四川隱性核不育水稻的遺傳研究與育種利用.pdf

1、植物雄性不育是比較普遍出現(xiàn)的一種現(xiàn)象，由于利用核質(zhì)互作雄性不育的三系雜交水稻的成功應(yīng)用，植物雄性不育的研究受到重視。普通隱性核不育遺傳簡單，不受溫光條件影響，有利于進(jìn)行雄性不育的遺傳規(guī)律、雄性不育的機(jī)理研究以及雜種優(yōu)勢利用等研究。本文利用四川隱性核不育水稻H2S，對其進(jìn)行遺傳規(guī)律和遺傳效應(yīng)研究，然后進(jìn)行了細(xì)胞形態(tài)學(xué)研究，利用分子標(biāo)記進(jìn)行基因定位，并利用該隱性核不育材料H2S進(jìn)行了水稻的輪回育種研究，主要結(jié)果如下： 1．四川隱性核

2、不育水稻H<,2>S是無花粉的雄性不育系，其花藥細(xì)小，呈白色水浸狀，成熟的花藥無花粉粒；穎花的雌蕊等其它結(jié)構(gòu)都正常，其不育性表現(xiàn)穩(wěn)定，不受溫光條件的影響。 2．遺傳分析表明：H<,2>S的不育性遺傳表現(xiàn)為隱性的細(xì)胞核單基因控制，不受細(xì)胞質(zhì)影響；恢復(fù)譜廣，各種秈稻都是其恢復(fù)系。在不同胞質(zhì)來源的珍汕97A(CMS-WA)、D702A(CMS-D)、G46A(CMS-G)、K18A(CMS-K)、協(xié)青早A(CMS-DA)、粵泰A(CM

3、S-HL)的遺傳背景下，均表現(xiàn)為隱性單基因遺傳，與這些細(xì)胞質(zhì)雄性不育的不育核基因是不等位的，沒有發(fā)生兩類不育核基因間的互作；表明該隱性核不育與核質(zhì)互作不育是兩個獨立的、不同的系統(tǒng)。 3．利用回交轉(zhuǎn)育構(gòu)建了該不育基因的突變型(H<,2>S)、雜合型(H<,2>Sh)、野生型(H<,2>Sw)近等基因系，遺傳背景分析表明除不育基因外遺傳背景高度相似；通過對近等基因系的性狀考察，發(fā)現(xiàn)該不育基因?qū)Σナ細(xì)v期和有效穗具有正效應(yīng)，對株高和穗平

4、著粒具有負(fù)效應(yīng)。 4．利用回交轉(zhuǎn)育及SSR和ISSR分析，構(gòu)建了遺傳背景相似含三系雄性不育細(xì)胞質(zhì)CMS-WA、CMS-D、CMS-G、CMS-K、CMS-DA等的H2S同核異質(zhì)系。通過對同核異質(zhì)系的主要農(nóng)藝性狀的比較，發(fā)現(xiàn)該不育基因在可育細(xì)胞質(zhì)下，株高和穗平著粒數(shù)顯著低于5個不育細(xì)胞質(zhì)的同核系，包頸粒率和包頸度則極顯著高于5個不育細(xì)胞質(zhì)同核異質(zhì)不育系，表明該不育基因在可育細(xì)胞質(zhì)下對株高、穗平著粒、包頸粒率和包頸度存在顯著的負(fù)效應(yīng)

5、，而當(dāng)兩套不育系統(tǒng)結(jié)合在一起，反而會部分解除隱性核不育基因的影響或三系雄性不育系統(tǒng)抑制了隱性核不育基因?qū)ι鲜鲂誀畹呢?fù)效應(yīng)。通過雙列雜交試驗結(jié)果分析，三系雄性不育細(xì)胞質(zhì)的負(fù)效應(yīng)主要表現(xiàn)在株高、結(jié)實率和千粒重，進(jìn)一步影響單穗重和產(chǎn)量；隱性核不育H2S在這些方面沒有顯著的負(fù)效應(yīng)，因此在雜種優(yōu)勢利用中有著顯著的潛力。 5．通過掃描電鏡觀察，四川隱性核不育在早期的花器官形態(tài)發(fā)生時，穎花原基到雄蕊、雌蕊原基的先后分化都正常，雌雄蕊原基的數(shù)目

6、與形態(tài)與H<,2>Sw無差異，表明該隱性核不育材料在早期的形態(tài)建成正常。石蠟切片細(xì)胞學(xué)觀察，發(fā)現(xiàn)該隱性核不育能形成正常的四分體孢子，四分體釋放出小孢子后，在單核花粉進(jìn)入液泡化時小孢子的發(fā)育異常，不進(jìn)行正常的液泡化，逐漸開始解體和消失；相應(yīng)的絨氈層在小孢子形成后的降解延遲，絨氈層細(xì)胞的體積略有增大，在小孢子降解快結(jié)束時也很快解體。因此，四川隱性核不育是絨氈層降解延遲導(dǎo)致小孢子解體而發(fā)生的無花粉雄性不育。 6．采取極端集團(tuán)一隱性群法

7、，利用SSR標(biāo)記進(jìn)行初步定位，在此基礎(chǔ)上篩選新的SSR標(biāo)記和開發(fā)INDEL分子標(biāo)記，實現(xiàn)了基因的精細(xì)定位，把四川隱性核不育基因定位到分子標(biāo)記W19、W11之間，遺傳圖距分別為0.5 cM和0.2 cM；在這兩個標(biāo)記間約73Kb的區(qū)域內(nèi)找到11個已經(jīng)預(yù)測的候選基因，經(jīng)分析LOC Os06g42310有可能是目標(biāo)基因。經(jīng)檢索，該隱性不育基因?qū)偈状卫梅肿訕?biāo)記定位的新基因，暫命名為ms-nop(t)。 7．利用四川隱性核不育材料進(jìn)行了