我国成功分离出控制籼粳稻杂种育性的广亲和基因

如何克服籼稻和粳稻杂种育性下降、结实率很低问题,是水稻育种家们几十年来一直探索的难题。中国科学院院士、华中农业大学教授张启发领衔的研究团队在这一领域取得重大进展,发现并成功分离克隆一个控制水稻籼粳杂种育性和广亲和性状的主效基因,命名为S5。该研究成果在水稻品种改良中具有重大应用前景。     

粳稻品种4502与广亲和品种间杂种F1不育性的遗传分析

利用９个籼、粳稻品种,７个广亲和品种,配制单交Ｆ１、回交及三交组合,研究了粳稻品种４５０２与广亲和品种间Ｆ１不育性的遗传。根据与品种４５０２杂交Ｆ１的亲和性,可将参试的广亲和品种分为两组,Ｉ组是４５０２亲和的品种,如Ｄｕｌａｒ和０２４２８;Ⅱ组是与４５０２不亲和的品种,如热研１号、Ｍｏｒｏｂｅｒｅｋａｎ和ＣＰＳＬＯ１７。回交和三交组合的育性分离表明,４５０２和Ⅱ组广亲和品种间杂种Ｆ１花粉不育性受单     

水稻广亲和不育系的转育及其籼粳配组特性观察

对珍汕９７Ａ（野败质）、７６２７Ａ（滇一质）为母本,粳型广亲和品种热研１号为父本,采用选株连续回交,结合不育性的选择,育成了不育度高,不育性较为稳定,开花习性良好,农艺性状基本一致,且分别带有野败质和滇一质的粳型广亲和不育系热研１号Ａ（野）和热研１号Ａ（滇）。通过该两份不育系与不同类型的籼型材料（非恢复系、恢复系、广亲和恢复系）的测配,发现籼型广亲和恢复系对其育性恢复度较高,而籼型强恢复系对其仅表     

水稻籼粳亚种间杂种不育性的研究进展

克服杂种不育性是利用籼粳亚种间杂种优势的关键。由此对水稻亚种间杂种不育性的原因、细胞学基础及两种主要基因遗传模式进行了总结,并详细综述了利用“亲和基因”克服籼粳杂种不育性的两种有代表性的学说-广亲和基因和特异亲和基因分子定位的最新研究进展,并提出了两“亲和基因”共同利用的初步设想:将聚合了Si等位基因的粳型亲籼系与聚合了不同广亲和基因(中性亲和基因的广亲和力强、亲和谱广泛的粳型品种进行杂交和回交,选育出聚合不同广亲和基因和Si等位基因的粳型亲籼系,再与籼稻品种杂交,真正实现直接利用籼粳亚种间杂种优势。     

4个籼粳杂种的亲和性分析

Ｂｅｌｌｅｍｏｎｔ，ＣＢ－８０１，３２６４，浙湖１１４与籼，粳稻杂交亲和性比较表明：Ｂｅｌｌｅｍｏｎｔ，ＣＢ－８０１表现出广谱，偏籼型的亲和性，基中Ｂｅｌｌｅｍｏｎｔ亲和性优于ＣＢ－８０１。它们均不携带不育胞质的恢复基因，综合考虑株型，开花散粉习性，其更适宜 于转充和不育系；３２６４，浙湖１１４为窄谱，偏粳型广亲和品种，它闪对粳稻ＢＴ型不育胞质具有恢复能力，可以作为转育广亲和恢复系的基础材料。系谱     

水稻籼粳杂种不育性及其类型

克服栽培稻不同亚种间杂种F1的不育性是有效利用亚种间杂种优势的前提.本研究选择了籼粳两亚种不同生态型的19个水稻品种作为试验材料,研究了它们之间杂种不育性的表现特点及遗传特性.试验按p×q设计进行,以籼稻作为母本,共配置了90个籼粳交组合.调查了各组合F1的小穗育性和花粉育性.研究结果表明:(1)各组合的小穗育性和花粉     

利用粳型广亲和不育系进行籼粳配组特性研究

以珍汕97A(野败质)为母本,粳型广亲和品种02428、热研1号为父本,采用成对连续回交,结合不育性的选择,育成了不育度高,不育性较为稳定,农艺性状一致,带有野败质的粳型广亲和不育系02428A和热研1号A.将它们与不同类型的籼型材料(普通籼型品种、恢复系、广亲和恢复系)的测配,可见02428A/籼配组F1平均表现穗大粒多而穗数较少;热研1号A/籼配组F1综合农艺性状良好.进一步分析参试籼型父本对该两个广亲和不育系的育性恢复度,发现恢复系密阳46、IR26(强恢珍汕97A)对其仅表现部分恢复.要使该类配组方式籼粳杂种F1结实率正常,父本仍宜选用广亲和恢复系.     

