Genetic diversity of sources of sunflower pollen fertility restorer genes

The genetic diversity of the sunflower collection with respect to components of the CMS-Rf system is studied with the use of molecular markers specific for mitochondrial genes atp9 and orfH522 and well as SCAR markers closely linked with nuclear gene Rf1 (fertility restorer for CMS PET1).     

利用水稻重组自交系进行配合力遗传分析

以明恢63与B5和中国香稻构建的重组自交系为材料,结合分子标记辅助选择恢复基因(Rf3/Rf4)和B5来源的抗稻飞虱基因(Bph14/Bph15)共获得17个恢复系,分别与3个野败型细胞质雄性不育系杂交,采用NCⅡ遗传交配设计,分析了9个农艺性状的配合力、遗传力和相关关系。结果表明:除单株有效穗数外,其他性状的一般配合力均达极显著水平,生育期、每穗实粒数和结实率的特殊配合力差异达到极显著水平。9个性状加性效应占主导地位。大多数农艺性状受不育系影响比较大,仅株高和结实率受恢复系的影响较大。大多数农艺性状的广义遗传力和狭义遗传力均大于60%,仅单株有效穗数和单株产量性状的广义遗传力和狭义遗传力小于50%。单株产量的一般配合力与单株有效穗数、每穗实粒数和结实率的一般配合力呈显著或极显著正相关。播始历期、穗数、每穗总粒数、结实率和千粒重等性状的一般配合力与其表型值间的相关达到显著或极显著水平。     

水稻抗白叶枯病恢复系的分子育种

利用4类粳型亲籼系与携带有2个恢复基因Rf3、Rf4和4个抗白叶枯病基因Xa4、xa5、xa13和Xa21的品系构建回交群体，应用与目标基因紧密连锁的以PCR为基础的分子标记进行辅助选择（MAS）．在BC1F1选择到2个恢复基因和4个抗白叶枯病基因全杂合的植株19个．在BC1F2对19个当选株系进行MAS，共选择到28株至少含有4个纯合目标基因的单株，其中3个单株在6个目标基因座位上均带有纯合目标基因型．测交结果表明，选取的2个具6个纯合目标基因的单株对野败型细胞质雄性不育系有良好的恢复力．     

Mapping of Fertility Restoring Gene for Aegilops kotschyi Cytoplasmic Male Sterility in Wheat Using SSR Markers

LK783 was found to be a good fertility restorer for K-type male sterility of wheat. Microsatellite markers were employed to map the major restoring gene in LK783. Maintainer and restorer DNA pools were established using the extreme sterile and fertile plants among (KJ5418A//911289/LK783)F1 population,respectively. Seventy-nine sets of SSR primers were screened for polymorphism between the two pools, 6 of which were found polymorphic. Linkage analysis showed that Xgwm11, Xgwm18 , Xgwm264a and Xgwm273were linked to the restoring gene in LK783, while Xgwm11, Xgwm18 and Xgwm273 were co-segregated. The distance between the Rf gene in LK783 and the three co-segregated markers was 6.54±4.37 cM, the distance between Rf gene and Xgwm264a was 5.71±4.10 cM. The four SSR markers were located on chromosome 1BS by amplifying the DNA of nulli-tetrasomics and ditelosomics of CS with the 4 sets of primers, indicating that the major restoring gene in LK783 was located on 1BS, but the relative location of the gene was different from Rfv1, allelism of the two genes should be further investigated. The breeding for new fertility restorer lines of K-type cytoplasmic male sterility in wheat would be facilitated by using the four polymorphic markers.     

分子标记辅助构建同质同核近等基因恢复系L-Rf5

红莲型水稻恢复系9311中有2个红莲型恢复基因Rf5和Rf6,不育系YTA中有2个不育基因orfH79和orf216;为了研究2个恢复基因与2个不育基因之间的互作关系,将红莲型水稻不育系YTA与恢复系9311杂交,杂种后代再以YTA为轮回亲本回交8代;根据Rf5基因序列设计特异分子标记,并对L-Rf5进行检测,结合花粉镜检结果,筛选出只含Rf5的纯合株系,多代自交后其表型一致,说明纯合株系L-Rf5构建成功;对近等基因恢复系的不育基因orfH79和orf216的表达量进行分析,结果显示:L-Rf5中orfH79的表达量较YTA明显下降;纯合的L-Rf5比杂合的L-Rf5不育基因orfH79的表达量稍低;L-Rf5中orf216的表达量较YTA下降并不明显。同时克隆了YTA、9311、近等基因恢复系中Rf1B序列,发现它们之间没有差异。     

