水稻广亲和基因S5-n的功能标记开发及其应用

广亲和基因S5-n是能够恢复籼、粳杂种育性的基因,利用常规育种方法回交转育广亲和基因需要通过配组杂种F1,根据F1的育性判断和选择S5-n,选育周期长,方法繁琐。因此,在广亲和遗传改良和聚合育种中需要寻找一种快速、简便的广亲和基因检测方法。本研究根据水稻广亲和基因和籼粳S-5等位基因序列存在136bp缺失的特征,设计了InDel标记S5136。前人研究已经明确02428、Dualr、CPSLO17具有S5-n,分子标记S5136 PCR扩增这3个材料的带型为缺失带型,而不携带广亲和基因S5-n的材料的带型为非缺失带型。利用该标记对3037与02428的F2群体分析表明,该标记能准确区分S5-n、S5-i纯合及杂合基因型,标记基因型符合1∶2∶1比例,没有发生偏分离现象。利用该标记从554份水稻品种资源(O.sativa L.)和27份普通野生稻(O.rufipogen Griff.)以及24份江淮流域杂草稻资源中筛选出具有缺失带型的资源材料13份,并对其PCR产物测序证实为S5-n,对Kasalath的广亲和性进行了初步验证;从20份02428的高世代育种材料中,筛选到携带广亲和基因S5-n的恢复系2份。该标记可以用于S5-n基因资源筛选、分子标记辅助选择育种和培矮64S为母本的杂交种种子纯度鉴定。

应用RFLP标记研究水稻的广亲和基因

选用45个分布于10条染色体上的DNA探针,结合4种限制性内切酶,检测了广亲和品种Pecos和测验种南京11、秋光之间DNA限制性片段长度多态性(RFLP),发现其中15个探针能在Pecos、南京11和秋光之间表现多态性。进一步选用14个表现多态性的探针和色素原基因C分析了三交群体(Pecos/南京11∥秋光)中单株结实率的分离,结果表明第6染色体上的RFLP标记RG138、RG64、RG456以及色素原基因C与籼粳杂交亲和性有显著的连锁关系;位于第12染色体上的标记RG81也与三交群体单株结实率显著相关。根据标记与性状的共分离资料,初步绘制了第6染色体上该籼粳杂交亲和性座位的RFLP连锁图。此外,还发现第12染色体上的两个标记RG81和RG323在三交群体中两种基因型的分离比例不符合1:1。

秋稻品种‘Dular’广亲和基因效应的RFLP分析

利用ＲＦＬＰ标记对秋稻品种 Ｄｕｌａｒ的三交（南京１１／／Ｄｕｌａｒ／２５３３）的Ｆ２群体与籼粳品种的测交Ｆ１进行了单株带型鉴定，并对广亲和性的表达进行分析。结果表明：与第６染色体上标记ＲＧ２１３连锁的广亲和基因Ｓｎ５效应较大；不同位点广亲和基因具有明显的累加效应；位点内的互作导致了粳型配子的部分败育，同时还存在位点间的互作。

用分群分析法（BSA）鉴别与秋稻品种Aus373广亲和基因连锁的RFLP标记

Ａｕｓ３７３是典型的秋稻广亲和品种。以Ａｕｓ３７３／轮回４２２Ｆ２群体为基础，应用分群分析法（ＢＳＡ）建立可育池和半不育池。通过对两池的ＲＦＬＰ分析，发现与育性共分离的两个染色体区段。进一步通过对分离群体ＲＦＬＰ分析，证实了轮回４２２广亲和基因为Ｓ５ｎ，与分子标记ＲＧ２１３、Ｇ２００连锁，并发现Ａｕｓ３７３广亲和基因位于第七染色体上，与分子标记ＲＺ４８８、ＲＧ５１１连锁。

秋稻品种Dular广亲和基因的RFLP分析

利用Ｂａｌｉｌｌａ／Ｄｕｌａｒ／ＩＲ３６和南京１１／／Ｄｕｌｕｒ／２５３３两个三交Ｆ１ 本对秋稻品种Ｄｕｌａｒ的广亲和性进行了遗传分析。为使杂种群体在相对一致的条伯下抽穗，所有三交Ｆ１植株于分化前集中进行了为期１周的短日照处理。结果表明，两个群体的小穗育性于多峰连续分布，说明三交群体的育性可能受几个主基因控制并受到微效基因的修饰，进一步采用分群分析法。

水稻不育系的广亲和基因检测及籼粳型分析

为鉴定部分水稻不育系的广亲和性和籼粳型,根据籼粳亚种间广亲和基因S5-n在第6染色体存在136 bp片段缺失的特征,设计InDel标记S5136,对培矮64S、广占63S等不育系进行广亲和基因鉴定。利用与栽培稻籼、粳遗传分化密切相关的34个InDel标记,对这些不育系PCR产物的电泳结果进行判读和分析,计算其籼型或粳型基因频率(InDel分子指数法)。结果表明:①三系不育系粤泰A具有广亲和基因S5-n。②两系不育系培矮64S、N111S、C815S等11个不育系具有广亲和基因S5-n。③目前广泛应用于生产的不育系培矮64S、广占63S、Y58S等的籼型基因频率均为0.76～0.91,据此认为具有10%～25%左右粳稻血缘的籼型不育系可能更有利于亚种间杂种优势利用。

