一份自然突变雄性核不育水稻材料的遗传分析与基因定位

论文摘要

作物育性是作物的重要农艺性状之一,是作物杂种优势利用的关键因素。而水稻雄性不育是自然界的普遍现象,水稻雄性不育的研究对水稻的育种具有重要利用价值。本研究利用从D295B与昌丰B杂交F4代中自然突变得到的一雄性不育突变植株,定名为SC-ms-2,将其与花B等水稻材料杂交,对SC-ms-2进行育性研究、细胞形态学研究和遗传分析,并利用分子标记结合分离群体分组分析法对控制此性状的雄性不育基因进行了基因精细定位,主要结果如下:1、SC-ms-2花药白色、透明、细小,成熟的花药具有不育花粉粒,属于有花粉型雄性不育系,不育性表现稳定,不受光温条件影响;其颖花的雌蕊等其它花结构发育正常。与可育品种材料杂交,F1代正常可育,F2代可育与不育植株数表现为3:1分离比例,表明此雄性不育性状受一对隐性核基因控制,不受细胞质遗传的影响。2、石蜡切片细胞学观察,在小孢子时期之前,SC-ms-2突变体和野生型花粉都发育正常,无明显区别。在进入小孢子发育时期后,野生型绒毡层细胞可正常浓缩、降解,而突变体则出现小孢子发育呈畸形,绒毡层加厚并延迟降解,不能发育成正常成熟花粉粒。3、遗传效应分析表明:SC-ms-2生育期84天,株高84cM,有效穗10.3个,穗长24.6cM,平均着粒数176颗,包颈率7.34%,包颈度为26.65%,比对应的近等基因系杂合可育株系生育期短0.67天,株高低13.39cM,有效穗多1.1个,穗长长3.8cM,平均着粒数多38.4颗。4、根据遗传分析的结果,将SC-ms-2/花B的F2代作为定位群体,采用分离群体分组分析法,利用SSR标记进行初步定位,初步定位在水稻9号染色体上RM34431与RM3600之间,为进一步进行精细定位,更换花B群体为亲本差异更大的日本晴群体,分析在RM24431与RM3600之间SSR分子标记在亲本之间多态性,最终把SC-ms-2不育基因精细定位到分子标记RM24451、RM7048之间,遗传图距分别为0.3 cM和0.6 cM;在这两个标记间约172KB的区域内找到25个已经预测的候选基因,经分析,编码雄性不育蛋白的基因LOCOs09g27620最有可能为目标基因。经检索,该隐性不育基因属首次利用分子标记定位的新基因,暂命名为ms92（t）。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一部分 文献综述
• 1.1 水稻雄性不育的获得与分类
• 1.1.1 水稻雄性不育的获得
• 1.1.1.1 自然突变产生的雄性不育变异株
• 1.1.1.2 回交转育不育系
• 1.1.1.3 通过种间或种内杂交和连续多代回交的方法创造雄性不育材料
• 1.1.1.4 用人工诱变的方法创造雄性不育材料
• 1.1.1.5 基因工程方法创造不育系
• 1.1.2 水稻雄性不育的分类
• 1.1.2.1 细胞核雄性不育（GMS）
• 1.1.2.2 核质互作雄性不育（CMS）
• 1.2 水稻雄性不育的生理生化基础
• 1.2.1 物质代谢系统与水稻雄性不育
• 1.2.1.1 氨基酸的变化
• 1.2.1.2 核酸的变化
• 1.2.1.3 蛋白质的变化
• 1.2.1.4 能量代谢体统的变化
• 1.2.2 酶活性与水稻雄性不育
• 1.2.3 植物信号转导与水稻雄性不育
• 2+信使与水稻雄性不育'>1.2.3.1 Ca²⁺信使与水稻雄性不育
• 1.2.3.2 植物生长物质与水稻雄性不育
• 1.3 水稻雄性不育的遗传基础
• 1.3.1 水稻细胞核雄性不育的遗传
• 1.3.2 水稻细胞质雄性不育（质、核互作不育）的遗传
• 1.3.2.1 野败型（WA）细胞质雄性不育及其恢复性的遗传
• 1.3.2.2 包台型（BT）细胞质雄性不育及其恢复性的遗传
• 1.3.2.3 红莲型（HL）细胞质雄性不育及其恢复性的遗传
• 1.4 雄性不育的细胞学研究
• 1.4.1 水稻正常花粉的发育过程
• 1.4.1.1 花药的发育和结构
• 1.4.1.2 花粉发育过程
• 1.4.2 水稻雄性不育花粉败育时期及特性
• 1.4.3 水稻花药绒毡层细胞的异常发育与雄性不育
• 1.5 水稻基因定位的方法
• 1.5.1 同功酶法
• 1.5.2 标记基因法
• 1.5.3 初级三体分析法
• 1.5.4 相互易位系法
• 1.5.5 DNA分子标记法
• 1.5.5.1 质量性状的基因定位
• 1.5.5.2 数量性状基因定位
• 1.6 水稻雄性核不育基因定位研究进展
• 1.6.1 常用分子标记比较
• 1.6.2 水稻雄性核不育基因定位研究
• 1.7 开题设想及本研究的目的和意义
• 第二部分 材料和方法
• 2.1 供试材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 杂交组合的配置与种植
• 2.2.2 雄性不育材料的花粉育性鉴定
• 2.2.3 状性调查
• 2.2.4 石蜡切片观察
• 2.2.5 近等基因池的构建
• 2.2.6 总DNA的提取
• 2.2.7 微卫星分析
• 2.2.7.1 PCR扩增
• 2.2.7.2 电泳
• 2.2.7.3 基因初步定位与精细定位
• 2.2.8 候选基因的预测与分析
• 第三部分 结果与分析
• 3.1 SC-ms-2的表型特征与育性
• 3.2 SC-ms-2与杂合型的农艺性状研究
• 3.3 SC-ms-2的细胞学观察
• 3.4 雄性不育基因的遗传分析
• 3.5 隐性核不育基因的初步定位
• 3.6 隐性核不育基因的精细定位
• 3.7 候选基因预测
• 第四部分 讨论
• 4.1 隐性核不育基因在杂种优势利用中的前景
• 4.2 水稻雄性隐性核不育在轮回育种中的应用
• 4.3 水稻花粉败育时期的研究以及绒毡层在花粉败育过程中所起作用
• 4.4 水稻基因定位成功与否的重要影响因素
• 4.5 图位克隆方法在分离ms92（t）基因的运用
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表学术论文目录