大豆新质核互作雄性不育系的选育及NJCMS3A雄性育性基因的定位

论文摘要

杂种优势利用是大幅度提高作物单产的重要途径之一,目前大豆杂种优势利用育种还处于探索阶段,虽然国内多家单位已育成数十个质核互作雄性不育系并实现了“三系”配套,而且利用质核互作雄性不育系,育成3个正式通过品种审定的大豆杂交种品种,但是在生产上尚未大规模推广应用。质核互作雄性不育系及其育性恢复是杂交种制种的基础,为此本研究以N21566和N8855为不育细胞质背景进行新质核互作雄性不育系的选育,以及NJCMS3A雄性育性基因的SSR标记定位,另外对大豆核不育突变体NJS-1H进行遗传分析与细胞学研究。主要结果如下：1.以国家大豆改良中心育成的细胞质雄性不育系早代材料为基础,利用相应的保持系连续回交三代,初步育成以N21566为不育细胞质背景的2个新质核互作雄性不育系NJCMS 4A（BC8F1）与NJCMS （N21566/73-935） （BC3F1）;以N8855为不育细胞质背景的3个新质核互作雄性不育系NJCMS5A（BC8F1）, NJCMS（N8855/88-48） （BC4F1）与NJCMS （N8855/73-935） （BC3F1）。NJCMS 4A/NJCMS 3A、NJCMS 5A/ NJCMS 1A分别构成同核异质系。这5个质核互作雄性不育系在不同年份间花药散粉性、花粉萌发率和成熟期植株表型等方面鉴定表明不育性表现稳定。2.利用NJCMS3A的细胞质、核供体亲本N21566和N21249配置杂交组合,（N21566/N21249） F1结荚正常可育,对（N21566/N21249）F2代、（N21566/N21249 //N21249）BC1F1代分离群体进行育性鉴定,F2和BC1F1群体的可育与不育株分离比例分别符合3：1和1：1,表明NJCMS3A雄性育性由一对基因控制,其中可育等位基因显性,而与之对应的不育等位基因隐性。选用793对大豆SSR引物对F2和BC1F1群体进行大豆质核互作雄性不育系NJCMS3A雄性育性基因定位,发现O连锁群上的3对SSR引物（Satt331,CSSR133和Satt477）与NJCMS3A雄性育性基因连锁,遗传距离分别为8.1 cM,11.4 cM,13.3 cM。3.通过对核雄性不育突变体NJS-1H育性分离株行中可育单株的衍生后代M8：9,M9：10与Mi10：11的育性鉴定,验证该核不育突变体雄性育性由一对基因控制。进一步细胞学研究发现,该突变体在减数分裂时染色体联会异常,出现单价体。减数分裂过程中出现染色体落后,不对称分裂,不同步分裂等现象；在四分体阶段,出现各种畸形多分体以及大量微核。在花粉粒阶段,花粉粒退化,无内容物。总之,从减数分裂到花粉粒发育至成熟期都有败育发生,但是大量败育主要发生在减数分裂阶段,四分体以后的败育可能是减数分裂染色体联会异常的结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 植物雄性不育的研究进展
• 1.1 植物雄性不育的概述
• 1.2 植物雄性不育的分类
• 1.3 植物雄性不育的表型
• 1.4 植物雄性不育的细胞学研究
• 1.4.1 败育发生的不同时期
• 1.4.2 绒毡层与花粉败育的关系
• 1.5 植物雄性不育的物质与能量代谢特点
• 1.5.1 代谢产物变化
• 1.5.2 能量代谢系统的变化
• 1.6 植物雄性不育及其恢复性的遗传、基因定位与遗传机理研究进展
• 1.6.1 质核互作雄性不育恢复性的遗传与基因定位
• 1.6.2 质核互作雄性不育及其恢复的分子遗传机理研究
• 1.6.3 植物细胞核雄性不育恢复性的遗传及基因定位
• 2 大豆雄性不育研究进展
• 2.1 大豆核雄性不育类型及细胞学特征
• 2.1.1 大豆核不育类型
• 2.1.2 大豆核不育的细胞学特征
• 2.2 大豆质核互作雄性不育研究
• 2.2.1 大豆质核互作雄性不育系的选育与三系配套
• 2.2.2 大豆质核互作雄性不育系的恢复性遗传及基因定位
• 3 大豆杂种优势利用相关研究
• 3.1 大豆杂种优势测验
• 3.2 大豆杂交种选育
• 3.3 制种技术研究
• 3.3.1 人工授粉
• 3.3.2 风媒传粉
• 3.3.3 虫媒传粉
• 4 本研究的目的和意义
• 第二章 大豆新质核互作雄性不育系的选育鉴定
• 1 材料与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 大豆质核互作雄性不育系NJCMS4A及其保持系NJCMS4B的选育
• 2.2 大豆质核互作雄性不育系NJCMS5A及其保持系NJCMS5B的选育
• 2.3 三个大豆质核互作雄性不育系的初步选育
• 3 讨论
• 第三章 大豆质核互作雄性不育系NJCMS3A雄性育性基因SSR标记定位
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 大豆雄性育性表型鉴定
• 1.3 大豆质核互作雄性不育系NJCMS3A雄性育性基因的遗传分析
• 1.4 大豆质核互作雄性不育系NJCMS3A雄性育性基因的SSR标记定位
• 1.4.1 叶片采集
• 1.4.2 DNA提取（CTAB法）
• 1.4.3 BSA法构建混合基因池
• 1.4.4 SSR标记分析
• 1.4.5 数据处理分析
• 2 结果与分析
• 2.1 大豆雄性育性表型鉴定和育性遗传分析
• 2.1.1 大豆质核互作雄性不育系NJCMS3A与保持系NJCMS3B的育性表现
• 1F₁及F₂群体的雄性育性表现'>2.1.2 NJCMS3A质、核亲本构建的BC₁F₁及F₂群体的雄性育性表现
• 2.2 大豆质核互作雄性不育系NJCMS3A雄性育性基因的SSR标记定位
• 2.2.1 亲本间多态性SSR引物筛选
• 1F₁群体'>2.2.2 BC₁F₁群体
• 2群体'>2.2.3 F₂群体
• 3 讨论与结论
• 3.1 讨论
• 3.1.1 大豆质核互作雄性不育系NJCMS3A雄性育性遗传分析
• 3.1.2 大豆质核互作雄性不育系NJCMS3A雄性育性基因SSR标记定位
• 3.2 结论
• 4 下一步工作展望
• 第四章 大豆核不育突变体NJS-1H的育性遗传与细胞学研究
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 NJS-1H不育性的遗传分析
• 1.3 NJS-1H细胞形态学研究
• 2 结果与分析
• 2.1 NJS-1H的来源与形态特点
• 2.2 NJS-1H不育性的遗传分析
• 2.3 细胞形态学观察
• 2.3.1 NJS-1H可育株的小孢子母细胞减数分裂及小孢子发育过程
• 2.3.2 NJS-1H不育株的小孢子母细胞减数分裂及小孢子发育过程
• 3 讨论
• 全文结论与创新之处
• 参考文献
• 致谢