小麦新型光温敏不育系337S的遗传特性及不育基因的定位研究

论文题目: 小麦新型光温敏不育系337S的遗传特性及不育基因的定位研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 作物遗传育种

作者: 郭瑞星

导师: 孙东发

关键词: 小麦,光温敏雄性不育,遗传分析,微卫星,基因定位,杂种优势潜力

文献来源: 华中农业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 植物雄性不育现象的发现和利用给作物遗传育种带来了深刻影响，质核互作雄性不育“三系”、光温敏隐性核不育“两系”的成功利用使水稻杂种优势育种出现了两次飞跃。继杂交水稻之后，油菜、玉米、棉花等作物杂种优势利用也相继取得重大突破而大面积用于生产。作为重要粮食作物的小麦虽然在杂种优势利用研究上有所进展但仍未能大面积推广应用。自1951年Kihara利用种属间核置换方法获得具卵形山羊草（Aegilops ovata）细胞质小麦雄性不育系以来，已先后育成和发现了T型、K型、V型、D型、A型、P型、单型等多种CMS不育系，但均不同程度的存在异源细胞质负效应、育性恢复困难等严重缺陷。小麦光温敏雄性不育系是小麦“两系法”杂种优势利用途径的基础，国内外对此都很重视，已先后选育出了长日光敏不育、长日高温敏感不育、短日低温敏感以及温度敏感不育等多种类型的小麦光温敏雄性不育系，然大多存在育性不稳定，且对温、光生态环境要求严格，难以在广大冬麦区安全制种之问题。337S是迄今为止所发现的唯一对短日低温、长日高温均敏感不育的新型光温敏小麦雄性不育系，该不育系选自地理远缘普通小麦杂种后代，育性较稳定，制种区域广，大多数品种（系）均能恢复其育性，2001年5月通过了湖北省科学技术厅的现场鉴定。本研究对337S的育性表现特点、育性遗传控制机制、杂种优势潜力进行了分析，对其长日高温不育基因进行了定位，主要结果如下： 1、337S的育性表现特点 4年18个播期的分期播种试验结果表明，武汉地区9月30日之前播种、11月29日后播种均表现高度不育，不育度达到国家规定之标准；相比其它小麦光温敏不育系，337S有两个可供选择的制种时区，制种空间相对较大；在10月下旬至11月上中旬播种表现部分可育，基本达到不育系自繁之标准，相比其它小麦光温敏不育系，不育系自繁空间小些。 2、337S的不育性的遗传 2001-2003年通过试验分析337S与7个普通小麦品种组配的7个正反交F1代以及7个正交组合的F1、F2代分别在短日低温、长日高温两种温光环境下的单株主穗套袋自交的育性表现，已经初步明确了337S的短日低温不育性和长日高温不育性的遗传控制机制。337S的不育性由核内隐性主效基因控制，一般普通小麦品种均能恢复其育性并正常结实；在两种温光条件下337S具有完全不同的遗传调控机制，在长日高温条件下，正反交F1代均表现育性正常，而F2代则出现15:1的育性分离；短

