滇型水稻细胞质雄性不育恢复基因Rf-D1(t)克隆与遗传特性分析

CMS/Rf测交F1结实率与花粉可育率检测表明,Ansanbyeo和南34对三种不同细胞质来源的粳稻不育系(CMS-DT1,CMS-BT和CMS-HL)都有较强的恢复力.根据已公布的水稻基因组序列,在水稻恢复基因定位区段内设计引物,确定出一对与两个滇型CMS的恢复系Ansanbyeo和南34恢复基因紧密连锁的分子标记引物M43804和M43558,首次克隆了滇型恢复基因Rf-D1(t),编码16个PPR蛋白.序列比对表明,该基因与BT型恢复基因Rf-1相似度达99%,两个恢复基因之间在ORF区仅存在一个碱基差异,即Rf-D1(t)第1 149 bp位的A变成Rf-1的C,并产生一个氨基酸的改编即K(赖氨酸)变成N(天冬酰胺).该差异处于一个PPR结构域中,暗示该氨基酸是恢复基因的关键位点之一,它的改变可能影响对水稻CMS育性恢复力的变化.     

Rf-1位点CAPS标记对水稻不同胞质雄性不育育性恢复系的关系分析

水稻育性恢复基因Rf-1是目前水稻上克隆的唯一恢复基因.通过位于Rf-1位点的两个特异性CAPS(cleavable amplified polymorphic sequences)标记对滇I型、野败型、红莲型及BT型恢复系基因型分析,发现这四种不同胞质的恢复系在Rf-1位点具有相同的带型,滇I型的两个保持系具有不同的带型.结果表明这四种不同胞质系统的恢复系均具有Rf-1基因.该结论与从恢复系选育的系谱分析的结果相一致的.     

滇型杂交水稻恢复系Rf1基因功能丢失现象及其突变体特性鉴定

本研究通过对优质丰产滇型杂交粳稻‘滇禾优34’杂种F1群体中不育株进行分类调查,结合骨干恢复系‘南34’及其Rf1恢复基因功能丢失突变体基本农艺性状和生物信息学分析,初步探明恢复系恢复基因功能丢失的现象和成因。结果表明,‘南34’的自然突变致使恢复基因Rf1功能丧失是导致‘滇禾优34’杂种F1群体出现不育株(两年占比分别为0.26%和0.79%)的主要因素;‘南34’野生型的结实率相对于其突变体无明显差异,在花粉育性、株高、穗长、粒长性状上野生型略高于突变体,在粒宽性状上突变体略大于野生型。通过克隆恢复系‘南34’野生型及突变体的Rf1位点,测序比对后发现在其ORF区域突变体相对于野生型缺失一段长为574 bp的序列,使其无法编码一些PPR蛋白,该序列的缺失可能导致恢复功能丧失。该研究结果为水稻三系育种和应用中恢复基因遗传变异机制的解析奠定理论基础。     

海拔及细胞质背景对水稻分离群体Rf-1位点基因型频率的影响

水稻的演化及水稻细胞质雄性不育育性恢复基因的种质分布与地理分布关系密切。Rf-1是水稻克隆唯一的育性恢复基因。为研究海拔和籼粳细胞质因素对水稻分离群体的Rf-1位点基因型频率的效应,本研究用两个云南高海拔地方粳稻品种与具籼稻细胞质和恢复基因的偏粳品系南34正反交,在4个海拔点种植F1与育性稳定的不育系测交获得测交群体,并自交产生F2群体;同时在室内将经17℃和14℃温度处理正处于开花期的F1稻穗与不育系授粉获得测交群体。然后对分离群体用位于Rf-1位点的PCR标记M45461进行基因型频率分析。结果显示:在总的25分离群体中,有11个具有由南34提供籼稻细胞质,14具有由云南高海拔粳稻提供的粳稻细胞质;在所有分离群体中,14个发生遗传偏分离。在14个以粳稻细胞质为背景分离群体中仅有4个发生遗传偏分离,但在11个具有由南34提供的籼稻细胞质背景的分离群体中有10个发生遗传偏离,而且都偏向南34,偏向南34基因型的频率基本是随海拔的升高而增加。结果说明海拔、温度和细胞质背景均对分离群体Rf-1位点的基因型频率具有影响,而且达到显著或极显著水平;细胞质背景对雄配子在Rf-1位点的基因型具极大的选择效应。本研究可为探讨水稻恢复基因与水稻生态适应性的关系及恢复基因与水稻的分化关系提供理论参考。     

