水稻雄性不育突变体oss125的遗传分析及基因定位

【目的】对水稻甲磺酸乙酯（EMS）诱变产生的雄性不育突变体oss125进行遗传分析,并利用改进的MutMap方法克隆突变基因,为进一步探讨该基因功能及在农业生产上的应用奠定基础。【方法】用化学诱变剂EMS处理籼稻品种黄华占,通过观察表型,从突变体库中筛选出一株雄性不育突变体,记为oss125。将oss125与野生型黄华占进行杂交,调查F₁的育性和F_{2^{群体的育性分离情况。随机挑取F}2}中30个雄性不育表型的株系,提取DNA后等量混合形成DNA池,采用Illumina Hiseq 2000进行高通量测序。利用改进的MutMap方法分析测序数据获得候选突变位点,并进一步采用高分辨率溶解（HRM）方法确定突变基因与不育表型的连锁关系。对候选基因进行序列分析,同时利用RT-PCR分析该候选基因的表达模式。【结果】oss125突变体在营养生长期表型与野生型黄华占相同,进入生殖生长后,花粉经1% I₂-KI染色显示,以碘败为主（85%）,15%能正常染色,但植株表现为完全雄性不育。oss125作为花粉受体与野生型黄华占杂交能够正常结实,F₁表现为可育,F₂群体的可育植株与不育植株分离比为3﹕1,表明雄性不育表型由1对隐性核基因控制。利用改进的MutMap方法分析突变体测序数据,得到4个候选位点,其中3个位于基因间区,1个位于OsRPA1a的第二个外显子区,编码区A663位点突变为C,导致其编码的氨基酸从谷氨酰胺（Q）突变成脯氨酸（P）,HRM分析显示该突变与雄性不育性状紧密连锁。【结论】OsRPA1a是控制突变体oss125表型的基因,OsRPA1a编码区A663位点突变为C,导致花粉发育异常,植株表现为雄性全不育,但雌性发育正常。OsRPA1a参与水稻雄配子和雌配子发育过程,为水稻减数分裂和体细胞DNA修复所必需。前人报道OsRPA1a的T-DNA插入突变体表现为雌性全不育而雄性半不育,但oss125突变体表现为雄性全不育而雌性可育,说明该基因控制雄性发育和雌性发育的功能可能分布在蛋白质的不同区域,oss125突变体中的OsRPA1a点突变可能坐落于雄性发育功能区,不影响雌性发育功能。     

水稻温敏雄性核不育基因tms5功能分子标记的开发与应用

在水稻的杂种优势利用中,两系法因为不需要保持系、不育系,育性由单一核基因控制、配组不受恢保关系制约等优点而更受青睐。tms5类型的两系不育系在目前的两系杂交稻中占有绝对主导的地位,针对该基因的功能分子标记辅助育种将为两系法的应用提供一个更加准确和高效的方法。本研究将tms5基因的功能变异开发成基于高分辨率熔解曲线分析(high resolution melting analysis,HRM)检测的特异性分子标记,并对各种类型亲本进行了HRM分型检测及测序验证。结果表明,该标记能够准确区分tms5基因的各种功能变异,且与测序结果完全吻合。将各种变异亲本与突变体‘广占63S’杂交,并用所开发的功能分子标记对其相应的后代植株进行检测,发现该标记能够很好地区分各种类型亲本与突变体的F1代个体及后续的BC1F1和BC3F2代植株。因此,所开发的功能性分子标记可以用于tms5基因的资源鉴定和分子标记辅助改良,从而为两系不育系的准确高效分子育种提供技术支持。