 S44（t）在群体2008H3E742、2009H2E1033和2009H2E1048的不同表现分析
• 3.2.5 群体2009H3E156和2009H3E158中不育基因的定位
• 3.3 S44（t）的精细定位及功能预测
• 3.3.1 S44（t）的精细定位
• 3.3.2 S44（t）功能基因预测结果
• 4 讨论
• 4.1 亚洲栽培稻与长雄野生稻种间杂种不育基因
• 4.2 亚洲栽培稻与长雄野生稻种间杂种不育基因遗传规律的探讨
• 4.2.1 单位点孢子体-配子体互作模式
• 4.2.2 多位点等位基因互作模式
• 4.3 育性基因和稻种进化
• 4.4 克服亚洲栽培稻与长雄野生稻杂种不育的策略
• 4.5 定位方法的改进
• 4.6 S44（t）所在区域的基因预测
• 4.7 基因组DNA提取方法的改进
• 4.8 后续工作及展望
• 参考文献
• 致谢