培迪广亲和基因重组效应的研究

培迪是一个爪哇型广亲和品种，通过杂交改良，已获得广亲和基因与籼稻矮秆基因、胞质不育的恢复基因、光敏核不育基因重组的农艺性状和配合力较好的各类型广亲和系。

水稻籼粳亚种间杂种广亲和基因与不育基因

克服杂种不育性是利用籼粳亚种间杂种优势的关键。总结了目前已定位的籼粳亚种间杂种的广亲和基因、雌配子败育座位、雄配子体败育座位及花粉不育座位等,并提出了把"广亲和基因"和"特异亲和基因"结合利用的设想。

利用广亲和基因S5-n的功能标记鉴定水稻资源和检测杂交种纯度

为开发利用水稻广亲和基因S5-n的功能标记筛选了部分资源以及鉴定了以培矮64S不育系为母本的杂交种种子纯度。应用广亲和基因S5-n的功能标记S5136从不育系中筛选出携带广亲和基因S5-n的不育系粤泰A,并利用测序证实,同时发现在缺失下游有1个单碱基的突变,与来源于印度的广亲和材料相同;对以培矮64S为母本的杂交稻两优986的种子中不育系自交结实情况进行了判定,从233棵苗中发现4株培矮64S,自交结实率为1.72%。同时比较了SDS方法和简易DNA快速提取方法的PCR结果,发现利用简易方法提取的DNA当天扩增也可以获得较好的PCR结果,但常温保存2周后,以简易方法提取的DNA为模板难以获得PCR产物。因此,S5-n基因的功能标记S5136可以用于广亲和基因的资源鉴定以及鉴定以培矮64S为母本的杂交种自交结实率。

水稻广亲和基因与颖尖色和恢复基因的遗传重组

选用颖尖无色的核质互作雄性不育系,与颖尖有色和无色的广亲和品种配组,在分离世代(F_2)中,选取一批颖尖有色与无色可育株,分别与籼、粳代表种及核质雄性不育系测配,以F_1杂种自然结实率为指标,研究了广亲和基因颖尖色和恢复基因的遗传关系.试验结果表明:颖尖有色与广亲和性存在部分连锁,广亲和性和恢复基因各自独立分离,广亲和基因与颖尖色和恢复基因可重组在同一个体中,应用颖尖色为标记性状,能为田间感观选择广亲和恢复品种提供方便.

水稻广亲和基因等位关系的测交验证

以８个水稻广亲和品种配制不完全双列杂交。以广亲和品种间杂种Ｆ１为母本，分别与籼型测验种南特号和粳型测验种Ｂａｌｉｌａ测交，依据测交Ｆ１小穗育性表现，验证８个广亲和品种广亲和基因的等位关系。结果表明Ｃｐｓｌｏ１７、０２４２８、轮回４２２、培Ｃ３１１、培矮６４、Ａｒｏｔａｍａｒｏ间杂种Ｆ１与籼、粳测验种测交Ｆ１小穗育性分布集中，无明显分离，其广亲和性受同一位点的广亲和基因控制。０２４２８、Ｃｐｓｌｏ１７、培矮６４、培Ｃ３１１、轮回４２２、Ａｒｏｔａｍａｒｏ与Ａｕｓ３７３或红壳老鼠牙间杂种Ｆ１与籼粳测验种测交Ｆ１小穗育性分布于０～１００％育性区间，分高明显。表明Ａｕｓ３７３、红壳老鼠牙的广亲和性可能受不同于位点的另一类广亲和基因控制。

水稻微核心种质中广亲和基因S5^n的筛选

利用S5n的功能标记扩增197份栽培稻微核心种质,从中筛选携带广亲和基因S5n的材料,并检验亲和性。结果表明,共筛选到11份(湖恢628、本邦谷、毫补卡、小红谷、饭毫皮、飞蛾糯2、特青选恢、包协-7B、毫马克(K)、清可、老造谷)含有S5n特异带型的水稻种质,将其与籼稻9311和粳稻日本晴杂交,其F1结实率均高于75%,表现广亲和性。这批广亲和性材料可为籼粳亚种间的优势利用及品种选育提供更多的可利用资源。

色素原基因定位及其与广亲和基因之间物理距离的研究

通过连续多代回交将来自不同原始广亲和品种(02428、Dular)的水稻广亲和基因Sn5导入典型籼稻品种南京11号和典型粳稻品种巴利拉中,获得近等基因系。利用分子标记,对部分近等基因系的色素原基因C进行定位,确定了色素原基因位于分子标记RM19556和RM253之间,色素原基因与广亲和基因之间的物理距离为427 kb±94 kb。

