水稻雌性半不育突变体M21的细胞学研究和基因的初步定位

水稻雌配子的发育直接影响水稻的育性。由于雌配子败育的机理复杂,使得雌性不育的分子机理研究一直未取得突破性进展。本研究以EMS诱变获得的半不育突变体M21为研究材料,采用细胞学技术发现M21是由胚囊部分败育造成的。以M21//M21/N22回交群体BC1F1为作图群体全基因组分析,构建全长为2674.2 cM的遗传图谱,包含了189对SSR标记,平均遗传距离为14.1 cM;复合区间作图法(CIM)进行QTL定位,在第11号染色体检测到一个新的雌配子半不育QTL qPS-a,初定位在标记RM26761和RM26841之间,其贡献率为20.2%。本研究有助于进一步探究水稻雌性半不育的遗传机制。     

水稻不育系抽穗包颈性状的遗传研究

为了探讨水稻不育系抽穗包颈性状的遗传基础,且为选育不包颈或包颈轻的不育系提供依据,本研究利用W9593S(抽穗包颈轻)与培矮64S(抽穗包颈重)2个光温敏核不育系杂交、回交构建遗传群体,采用植物数量性状主基因+多基因混合遗传体系的6世代联合分离分析方法,剖析了水稻不育系抽穗包颈性状的遗传模型,并与F2群体QTL定位结果进行比较分析。结果表明:经分离分析,穗粒外露度、包颈长均表现为B-1模型(2对加性-显性-上位性主基因模型);包颈度、顶1节间长和剑叶鞘长的最适模型分别为D-4(1对负向完全显性主基因+加性-显性多基因遗传模型)、D-1(1对加性-显性主基因+加性-显性多基因遗传模型)和C-0模型(加性-显性-上位性多基因遗传模型)。对F2分离群体进行QTL定位,共检测到分别与穗粒外露度、包颈长、包颈度、顶1节间长和剑叶鞘长有关的25个QTL,分布于第1、第2、第4、第5、第6、第7和第12染色体上,表型贡献率变幅为2.85%~16.73%。其中位于第12染色体与SSR标记RM3331连锁的QTL以及位于第6染色体分别与SSR标记RM439和RM3765连锁的QTL均同时影响穗粒外露度、包颈长和包颈度3个性状,位于第4染色体分别与SSR标记RM255和RM3687连锁的QTL同时影响顶1节间长和剑叶鞘长2个性状,这5个QTL位点可能是调控不育系抽穗包颈性状的重要位点。QTL定位结果与6世代分离分析结果在某种程度上具有相似性,又不完全一致,可能与这两种方法依据的遗传群体不同以及数量性状受环境影响较大有关。     

光温敏核不育系Y58S群体育性转换临界温度的提纯研究

本研究选用光温敏核不育系Y58S生产用良种为材料,通过光温敏、温敏核不育水稻的繁殖和鉴定装置进行人工控温低温筛选。研究表明,群体中单株间育性转换的临界温度存在明显分离,随着筛选温度的降低和胁迫时间的延长,群体中仍保持稳定不育的单株减少,而育性恢复正常的单株急剧上升,说明群体中单株间对低温胁迫的耐受能力也存在差异。通过人工低温胁迫筛选可以有效地降低光温敏核不育系育性转换的临界温度和提高育性稳定性。     

水稻光温敏雄性核不育系45S不育基因的分子定位

水稻光温敏雄性核不育系45S的育性转换受光长和温度的互补作用调控。对45S（Oryza sativa L．ssp．indica）WC169组合的F2,BC1F1和F2和BC2F2进行不育基因的遗传分析,结果表明45S的育性是由1对隐性不育基因控制。利用SSR分子标记技术,结合BSA和RCA法,以45S与YC169的杂交F2和BC2F2作为分离群体,对不育基因进行定位,结果发现不育基因（暂命名为GTMS）位于RM6378和RM12847之间,遗传距离分别为8．5cM和8．2cM。     

水稻短光敏不育基因(rpms4)的遗传分析及初步定位

为了深入研究水稻短光敏不育基因,以D38S为母本,华占为父本构建了一个F_2分离群体,对短光敏不育基因控制的遗传规律进行分析。利用集团分离分析法(bulked segregant analysis, BSA)筛选多态性SSR标记,并在多态性标记附近增加标记引物筛选,将获得所有多态性SSR标记对含有248个单株的D38S×华占杂交得到F_2群体进行定位分析。D38S×华占的F_1代植株在南昌早季镜检花粉育性表现正常,自然结实率也正常。对248个F_2群体单株进行育性调查,统计短光可育株与短光不育株分离比,发现短光可育株与短光不育株数分离比符合3:1的分离比,因此可以推测D38S的短光敏不育性状遗传模式符合受1对隐性核基因控制模式。该研究利用集团分离分析法(BSA)从均匀覆盖水稻染色体基因组的3 600对SSR中筛选到7对与该不育基因连锁的标记。利用D38S×华占的F_2群体和7对SSR标记,将短光敏不育基因定位于水稻1号染色体,位于标记RM3442与RM6339之间,遗传图距均为1.2 cM,将该短光敏不育新基因命名为rpms4。本研究为进一步精细定位和克隆rpms4提供了科学依据。     