甘蓝型油菜BnPPR636及其启动子的克隆与表达分析

PPR蛋白对植物的生长发育、逆境抗性以及育性具有重要的调节作用。本研究根据氨基酸序列的保守性,利用CODEHOP方法,通过简并引物扩增甘蓝型油菜基因组DNA,得到PPR基因片段。结合RACE技术,在甘蓝型油菜品系120中扩增得到了PPR基因cDNA的全长序列。分析发现该PPR基因编码一个含636个氨基酸的蛋白质,具有11个PPR基序,不含有内含子,具有典型的PPR基因特征,命名为BnPPR636。Blast比对发现,BnPPR636与白菜P2克隆的一个未知蛋白的氨基酸序列一致性最高,达到75%。RT-PCR分析表明,BnPPR636在花中的表达量最高,在根与角果中的表达量次之,叶和茎中较低。进化树分析表明,BnPPR636蛋白与其他植物中和CMS育性恢复有关的PPR蛋白序列的一致性较高。以基因组DNA为模板,利用染色体步移技术,得到了BnPPR636基因起始密码子上游1145bp的DNA片段。经生物信息学软件分析表明,该序列具有典型的启动子序列特征,并含有许多相关的顺式作用元件,可能参与调节花和根的发育。     

植物细胞质雄性不育恢复基因的克隆研究进展

细胞质雄性不育的恢复涉及线粒体基因组中的不育基因与核编码的育性恢复基因的相互作用,而恢复基因与CMS相关基因相互作用机理的最终阐明,有赖于Rf基因的分离与克隆.本文综述了目前已克隆的植物Rf基因,这些基因主要包括玉米的Rf 2基因、矮牵牛的Rf基因、萝卜的Rfo和Rfk 1基因以及水稻的Rf-1基因等.     

滇1型杂交水稻质核雄性不育恢复基因的研究

用混合品系分析方法(BLA)，在滇1型杂交水稻的保持系和恢复系中的DNA各取20个样混合，对OSR—33引物进行筛选，结果发现OSR—33引物在保持系和恢复系中有遗传差异。然后又用这对引物分别对保持系和恢复系的单株DNA样品进行扩增。另外，用滇1型杂交粳稻的保持系和恢复系与不育系进行测交，杂种F1花粉的育性经1％的I—KI染色。用扩增出的带型与F1花粉的育性进行相关分析，结果表明扩增出带型与花粉的育性呈显著正相关，两种带型对应的花粉可育率均值经t测验差异极显著，表明OSR—33标记与滇1型细胞质雄性不育育性恢复基因连锁，由于OSR—33引物是设计在第10染色体长臂的中部，所以，滇1型细胞质雄性不育育性恢复的一个基因可初步定位于第10染色体长臂的中部。     

滇Ⅰ型粳稻不育系花粉败育状况分类研究

对供试的114个滇I型粳稻不育系花粉镜检，结果表明：滇I型不育系的大部分材料中均有染败花粉粒，但染败花粉粒所占比率因保持系来源的不同而有差异。其中有23份材料的花粉粒全部为圆败和碘败，这些材料以圈败花粉粒所占的比率较大，圆败花粉率占50％以上的有16份，占无染败花粉材料的69．56％，滇I型不育系中未发现全部为碘败花粉的材料。用败育程度较高(花粉粒全部为圆败和碘败)的不育系材料分别与南29和南34测交，杂交组合育性均可恢复，南29和南34对败育程度较高的滇I型不育系仍具有恢复力。     

来源不同的恢复系对滇Ⅰ型不育系恢复力的探讨

通过调查云南农业大学自育的恢复系南34和分别从上海、辽宁引进的恢复系沪R 378、C418与9个滇Ⅰ型不育系杂交共27个杂种F1的育性,以比较三个恢复系对滇Ⅰ型不育系的恢复力.结果表明:恢复系南34对滇Ⅰ型不育系恢复力强.可在生产上广泛应用;沪R378和C418对滇Ⅰ型不育系具有一定的恢复能力,在生产上可有选择的使用,组配的杂种F1应进行生态适应性和抗性鉴定后,才能应用于生产.     