提高小麦T型雄性不育恢复基因Rf6雄配子的传递率

小伞山羊草 6U染色体与小麦 6A染色体易位系“2 114”(T6AL 6AS 6U)对T型雄性不育具有较高的恢复力 ,其恢复基因已被定名为Rf6。Rf6基因通过雌配子的传递率正常 ,而通过雄配子的传递率仅为 30 8% ,个中原因是外源的 6U染色体片段过长。柱穗山羊草杀配子染色体在小麦核背景中能够引起染色体断裂 ,产生缺失、易位等结构变异。鉴此 ,将 2 114与“中国春”小麦柱穗山羊草杀配子染色体二体添加系回交 ,从后代中选择到了可育株比例较高的株系。将这些株系与T型不育系测交 ,调查TCF2 群体育性分离表现 ,结果表明这些株系育性遗传表现不同于 2 114。“140 45”、“14136”两个F3 株系各含有 1对Rf6基因 ,其雄配子传递率正常 ,并且保持了 2 114原有的恢复力 ;而“140 2 0”、“140 44”和“140 88”3个F3 株系各含有两对Rf6基因 ,其中 140 2 0和 140 88两个F3 株系的第二对Rf6基因恢复力较低。产生变异的原因 ,可能与杀配子染色体引起外源染色体片段结构变异有关     

玉米C型胞质不育恢复主基因SSR标记

 通过对恢复系凤可 １、Ａ６１９与 Ｃｍｓ－Ｃ２３７、Ｃｍｓ－ＣＭｏ１７组配的 Ｆ２和 ＢＣ１分离群体的研究结果表明：凤可 １有两对重叠恢复基因 Ｒｆ４和Ｒｆ５。用微卫星标记（ＳＳＲ）将凤可１中的恢复主基因Ｒｆ５定位在第 ５染色体长臂上，与引物 ｂｎｌｇ１７１１、ｂｎｌｇ１３４６和 ｐｈｉ０５８紧密连锁，距 ３个引物的遗传距离分别为 ７．５１ｃＭ、１．６８ｃＭ、９．８７ｃＭ；恢复主基因 Ｒｆ４与第８染色体短臂上的引物ｂｎｌｇ２３０７连锁。     

甘蓝型油菜显性核不育纯合两型系“HY15AB”的选育

以甘蓝型油菜双低品种“沪油15”为轮回亲本,分别以显性核不育性的Ms不育基因和nf恢复基因为目标基因,通过杂交和回交,将目标基因导入双低品种“沪油15”。通过复交将Ms不育基因和可恢复基因融入同一群体,然后采用自交、兄妹交和测交等育种手段,获得育性分离比例为3：1的自交后代,其基因型为1MsMsrfrf：2MsMsRfrf：1MsMsRfRf,最后从该群体配置兄妹交组合,育性分离比例符合1：1的兄妹交后代就是经回交转育的双低纯合两型系“HY15AB”,其基因型分别为MsMsRfrf和MsMsrfrf。     

滇—型和BT型杂交稻育性遗传和不育机理研究

 以花粉可育率为主要遗传指标,对滇一型和BT型“三系”以及杂种F₁、F₂、BC₁和AF₁(不×[保×恢])等世代的育性进行了观察分析。结果表明:滇一型和BT型不育系花粉败育以染败为主。二者不育系的不育基因和恢复系的恢复基因两两相互等位。供试材料有部分杂交组合表现为一对育性核基因与细胞质基因共同控制的遗传,而另一部分杂交组合表现为两对育性核基因与细胞质基因共同控制的遗传。恢复基因(R₁、R₂)的作用有强弱之分,并表现明显的加性效应。据此初步认为:粳型杂交水稻的育性基因型因组合不同而不尽相同,同一不育系或恢复系在不同的组合中可能表现不同的育性基因型。     