水稻广亲和基因近等基因系代换片段长度检测及其利用

通过连续多代回交将来自不同原始广亲和品种(02428、Dular)的水稻广亲和基因Sn5导入典型籼稻品种南京11号和典型粳稻品种巴利拉中,获得4组近等基因系。利用分子标记,对这4组近等基因系的代换片段长度进行了检测。在代换片段长度检测的基础上,进行了相关基因的定位。

广亲和基因S5-n在水稻核心种质资源中的分布研究

为了更好地发挥水稻广亲和基因S5-n在水稻育种中的作用,本研究分析了S5-n在264份水稻核心种质中的分布情况。结果表明,共检测到含有S5-n基因的材料26份,检出频率9.8%。其中,国内材料10份,国外材料16份。含有S5-n基因的26份材料中籼稻、粳稻各为13份。S5-n基因在核心种质资源中的分布没有表现出籼、粳偏好。

LH422细胞质对广亲和基因表达的影响

Three wide compatibility rice varieties (WCVs) Aus 373, Dular, and LH422 were used to make reciprocal crosses. The spikelet fertilities of reciprocal F, derived from Aus373 and Dular with LH422 were significantly different. The means and ranges of the spikelet fertility in F2 generations were significantly different, too.The spikelet fertility of back crosses with cytoplasm from LH422 was lower, while that with cytoplasm fromAus373 or Dular was higher. It suggested that cytoplasm influenced the expression of wide compatibility genes inthe crosses.

水稻广亲和基因遗传研究——Ⅱ水稻广亲和品种半双列杂交试验初报

选取5个广亲和品种,采用半双列杂交,配制10个F_1进行评价。测试广亲和品种的亲和力和亲和谱,以比较5个广亲和系是否存在类同的广亲和基因。并对单株产量的一般配合力和特殊配合力进行估算。结果表明:亲和性最好的是CR44-38。IR4-114-3-2-1与02428及与MCP231-4杂交的F_1结实率(亲和性)未达正常水平(70％)。一般配合力最好的是CPSLo17,特殊配合力最好的组合是CPSLo17×IR4-114-3-2-1。

秋稻品种Aus373广亲和基因的RFLP分析

Ａｕｓ３７３是典型的秋稻广亲和品种，曾有报道指出，Ａｕｓ３７３广亲和基因位于第七染色体上，与ＲＦＬＰ标记ＲＺ４８８、ＲＧ５１１连锁，该基因暂被命名为Ｓａ（ｔ）ｎ［３］。在此基础上，该研究对Ａｕｓ３７３广亲和基因在ＲＦＬＰ图谱上的定位作了初步尝试。分析了Ｓ５和Ｓａ（ｔ）两位点的遗传效应。在Ａｕｓ３７３／轮回４２２的Ｆ２群体中，Ｓｎ５和Ｓａ（ｔ）ｎ效应基本相同，表现为重复基因作用的特点。推测群体中出现的１／１６半不育株，是这两个广亲和基因位点非亲和性基因互作的结果。借助于分子标记辅助选择，筛选了１株可能具有两个位点广亲和基因的纯合重组体。并对有关秋稻的广亲和基因。

利用广亲和基因S5-n的功能标记鉴定特殊配组类型杂交种纯度研究

“粳不育系/广亲和恢复系”配组方式在浙江省得到了越来越多的应用。广亲和基因S5-n的功能标记可快速检测种子纯度。为验证水稻广亲和基因S5-n功能标记鉴定粳不育系/广亲和恢复系配组方式杂种一代的效果,我们分别将长粳1A和6个恢复系获得的F 1代进行大田统计和分子标记鉴定,结果显示,由于广亲和基因S5-n分子标记不能特异性检测出串粉形成的异形株,导致其鉴定结果较大田统计鉴定结果高1.0~2.0百分点。未来还需要进一步优化广亲和基因分子标记技术的特异性,进而提高分子检测的准确性,这将有助于杂交稻的安全生产。

水稻新广亲和基因的初步分子定位

对02428与IR24、Pecos杂交分离世代的小穗育性的遗传分析表明，02428／IR24F1表现为半不育，不育性受单基因控制，且由非S-5的新位点引起，美国品种Pecos具有复等位中性基因。随机选取分布于12条染色体上的87个探针，结合7种限制性内切酶，对亲本进行了限制性片段长度多态性（RFLP）检测分析，发现其中35个探针能够揭示出亲本间多态性。利用35个表现多态性的探针对Pecos／IR24／／02428三交组合后代F155个植株小穗育性的分离进行分析，第11染色体上的RFLP标记RG98和G24与Pecos中的未知籼粳杂交亲和性基因有显著连锁关系。根据小穗育性和RFLP标记的共分离资料，初步绘制了第11染色体上该广亲和基因S－p（t）座位的RFLP连锁图。