恢复系南34恢复谱、恢复力、恢复性的初步研究

通过恢复系南34与35个滇Ⅰ型不育系组配的35个滇型杂交粳稻新组合在不同海拔种植试验，结果表明：恢复系南34对滇Ⅰ型不育系的恢复谱广、恢复力强、恢复性稳定。     

一个位于水稻Rf-1基因的InDel标记遗传分离对海拔和细胞质的响应

水稻细胞质雄性不育育性恢复基因仪存在于适于热带亚热带气候条件的野生稻和籼稻中,不存在适于气候冷凉广泛生长在温带气候条件的粳稻种质资源中.为研究恢复基因与温度适应性的关系,选用来自云南2650 m高海拔的地方粳稻老品种小麻谷(基因型为 rf/rf)与具有籼稻细胞质背景的杂交粳稻恢复系南34(基因型为Rf/Rf)进行正反交...     

云南地方老品种水稻中恢复基因位点遗传差异分析

目前生产上使用的水稻恢复系之间的遗传基础过于狭窄,应积极开发水稻新恢复系的选育工作。云南地理气候条件特殊,地方老品种资源丰富,是筛选新恢复系的理想材料。以61份云南地方老品种水稻资源为父本,通过测交筛选到6份可以恢复野败型不育系的品种。再利用5对特异引物,对这6份恢复材料和7份恢复系的恢复基因位点遗传差异进行分析。结果表明：5对特异引物对6份恢复材料的扩增结果各不一样,而与对照恢复系仅有2.8 kb的一条扩增带型一致。说明云南地方老品种水稻中蕴藏的恢复基因与目前生产上应用的恢复基因的亲缘关系较远。从云南地方老品种水稻中发掘利用新型恢复基因和资源,是突破水稻恢复基因遗传基础狭窄、筛选新质源恢复系的一种有效策略。     

滇一型杂交粳稻恢复基因的分子鉴定研究

用位于水稻第10染色体的微卫星标记OSR33、RM228对285份滇型材料进行恢复基因的分子鉴定研究，结果表明：①OSR33、RM228标记的基因型依材料的不同而出现分子量不同的带型，且带型与材料有关；②OSR33和RM228鉴定材料的准确率分别为96％和90％；OSR33、RM228标记的基因型值与黑染花粉率极显著正相关，可用于鉴别恢复系；③用Mapmaker／QTL软件分析供试材料的表现型，在OSR33、RM228之间，探测到1个与育性恢复有关的主效QTL，可解释83．2％的表型变异，与OSR33和RM228的遗传距离分别为3．3cM和7．0cM。     

野败型育性恢复基因在AA基因组野生稻中的分布与遗传

分析了野败型恢复基因在AA基因组野生稻的分布。结果表明：（1）在31份野生稻中，有16份含有恢复基因，分布频率达51.6%。（2）6个AA基因组野生稻种中有4个种存在恢复基因，但主要集中于O. rufipogon和O. nivara。（3）在所鉴定的16份野生稻恢复系中，对野败型花粉育性恢复力大于80%和50%～80%的各6份，小于50%的4份；强恢复     

滇型杂交水稻亲本与杂交后代的性状遗传相关分析

选用7种不同细胞质源滇型不育系与滇一型保持系及恢复系各5个材料进行杂交,对70个杂交组合的剑叶穗颈夹角、剑叶长宽比、株高、穗长及穗总粒数这5个性状进行分析。试验结果表明,滇型杂交水稻在剑叶长宽比、株高、穗长及穗总粒数等性状的表现主要受不育系母本的影响,在组配滇型杂交稻时考虑不育系多项农艺性状的表现显得尤为重要。     

Inheritance of root traits and phosphorus uptake in common bean (Phaseolus vulgaris L.) under limited soil phosphorus supply