棉花细胞质雄性不育系育性恢复的遗传基础＊Ⅰ．恢复基因及其遗传效应

我国７个棉花细胞质雄性不育系的育性恢复受２个独立遗传的恢复基因控制。笔者建议把它们定名为Ｒｆ１和Ｒｆ２；Ｒｆ１为完全显性，Ｒｆ２为部分显性；Ｒｆ１的恢复效应大于Ｒｆ２。不育株的基因型为Ｓ（ｒｆ１ｒｆ１ｒｆ２ｒｆ２）和Ｓ（ｒｆ１ｒｆ１Ｒｆ２ｒｆ２），可育株的基因型为Ｓ（Ｒｆ１－Ｒｆ２－）、Ｓ（Ｒｆ１－ｒｆ２ｒｆ２）和Ｓ（ｒｆ１ｒｆ１Ｒｆ２Ｒｆ２）。经育性基因的等位性测验，可将７个不育系分为两类：第一类是湘远４－Ａ、中１２Ａ和显无Ａ，在２个育性恢复基因位点上与引自美国的哈克尼西棉细胞质雄性不育系ＤＥＳ－ＨＡＭＳ２７７的２个育性恢复基因Ｒｆ１和Ｒｆ２等位且性质相同；第二类是１０４－７Ａ、ＮＭ－１Ａ、ＮＭ－２Ａ和ＮＭ－３Ａ不育系，在ｒｆ１位点上有一个复等位基因ｒｆｍ１，杂合等位基因ｒｆ１ｒｆｍ１的不育效应大于纯合态ｒｆ１ｒｆ１或ｒｆｍ１ｒｆｍ１的效应，即ｒｆ１ｒｆｍ１对Ｒｆ２－起隐性上位作用，从而使等位性测验群体中的不育株比例有所上升     

Significant association of the novel Rf4-targeted SNP marker with the restorer for WA-CMS in different rice backgrounds and its utilization in molecular screening

In the rice cytoplasmic-genetic male sterility(CMS) system,the combination of a CMS line,maintainer line and restorer line carrying the restorer gene to restore fertility,is indispensable for the development of hybrids. However,the process of screening for the trait of fertility restoration is laborious and time-consuming. In the present study,we analyzed the nucleotide sequence of the Rf4 gene,which is the major locus controlling fertility restoration,to identify allele-specific variation. A single nucleotide polymorphism(SNP) A/C at +474 in the coding sequence(CDS) was found to be capable of strictly distinguishing groups of alleles Rf4(A) and rf4(C). Using KASP genotyping,this valuable SNP was converted to an allele-specific PCR marker. We evaluated and validated the marker among three-line parents with different backgrounds,and the results revealed a complete correlation between SNP alleles and the fertility restoration phenotype. Molecular screening was subsequently carried out for the presence of alleles of Rf4 and Rf3 among 328 diverse rice cultivars with worldwide distribution. The results demonstrate that this SNP marker could be the optimal choice for the molecular identification of potential restorers.     

甘蓝型油菜polCMS育性恢复位点的全基因组关联分析

【目的】甘蓝型油菜波里马细胞质雄性不育(pol CMS)在中国已被广泛应用于杂交种育种,其育性恢复程度表现出受1对主效基因的控制,并受微效修饰基因的影响。通过全基因组关联分析方法挖掘育性恢复位点,并对候选基因进行比较分析。【方法】通过芸薹属60K SNP芯片对308份甘蓝型油菜自然群体进行基因型分型,并用pol CMS系301A作母本,与上述材料分别进行杂交得到308份F1,每份F-_1分别于2013年和2014年进行种植,每年2次重复,于始花期根据花粉育性和花蕊发育情况调查F1植株的育性等级,同时对测交父本自然群体进行群体结构分析和亲缘关系评估,并结合测交父本的基因型分型结果和F_1的育性等级进行全基因组关联分析(GWAS)。从GWAS分析中显著的SNP左右100 kb区间或与显著SNP处于同一单体型块(R~20.5)的区间内预测候选基因,并对候选基因进行QTL比较分析和单体型或等位基因的效应分析。【结果】方差分析结果显示,两年F_1的育性等级存在显著差异(P0.01),但相关分析发现,两年的育性等级存在显著的正相关(r=0.52,P0.001)。群体结构分析显示,所有测交父本被分为3个亚群(冬性、春性和半冬性),亲缘关系分析发现,任何2个材料之间平均亲缘关系值为0.072,73%的任意材料间亲缘关系值小于0.1,其中,约53%的材料亲缘关系值为0。GWAS分析共检测到13个与育性恢复程度显著关联的SNP,构成了6个候选区间,分别位于A01、A09、C03、C06和C08 5条染色体上,单个SNP解释的表型变异介于2.53%—9.96%。从中共预测到6个与育性恢复位点相关的候选基因,其中4个编码的蛋白含有恢复基因特有的PPR保守基序。共线性分析发现,4个候选基因中的2个(Bna A09g46700D和Bna C08g40710D)位于A09和C08染色体部分同源区间,且与已克隆的pol CMS育性恢复位点ORF2同源。另外2个新鉴定到的候选基因(Bna C03g45840D和Bna C06g13000D)连锁的SNP等位基因或单体型变化都与育性等级显著相关(P0.001)。【结论】通过GWAS分析鉴定到多个与油菜育性恢复有关的候选基因,开发基于与这些基因连锁位点或SNP的功能标记将有助于对该不育系统进行恢复系和保持系的筛选。     