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章文献综述

1.作物基因组学研究进展

1.1 遗传分子标记的发展及其应用

1.2 SSR分子标记的发展

1.2.1 SSR产生的机理

1.2.2 SSR在植物基因组中的分布

1.2.3 SSR标记的发展策略

1.2.3.1 从基因组文库中发展SSR标记

1.2.3.2 利用生物信息学的方法从DNA数据库中发展SSR标记

1.2.3.3 利用位点保守性发展SSR标记

1.2.4 SSR分析程序

1.3 作物遗传连锁图谱的构建

1.3.1 作图群体与遗传图谱的制作

1.3.1.1 非固定分离群体

1.3.1.2 永久分离群体

1.3.1.3 自然群体

1.3.1.4 遗传图谱的制作

1.3.2 分子标记在作物遗传连锁图谱构建中的应用

1.3.3 小麦遗传图谱的构建

1.3.4 小麦物理图谱的构建策略

1.4 比较基因组学研究

1.5 重要性状的基因定位

1.6 目的基因的分离和克隆策略

1.6.1 基因克隆的方法

1.6.2 小麦的基因分离和克隆

1.7 构建指纹图谱

1.8 EST技术及其在作物遗传育种中的应用

1.9 物种进化与分类

1.10 作物品种遗传多样性研究

1.11 分子标记辅助选择育种

2.杂种优势及其遗传机理的研究

2.1 显性假说和超显性假说

2.2 分子标记遗传差异与杂种优势的关系

2.3 杂种优势QTL的遗传效应及与环境的互作

2.4 基因表达调控与杂种优势

2.5 基因网络系统与杂种优势的形成

2.6 杂种优势群与杂种优势预测

3.小麦杂种优势的研究与应用

3.1 小麦核质互作雄性不育系的研究及其进展

3.2 基因-环境互作雄性不育体系

3.2.1 光温敏不育系的育性转换

3.2.2 光温敏不育性的遗传复杂性

3.2.3 光温敏不育的分子生物学研究

3.2.3.1 光温敏不育基因的分子定位和克隆

3.2.3.2 光温敏不育基因的发育分子调控机理的研究

3.2.3.3 光温敏不育基因遗传机制的几种模型

3.3 化学杀雄杂交小麦体系

3.4 小麦F_2代杂种优势利用研究

4.研究的目的和意义

第二章小麦两极型光温敏不育系337S的遗传特性研究

1.材料与方法

1.1 试验材料

1.2 试验方法

1.2.1 337S的育性转换试验

1.2.2 F_1代群体的育性鉴定试验

1.2.3 F_2代群体的育性鉴定试验

1.2.4 回交BC_1代群体的育性鉴定试验

1.2.5 群体稳定性观察

2.结果与分析

2.1 337S的育性转换规律

2.2 337S正反交F_1代的育性表现

2.3 337S的育性稳定性

2.4 F_1代及父母本在不同温光条件下的育性表现

2.5 337S杂种分离世代的育性分离

2.5.1 组合内正反交F_2代群体育性分离的一致性与不一致性

2.5.2 337S不育性及其育性恢复所涉及的基因对数

2.6 两个典型播期的温光因子分析

3.讨论

第三章两极型光温敏不育系337S的长日高温不育基因的定位

1.材料与方法

1.1 小麦亲本材料及定位群体

1.2 材料的表型测定：育性的调查,鉴定和统计分析

1.3 对F_2分离群体的PCR分析

1.3.1 SSR实验程序

1.3.1.1 SSR引物

1.3.1.2 主要仪器设备

1.3.1.3 主要试剂和溶液的制备

1.3.1.4 总DNA的提取及纯化

1.3.1.5 SSR扩增

1.3.1.6 电泳

1.3.1.7 银染程序

1.4 SSR数据的收集及资料整理与计算机分析

1.4.1 数据转换

1.4.2 分子图谱的构建

2.结果与分析

2.1 利用F_2分离群体对337S不育基因的遗传分析

2.2 与不育基因wptms1和wptms2连锁的SSR标记的获得与定位

2.2.1 与Wptms1和Wptms1连锁的SSR分子标记的筛选

2.2.2 Wptmsl和Wptms1的定位和局部连锁图谱的构建

2.2.3 光温敏不育基因wptms1和wptms2对不育度的控制效应

3.讨论

第四章两极型光温敏不育系337S的杂种优势潜力研究

1.材料与方法

1.1 供试材料

1.2 遗传差异分析

1.2.1 SSR分析

1.2.1.1 SSR标记引物

1.2.1.2 DNA提取

1.2.1.3 PCR扩增体系

1.2.2 遗传差异分析方法

1.3 田间试验设计及杂种优势分析

2.结果与分析

2.1 普通小麦微卫星标记的多态性

2.2 遗传差异

2.3 聚类分析结果

2.4 337S的杂种优势表现

2.5 遗传距离、单株产量、配合力、杂种优势的相关分析

2.5.1 各性状的表型相关分析

2.5.2 337S的优势潜力与强优势组合的类型分析

2.5.3 亲本间遗传距离与杂种优势之间的关系

3.讨论

3.1 小麦杂种优势与SSR遗传距离的关系

3.2 小麦杂种优势的产量优势与产量因素优势间的关系

3.3 337S的应用前景

参考文献

个人简历

致谢

发布时间: 2006-12-12

参考文献

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