Heterosis is an important way to improve yield and quality for many crops. Hybrid rice and hybrid maize contributed to enhanced productivity which is essential to supply enough food for the increasing world population. The success of hybrid rice in China has led to a continuous interest in hybrid wheat, even when most research on hybrid wheat has been discontinued in other countries for various reasons including low heterosis and high seed production costs. The Timopheevii cytoplasmic male sterile system is ideal for producing hybrid wheat seeds when fertility restoration lines with strong fertility restoration ability are available. To develop PCR-based molecular markers for use in marker-assisted selection of fertility restorer lines, two F₂ populations derived from crosses R18/ND36 and R9034/ND36 were used to map fertility restoration genes in the two elite fertility restorer lines (R-lines) R18 and R9034. Over 678 SSR markers were analyzed, and markers closely linked to fertility restoration genes were identified. Using SSR markers, a major fertility restoration gene, Rf3, was located on the 1B chromosome in both populations. This gene was partially dominant in conferring fertility restoration in the two restorer lines. SSR markers Xbarc207, Xgwm131, and Xbarc61 are close to this gene. These markers may be useful in marker-assisted selection of new restorer lines with T. timopheevii cytoplasm. Two minor QTL conferring fertility restoration were also identified on chromosomes 5A (in R18) and 7D (in R9034) in two R-lines.     

水稻优良恢复系明恢63两个恢复基因恢复力的单独评价

野败型细胞质雄性不育系统是选配杂交稻组合广泛应用的主要不育细胞质资源，野败型细胞质雄性不育的育性恢复能力由两个恢复基因控制。以前的研究表明，明恢63具有2个恢复基因Rf3和Rf(μ)，分别位于第1和第10染色体上。为了分别准确估计这两个恢复基因的遗传效应，根据分子标记基因型，从珍汕97／明恢63衍生的241个F9重组自交系群体中选择两个自交系R124和R1183，它们分别含有单个恢复基因Rf3和Rf(M)，将R124和R1183与珍汕97A杂交，分别得到F1A和F1B，再自交得到F2A和F2B。在武汉和海南分别考察F1的育性，F1A的自然结实率海南和武汉分别为53．4％和60．2％，F1B的自然结实率海南和武汉分别为70．5％和75．7％。而珍汕97A／明恢63的杂种汕优63结实率为81．4％。F2A和F2B群体育性分离均符合1个主基因1：3的孟德尔期望分离比，表明，R124和R1183分别只含有一个恢复基因Rf3和Rf(M)。Rf(M)的效应较大，恢复力强，它单独几乎可以使育性恢复正常。利用标记辅助选择方法，转移两个恢复基因可以快速选育优良恢复系。     

新质源CMS-FA杂交稻系统的亲本资源筛选

用新质源雄性不育系金农1A(CMS-FA)作母本, 分别与来自10个国家和国内13个省份的220个水稻品种组配成杂交种, 考察F₁代的花粉染色率、套袋结实率和自然结实率。在F₁代中, 当这3项育性指标均≤10%时, 显示父本品种具有雄性不育保持能力, 因而将其划分为保持系资源; 当3项育性指标均≥80%时, 显示父本品种具有雄性不育恢复能力, 将其划分为恢复系资源; 此外的其他父本品种, 即3项育性指标中任何一项指标>10%或<80%, 既不能作为保持系, 也不能作为恢复系, 被划分为非杂交稻亲本资源。在220个水稻品种中, 可作为金农1A保持系的有122个, 占55.5%; 未发现恢复系亲本; 非杂交稻亲本品种有98个, 占44.5%。CMS-FA型的杂交稻亲本资源利用率为55.5%。对照野败型不育系珍汕97A(CMS-WA)的保持系亲本品种有44个, 占20.0%; 恢复系亲本品种42个, 占19.1%; 非杂交稻亲本品种134个, 占60.9%。CMS-WA型的杂交稻亲本资源利用率为39.1%。CMS-FA系统比CMS-WA系统的亲本稻种资源利用率高16.4个百分点, 尤其是保持系资源利用率高35.5个百分点(近1.8倍)。国外品种的育性普遍低于国内品种。     

水稻广亲和广谱型恢复系SWR78的选育

利用野败（WA）型、红莲（HL）型、包台（BT型）3种细胞质的同核异质粳稻广亲和不育系苏秋A与19个籼、粳恢复系测交,筛选出对以上3种细胞质不育系均具正常恢复力的广谱型恢复系6078。通过回交,将广亲和品种Lemont的广亲和基因导入6078,育成广亲和广谱型恢复系SWR78。经测交鉴定,SWR78对WA型、印水（ID）型、HL型、BT型4种细胞质的10个籼、粳不育系均具正常恢复力。