低温敏核不育系与光温敏核不育系杂交后代育性遗传的初步研究

go543S是低温诱导花粉不育的隐性核不育水稻,农垦58S是长日高温诱导花粉不育的隐性核不育水稻。为了研究诱导花粉不育条件相反的隐性不育基因之间的关系,用低温敏核不育水稻go543S与光温敏核不育水稻农垦58S以及由农垦58S衍生的光温敏核不育系7001S、培矮64S、长选3S配制4个杂种F₁,结果表明在自然长日高温、短日低温和不同人工光、温处理条件下杂交F₁的花粉均为不育,自交结实率为0,没有像go543S或农垦58S的育性转换期。分别用go543S、农垦58S作父本与杂种F₁回交,回交组合中像父本具有育性转换期的不育株的比例约50%,与杂种F₁一样的终生不育株约50%,符合隐性基因回交1∶1的分离比。     

水稻光温敏核不育基因tms5与pms3的互作效应

tms5与pms3是水稻的光温敏核不育基因,其功能位点已经明确,然而它们在两系不育系中的效应尚不清楚。本研究针对tms5与pms3基因功能位点,分别设计了功能标记AS-TMS5和CAPS-PMS3。经鉴定发现,这2个功能标记能准确区分不育、可育性状对应的隐性纯合、杂合和显性纯合3种基因型。利用AS-TMS5和CAPS-PMS3对培矮64S/9311、广占63S/湘恢47和粤光S/宁恢108的F_2群体单株的基因型及育性的关系分析发现,tms5基因是广占63S和粤光S控制光温敏不育性状的主效基因,而pms3基因在培矮64S和粤光S中并不能独立起作用,还需要与其他基因共同调控。进一步分析粤光S/宁恢108的F_(2:3)群体基因型与育性的关系,发现在粤光S/宁恢108背景下,携带pms3基因的株系几乎都表现可育,而携带tms5基因的株系在较高气温条件下表现不育,但育性转换温度可能较高;而携带tms5与pms3基因的株系育性转换温度比仅携带tms5基因的株系低,这为聚合2个基因选育不育性状稳定的光温敏不育系提供了思路和方法。     

利用F2和F3群体定位水稻粒形和千粒重QTL

水稻籽粒的粒长、粒宽和粒厚共同塑成了水稻粒形,并决定水稻籽粒的千粒重及外观品质,而千粒重是决定水稻产量三要素之一。本研究以籼型温敏核不育系广占63-4S为母本,以大粒籼稻TGMS29为父本杂交衍生的F2和F3群体,对影响水稻籽粒粒形和千粒重的数量性状位点(quantitative trait loci, QTL)进行定位。2014年和2015年检测到影响籽粒粒长的QTL 5个,粒宽QTL 8个,粒厚的QTL 4个,千粒重QTL 4个。其中,两年重复检测到2个粒长QTL,分别位于第1染色体RM1和RM490之间,可解释的表型变异为21.3%、22%,和第2染色体RM240和RM208之间,可解释的表型变异为12.8%、15.7%。两年均被检测到的粒宽QTL位于第3染色体RM251和RM571之间,可解释表型变异分别为53.60%、55.00%。两年均被检测到的千粒重QTL位于第1染色体RM220和RM1之间,可解释表型变异分别为15.1%、15.4%。这些QTLs的鉴定为稻米粒形和千粒重的遗传研究提供了帮助,也为稻米品质和产量的改良提供了宝贵的基因资源。     

一个新的水稻花粉半不育性位点的定位分析

利用一套以籼稻珍汕97B为背景的粳稻日本晴染色体片段代换系,鉴定发现1个半不育的代换系。全基因组基因型分析表明,该代换系仅含3个粳稻导入片段,而其他遗传背景与珍汕97B相同。在湖北武汉和海南分别种植其衍生的F₂和F₃分离群体,采用单标记分析和区间作图法分析花粉育性和小穗育性的数量性状位点(QTL),结果表明,该代换系的半不育性是第2染色体上的粳稻导入片段引起的,该片段RM262~RM475区间存在1个新的影响花粉育性的QTL,其贡献率为13.9%。研究结果将为进一步精细定位水稻育性QTL以及鉴定相关功能基因提供重要的试验基础。     

小麦温敏不育系SCT-1育性基因初步定位分析

为明确小麦温敏不育系SCT-1的育性调控基因数量及位点,本研究以组合SCT-1×B2183的F2群体为材料,选用SSR标记和分离群体分组分析法(BSA)筛选与育性相关的分子标记,用完备区间作图法对育性进行初步QTL定位分析。研究结果显示:在2B染色体上存在2个育性调控QTLs:Qwtms-saas-2B-1(位于Xgwm374-Xgwm388间,LOD值4.521)和Qwtms-saas-2B-2(位于Xgwm388-Xbarc101间,LOD值3.115),对表型的贡献率分别为7.649%和13.865%;在5D染色体上检测到1个主效QTL Qwtms-saas-5D-1(位于Xcfd26-Xcfd29间,LOD值11.101),其贡献率达28.093%。研究表明,Qwtms-saas-2B-1与Qwtms-saas-5D-1在成都和新都均能检测到,是育性调控较为可靠的位点。本研究初步定位小麦温敏不育系SCT-1在2B和5D上的育性调控QTLs,可为进一步精确定位奠定基础。