籼稻骨干亲本稻瘟病抗性基因Pi-b的检测

检测籼稻骨干亲本的稻瘟病抗性基因Pi-b,以期为抗病育种提供适合的亲本。以92份骨干亲本为材料,采用功能基因分子标记检测92份骨干亲本的Pi-b基因。结果表明,92份供试材料中,19份携带Pi-b基因,占供试材料20.65%。Pi-b基因在恢复系和不育系中的分布存在差异,81份恢复系中有19份携带该基因,占23.46%,11份不育系中没有检测到Pi-b基因,恢复系携带Pi-b基因比例远高于不育系。Pi-b基因在各稻区的材料都有分布,来自福建三明市、四川省、陕西省和湖南岳阳市农业科学研究所的材料分别有1份、9份、7份和1份携带Pi-b基因。     

大豆M型质核互作雄性不育恢复基因的遗传研究

用M型质核互作雄性不育系W931A(A)、同型保持系W931B(B)及3个地理来源不同的恢复系WR99032(R1)、WR0088(R2)、WR0108(R3)及其测交后代群体F1(A×B)、F2、BC1a(A×F1)、BC1b(F1×B)、F1a[A×(恢复系×恢复系)F1]、F1b[(恢复系×恢复系)F1×B]作为试验材料,以花粉育性和植株育性指标对不育系的育性恢复特性进行了初步分析.结果表明:大豆M型质核互作雄性不育系属配子体不育,3个不同来源恢复系的育性恢复受一对显性主效恢复基因控制,可能还存在微效修饰基因;3个恢复系的细胞质均为可育细胞质;恢复系R1与R2、R3的恢复基因呈非等位性,恢复系R2与R3的恢复基因呈等位性.     

甘蓝型油菜CMS不育系L160A的遗传分析

对新近选育的甘蓝型油菜CMS不育系L160A育性的遗传特点,L160A与pol细胞质不育系和陕2A不育系的关系以及L160A的恢复系L160R-1与恢复系L17C,湖南花叶恢,垦C1恢复基因的等位性进行了分析,结果表明：L160A不育性的遗传由一对隐性基因控制,同时受到其他微效基因的修饰;其恢保关系与pol细胞质不育系L17A,湘矮A和不育系陕2A是一致的,L160A的恢复系L160R-1与L17A的恢复系L17C和湘矮A的恢复系湖南花叶恢的恢复基因是等位的,而与陕2A的恢复系垦C1的恢复基因是否具有等位性,还有待于进一步从分子生物学的角度利用分子标记进行研究。     

棉花胞质不育恢复系2152R恢复基因分子标记的筛选

以棉花细胞质雄性不育系547A与恢复系2152R杂交获得的后代F2分离群体的293个单株为试材,进行遗传分析并利用SSR、STS标记技术筛选与育性恢复基因紧密连锁的分子标记.田间调查结果显示,恢复基因在F2群体的分离比例符合3∶1,证明恢复基因为一对显性基因.同时,共获得4个SSR标记和1个STS标记与恢复基因连锁,这...     

