玉米CMS--S育性恢復(fù)基因定位分析及EMS突變體篩選.pdf

1、玉米是我國三大主要糧食作物之一，不僅應(yīng)用于飼料的加工生產(chǎn)，還是能源和工業(yè)的重要原料。S型CMS是玉米細(xì)胞質(zhì)雄性不育類群中最大的一個(gè)組，屬于配子體不育，其育性恢復(fù)基因的發(fā)掘與克隆對于CMS-S在玉米雜種優(yōu)勢利用上的應(yīng)用十分重要。本實(shí)驗(yàn)室前期對玉米CMS-S育性恢復(fù)進(jìn)行了全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)，鑒定到多個(gè)與育性恢復(fù)有關(guān)的顯著位點(diǎn)，說明CMS-S育性恢復(fù)受多個(gè)主效和微效基因位點(diǎn)控制。本研究利用基于GWAS結(jié)果構(gòu)建的6個(gè)BC1群體對部分位

2、點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，并在此基礎(chǔ)上精細(xì)定位主要恢復(fù)基因;此外，利用EMS誘變技術(shù)在大田篩選了CMS-S育性恢復(fù)相關(guān)基因的突變體。主要結(jié)果如下:
　　1、通過對6個(gè)BC1群體的花粉育性分布進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，L2、L3、L9三個(gè)群體花粉育性平均值小于8％，因此以微效育性恢復(fù)位點(diǎn)為主，L4、L5、L6群體花粉育性平均值大于19％，可能存在主效恢復(fù)位點(diǎn)。QTL分析發(fā)現(xiàn)，L2、L4、L5、L6群體檢測到單個(gè)與花粉育性有關(guān)的QTL位點(diǎn)，單個(gè)QTL位點(diǎn)解釋變

3、異度在22.32％～94.78％之間。在L3群體中檢測到2個(gè)分別位于2號(hào)和6號(hào)染色體與花粉育性相關(guān)的單標(biāo)記位點(diǎn)umc1256和umc2059，分別解釋了5.54％和8.48％的表型變異;L9群體在2號(hào)染色體檢測到一個(gè)與花粉育性相關(guān)的標(biāo)記bnlg1893，解釋了33.15％的表型變異。
　　2、對L4、L5、L6群體中的主效基因進(jìn)一步開展了精細(xì)定位分析，L4群體在umc1256-450166之間存在一個(gè)主效育性恢復(fù)位點(diǎn)，遺傳距離為2

4、.41cM。除了在umc1256-450166之間的主要育性恢復(fù)基因外，該群體還存在其他恢復(fù)基因位點(diǎn)。L6群體的主效恢復(fù)基因位于bnlg1520-umc2184之間，遺傳距離為11.57cM，除了該主效位點(diǎn)外，L6群體還存在微效恢復(fù)基因。L5群體只存在單個(gè)的育性恢復(fù)基因，因此重點(diǎn)進(jìn)行了精細(xì)定位，最終將恢復(fù)基因鎖定在標(biāo)記234011-227652之間，遺傳距離為641kb。在參考基因組中該區(qū)間共有23個(gè)候選基因，通過可育和不育系測序分析比

5、較、結(jié)構(gòu)域和亞細(xì)胞定位預(yù)測，推測ZM00001d007531、ZM00001d007534、ZM00001d007548、ZM00001d007549、ZM00001d007553和GRMZM2G303474這六個(gè)基因可做為L5群體中育性恢復(fù)的候選基因。
　　3、利用EMS誘變恢復(fù)系花粉分別與CMS-S不育胞質(zhì)的恢復(fù)系及不育系授粉構(gòu)建了兩個(gè)突變?nèi)后w，通過田間育性調(diào)查和花粉育性觀察，與恢復(fù)系雜交的共篩選到1類共7個(gè)突變單株;與不育系