水稻广亲和与非广亲和品种蛋白质的比较研究

本文对水稻广亲和与非广亲和品种种子蛋白质组分进行了单向和双向电泳分析，获得了较清晰而稳定的结果。发现籼稻和粳稻亚种间电泳图谱有明显差异，而广亲和与非广亲和品种间蛋白组分未发现规律性的差异。又用SDS-PAGE方法比较了广亲和与非广亲和品种水稻叶片、花药的蛋白组分，未现4个广亲和品种水稻花药蛋白质中均有一条共     

水稻特异亲和基因S-e的分子定位

水稻籼粳亚种间杂种具有强大的优势，但亚种间杂种的不育性限制了这一优势的利用。开展杂种不育基因的定位工作，对于进一步了解杂种不育性的遗传基础，克服亚种间杂种的不育性具有重要的意义。本研究选用粳型品种台中65的近等基因系E47-1和籼型品种广陆矮4号为材料，利用74个SSR标记对杂种F2群体进行偏态分离标记的筛选，同时根据F2和F3群体花粉育性和具有偏态分离的SSR标记之间的连锁关系，对特异亲和基因(F1花粉不育基因)S-e座位进行了分子定位，取得了以下主要结果：1、利用116个均匀分布在水稻12条染色体上的SSR标记对籼粳两亲本进行多态性筛选。结果有101个SSR标记在亲本间具有多态性，15个SSR标记在亲本间无多态性，SSR标记在亲本间的多态率高达87．07％。2、选用74个亲本间具有多态性的SSR标记对E47-1／广陆矮4号组合F2群体的偏态分离进行了初步的筛选和分析。发现有6个染色体区段的9个SSR标记在F2群体中存在偏态分离，它们分别位于第3、第6、第7、第10、第11和第12染色体上，卡方值均达到显著或极显著水平。6个染色体区段中有2个严重偏态分离区段，分别位于第6和第12染色体。3、通过对F2群体的花粉育性和偏态分离区段的SSR标记基因型的相关关系分析，表明位于第12染色体上的SSR标记RMl9附近存在一个F1花粉不育基因。继而在该标记附近设计位置特异性微卫星标记PSM401、PSMl80、PSMl82，利用F3作图群体，将特异亲和基因S-e座位定位在分子标记PSM401、PSMl80和PSMl82、RMl9之间，该基因与各标记的遗传距离分别为2．3cM、1．3cM、3．7cM和4．3cM。4、选取在S-a、s-b、S-c、S-d、S-e五个座位均纯合、花粉表现为部分不育的F2单株，发展了另一R群体，表明该群体存在另一特异亲和基因座s-f。本研究利用SSR标记，对特异亲和基因S-e进行了分子定位。S-e座位的分子定位，进一步丰富和完善了特异亲和性的学术观点，并为分子标记辅助选育水稻的粳型亲籼系奠定了基础。     

水稻广亲和品种与籼、粳稻的亲和力遗传分析

分析了广亲和品种02428,CP—SLO_(17)和轮回422与籼、粳稻杂种F_1、F_2及F_3世代亲和力与颖尖色的遗传特点,结果表明,具有一个广亲和品种的组合,F_1花粉育性与结实率正常,均在70%以上,F_2结实率呈连续变异,但主要分布在60～80%区域,平均结实率65.1%,F_3育性变异度与F_2基本一致,但平均结实率有明显提高。两个广亲和品种间杂交后代育性显著提高,F_2结实率低于60%的单株较少,而不含广亲和品种的组合F_1表现半不育,F_2呈正态分布,平均结实率43.4%,主要分布在40～60%之间。以上说明广亲和基因是存在的,广亲和力既受主效基因支配,也有微效基因参与作用。颖尖色出现3∶1或9∶7分离,有色颖尖与高结实率连锁明显,因此,颖尖色可以作为选择广亲和基因的标记性状。     

水稻籼粳杂种IR36/Kamairazu花粉育性的遗传

检测了47个水稻籼粳杂种F₁的花粉育性，平均值为(79.9±31.2)%，其中68%组合的花粉育性低于90%。研究了代表性组合IR36/Kamairazu不同世代的花粉育性，F1的花粉育性为79.5%，其衍生的63个F₂单株的平均花粉育性为(91.0±15.7)%。花粉育性高达98.3%的F₂单株A4-3衍生的81个F₃单株的平均花粉育性为(95.9±11.1)%，而育性为61%的A4-6衍生的51个F₃单株的平均花粉育性仅为(74.3±35.2)%。在A4-3衍生的F₃中选用2个花粉育性分别为99.2%和99.5%的单株，其衍生的F4群体的平均花粉育性分别为(93.0±7.4)%和(94.9±3.5)%，而2个花粉育性均为69.2%的单株衍生的F4群体的平均花粉育性则分别为(88.5±22.1)%和(89.8±6.7)%。IR36/Kamairazu的花粉育性受多基因控制，符合多基因座单位点孢子体—配子体互作模式。在F₂、F₃和F₄群体中，平均育性水平较高的群体，单株花粉育性与小穗受精率无显著相关性，而在平均育性水平较低的群体中，花粉育性与小穗受精率呈显著或极显著正相关。     

