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亚洲栽培稻(Oryza sativaL.)是重要的粮食作物,但是狭窄的遗传基础限制了其改良。长雄野生稻(O. longistaminataA.Chev. et Roehr.)是亚洲栽培稻的野生近缘种之一,与亚洲栽培稻具有相同的AA基因组,存在着丰富的遗传变异,是实现水稻生产可持续发展的宝贵基因库。然而与亚洲栽培稻之间的杂种不育严重阻碍了长雄野生稻有利基因的发掘利用。杂种不育基因的定位和不育现象分子机制的阐明,对利用长雄野生稻改良亚洲栽培稻具有重要的借鉴意义。
课题组成员以长雄野生稻为供体、亚洲栽培稻籼稻品种RD23为受体及轮回亲本,通过连续的回交、表型选择和分子标记辅助选择,构建了携带不同杂种不育基因的近等基因系(BC6F10)。本研究在此基础上,将部分近等基因系与轮回亲本RD23杂交后自交,形成10个BC7F2定位群体,对定位群体进行花粉育性和小穗育性调查,使用SSR标记进行基因型分析。
主要结果如下:
1.用732个SSR分子标记检测渗入到近等基因系中的长雄野生稻DNA片段并确定其位置。
2.与表型调查相结合,用SSR分子标记初步定位各群体中的育性位点。在第6染色体短臂末端RM587附近定位到配子消除基因S1;在第6染色体长臂末端RM5814-RM176之间定位了一个新的雄配子不育基因S44(t);在第11染色体RM332-RM1124之间发现了一个新的雄配子不育QTLqHS11。
3.对各不育基因的遗传规律进行分析,S1和S44(t)的作用方式基本符合单位点孢子体-配子体互作模型,S44(t)对qHS11有上位性作用。
4.使用三个群体共2106个单株把S44(t)精细定位在RM20689-RM20695间约97.7kb的区域内。在这个区域中共有14个开放阅读框,功能预测结果显示有7个基因为可能的候选基因。
研究结果为认识杂种不育的遗传规律、有效地利用亚洲栽培稻近缘种中的有利基因提供了理论支持;精细定位结果则对从分子水平上揭示亚洲栽培稻与其近缘稻种——长雄野生稻种间不育性的生物学基础有重要的指导意义。