2个育性恢复基因Rf1a和Rf1b在红莲型水稻中的表达量分析

[目的]探究红莲型水稻细胞质雄性不育(CMS)与不同恢复基因之间的作用模式。[方法]利用特异性引物结合荧光定量PCR技术,在红莲型水稻近等恢复基因系L-Rf5、L-Rf6,恢复系9311和不育系粤泰A(YTA)中检测2个包台型恢复基因Rf1a和Rf1b的表达量。[结果]Rf1a在L-Rf5、L-Rf6、9311中都能表达,而Rf1b只能在部分材料或部分组织中表达。对同一时期二者的表达量分析发现,L-Rf5和9311的相同组织中Rf1a表达水平显著高于Rf1b,L-Rf6叶片中Rf1a的表达量则低于Rf1b。[结论]该研究结果对研究红莲型恢复系的遗传多样性具有一定的参考价值。     

Characterization of Zm26Sub5 and Its Potential Roles in Regulating Pollen Fertility of S-CMS in Maize

Mitochondrial orf355-orf77 and the nuclear fertility restorer locus Rf3/rf3 mutually control the fertility of male gametes inCMS-S in maize (Zea maya L.). A fragment of gene Zm26Sub5 was identified through cDNA-AFLP from a set of Rf3/rf3near-isogenie lines in a previous study. In the present study, real-time PCR analysis revealed that Zm26Sub5 expression levels were much higher in pollen of S-MoI7Rf3Rf3 than in pollen of S-Mo 17rf3rf3, and also higher than in fresh leaves, mature leaves, and roots of both S-Mo 17Rf3Rf3 and S-Mo 17rf3rf3. In silico cloning of full-length cDNA was successfully implemented.Gene Zm26Sub5 was 1451 bp in size, of which 1329 bp encoded a protein with 443 amino acids. The structure of this genewas analyzed by comparing its full length cDNA to homologous genomie DNA sequence (GenBank accession: Ac209463.3).Subsequent sequence analysis led to sub cellular localization of protein ZM26SUB5, and construction of a phylogenetic tree.In silico mapping indicated that Zm26Sub5 was located on chromosome 5 and closed to a reported starch-filled pollen ratio QTL. ZM26SUBS, therefore might have potential roles in repressing mitochondrial PCD which is associated with sterile activity in pollen in S-type cytoplasm.     

高粱A_2细胞质雄性不育恢复基因的SSR标记分析

用SSR(Short Sequence Repeat,短序列重复)分子标记技术对高粱A2细胞质雄性不育(CMS)恢复基因进行了分析,结果表明对A2CMS的育性恢复表现为基因多位点的独立作用。在三个高粱杂交组合A2V4×1383-2、A2V4×晋粱5号和A2Tx622×晋粱5号中,至少有3个不同的基因位点与A2CMS的育性恢复有关。恢复系核基因组中只要有一个显性位点的存在,与线粒体基因相互作用,便能够使育性得到恢复。SSR标记分析发现,在A2Tx622×晋粱5号和A2V4×晋粱5号的F2群体中,分别找到标记Xtxp65和Xtxp141与育性共分离,标记与恢复基因位点的遗传距离分别为9.1 cM和13.4 cM,分别位于高粱5号(SBI-05)和10号染色体(SBI-10)上。     

玉米CMS-S恢复基因Rf3近等基因系的蛋白质分析

 【目的】Rf3是玉米CMS-S型不育系两个以上恢复基因中的标准基因，对其进行分子生物学研究意义很大。【方法】利用自主创建的Rf3近等基因系不育群体（Ps）和可育恢复系群体（Pf）为试材，采用改进的双向（二维）聚丙烯酰胺凝胶电泳（2D-PAGE）技术，对苗期、成株期叶片细胞总蛋白进行分析。【结果】分离到在Pf遗传背景下分子量为25.2 kD，等电点为5.0的特异蛋白质RRPⅡ，优化了2D-PAGE技术。【结论】该特异蛋白质点的出现与消失可能与玉米CMS-S的育性恢复有一定关系，对其纯化分离将为Rf3基因的克隆奠定基础和进一步了解玉米质核互作不育表达模式的分子机制。结合本研究，文章还讨论了采用2D-PAGE技术在玉米分子生物学研究中的优化以及基因组学与蛋白组学研究的衔接。