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杀配子(gametocidal)效应是指当某个杀配子基因座位处于杂合状态时,会影响不含该座位雌雄配子的形成过程,使其失去正常的功能,通过减数分裂后的配子选择作用造成自身在后代中高频传递的现象。它广泛存在于各种动植物有性生殖的配子形成过程中,经常在远缘种间杂交后代中表现出来,是造成遗传偏分离(segregation distortion)现象的一种形式。虽然在小麦和水稻等物种中,已证实存在受单个遗传因子控制的杀配子机制,并已有定位报道,但到目前为止,植物中还没有杀配子基因被克隆鉴定。
栽培甜菜(Beta vulgaris L.)带有白花甜菜(Beta corolliflora Zoss.)9号染色体的单体附加系M14中,外源白花甜菜染色体在后代中高频传递。导致这种现象的基因被定位在附加的白花甜菜染色体上。我们利用在单体附加系M14后代中筛选带有部分白花甜菜染色体片段易位株系的方式,将白花甜菜9号染色体进行拆分。最终分离并鉴定出携带白花甜菜9号染色体部分片段的易位系ATL113,带有杀配子基因BcGc1(gametocidal genel from Beta corolliflora)。
1.遗传分析表明,易位系ATL113(基因型为BcGc1/-)通过有性生殖,杀配子座位BcGc1在雌配子和雄配子中均出现高频传递,雄配子中BcGc1的偏分离是由于减数分裂后的配子选择作用造成的；杀配子座位BcGc1与代表白花甜菜易位区段的种特异分子标记紧密连锁,在栽培甜菜染色体上位于第7连锁群的分子标记MP0098远端20cM处；
2.细胞和胚胎学观察证实,易位系ATL113中配子选择作用同时发生在雌雄配子体的发育过程中。结合测交结果,雄配子体在单核花粉期以后,不携带BcGc1座位的雄配子体发育出现停滞,最终降解死亡；而只有携带BcGc1座位的雄配子体能发育成正常的成熟花粉；与此相似,不携带BcGc1座位的雌性胚囊也停滞在雌配子体发育的各个阶段(包括一核、二核、四核和八核时期,其中一核和二核时期的不正常胚囊数目较多,共占35-40％)；
3.通过构建易位系ATL113基因组文库等方法克隆了部分白花甜菜染色体atl-113易位区段的序列,发展了代表atl-113区段的分子标记,并通过这些分子标记筛选获得了与部分易位区段对应的白花甜菜9号染色体BAC克隆。
由此,我们筛选并鉴定出栽培-白花甜菜易位系ATL113；遗传和胚胎学研究显示,易位系ATL113中外源染色体易位区段上的杀配子座位BcGc1通过与性别无关的杀配子机制实现高频传递；BcGc1与代表白花甜菜atl-113易位区段的种特异分子标记连锁；同时,代表易位区段的分子标记以及与部分易位区段对应的BAC克隆为分离获得这一杀配子基因奠定了基础。