籼粳亚种间杂种育性相关基因座全基因组分析

利用一套以粳稻品种Asominori为遗传背景、籼稻品种IR24为染色体片段供体的覆盖全基因组的CSSL群体，研究了籼粳亚种间组合Asominori/IR24和02428/IR24杂种小穗低育性的遗传基础。结果发现，Asominori/IR24组合的育性主要受第5染色体上的2个育性位点S-24(t)和S-31(t)及第6染色体上的 S-5位点控制，其中S-31(t)为本研究发现的新育性位点，粳稻品种02428带有该位点的亲和性基因。02428/IR24组合的低育性主要受S-24(t)花粉育性位点的影响。育性基因的表达受遗传背景的影响，在粳稻遗传背景中，S-24(t)位点处在Sⁱ/S^j杂合基因型时可使杂种小穗育性下降70%左右，而S-31(t)和 S-5为杂种半不育位点。在籼粳全基因组杂合遗传背景中，当S-5ⁱ/S-5^j基因型置换成S-5ⁱ/S-5ⁱ基因型后，亚种间杂种小穗育性可平均提高22.5%，接近正常育性水平。在S-5ⁱ/S-5^j遗传背景中，S-24(t)和S-31(t)的Sⁱ/Sⁱ纯合基因型不能改善亚种间杂种的小穗育性。说明S-5位点是影响亚种间小穗育性的关键位点，在亚种间杂交稻育种中，必须首先克服S-5位点造成的育性障碍。提出了等位基因置换法克服水稻籼粳亚种间杂种小穗低育性的技术策略。     

杂交水稻不育系育性不稳的成因及杂种纯度解决途径的探讨

不管两系法还是三系法,杂交水稻雄性不育系育性的稳定性都是关系到杂交水稻生产的最重要因素之一,而迄今这一问题仍尚未从根本加以解决。该文从遗传和环境内外两因子分析其育性不稳的成因,并探讨了采用遗传提纯法和核心种子技术、化学杀雄法、生理调控以及标记去杂法四种途径解决杂种纯度。     

三个基因是水稻杂种不育性关键

研究人员发现一组三个基因是水稻杂种不育性的关键所在,也是许多杂交水稻品种无法将其基因传递给下一代的主要原因,从而提出了一种模型,认为在所有水稻品种中都存在的杂种不育现象,这些发现将有助于对作为主要食物储备的水稻进行遗传改良。该研究成果发表在Science杂志上,文章的通讯作者是华中农业大学张启发院士。     

籼粳稻亚种间杂种优势利用研究进展

70年代,我国成功地培育出籼型“三系”杂交水稻,并迅速大面积推广。但是,因籼型“三系”利用籼亚种品种间的杂交优势,亲缘关系较近,杂交优势(尤其在产量性状上)很有限。近年来,育种家们开始寻找新的、更有效的育种途径。     

粳稻品种中掩盖光敏核不育性的主效恢复基因分析

1989—1991年分析了农垦58、农垦58s(R)和1149分别与农垦58s杂交及其相互杂交的F_1、F_2和BCF_1群体在武汉(30°30′N)自然长光照条件下的育性表现。其中,农垦58s是从农垦58群体中突变产生,农垦58s(R)是从农垦58s群体中突变后育成的稳定可育品系,1149是从农垦58s与粳稻品种农虎26杂交F_2中的低可育株选至F_10的稳定可育品系。试验结果表明,在供试粳稻品种或品系中,共有两个独立遗传的显性主效恢复基因,与以前的研究结果互相印证;但农垦58s(R)可能不是农垦58s原位回复突变产生,而是农垦58s另一对隐性主效基因突变所致。农垦58s光敏核不育的主基因型标示为m~(ph)m~(ph)r_f~(ph)r_f~(ph),农垦58、农垦58s(R)和1149的主基因型相应标示为m~(ph)m~(ph)r_f~(ph)r_f~(ph)、m~(ph)m~(ph)R_f~(ph1)R_f~(ph1)和m~(ph)m~(ph)R_f~(ph2)R_f~(ph2),M~(pn)与R_f~(ph1)或R_f~(ph2)为非等位基因,R_f~(ph1)和R_f~(ph2)为复等位基因。M~(ph)表现为完全显性,其表现型为可育;R_f~(ph1)和R_f~(ph2)均表现为不完全显性,其表现型为部分可育,但两者育性恢复能力存在明显差异。本文还对农垦58s与农垦58s(R)正、反交F_1育性很低的试验结果进行了讨论。