SSR标记鉴定栽培稻杂种F_1花粉愈伤组织基因型的偏态分离

 分别对栽培稻F1花粉不育基因S a、S b和S c单座位内互作杂种F1进行离体花药培养 ,利用SSR分子标记鉴定了花粉愈伤组织的基因型。结果表明 ,不同座位F1产生的携带花粉育性基因Si 或Sj 的花粉形成愈伤组织的能力偏离 1∶1的分离比 ,与自然条件下F2 群体偏离方向不一致。携带不同花粉不育基因座位的F1产生花粉愈伤组织基因型的偏离方向有差异 ,表现为S a和S c单座位内互作杂种F1的花粉愈伤组织偏向Sj,Si∶Sj 比例分别为 1∶4.81和 1∶1.96;S b单座位内互作杂种F1花粉愈伤组织偏向Si,Si∶Sj 比例为 1∶0 .3 5。研究培养条件对偏态分离的影响 ,发现预冷处理可明显提高偏态分离的程度 ,而花药培养基类型及诱导培养时间的长短不会改变偏态分离的方向     

利用微卫星分子标记法研究水稻亲缘关系

为探明水稻品种的亲缘关系,合理利用水稻品种资源,选用55对微卫星标记引物对23个水稻品种的亲缘关系进行了研究,采用UPGMA构建系统树图进行聚类分析和计算遗传距离.结果表明:引物的扩增产物带型清晰,结果稳定;23个品种分为4种类型,其中籼型8个,粳型6个,偏籼型5个,偏粳型4个;籼型品种之间和粳型品种之间的亲缘关系均较近,偏籼型品种之间和偏粳型品种之间的亲缘关系均较远.为了提高籼稻或粳稻品种和杂交种的优势,应注意采用偏籼或偏粳材料作为亲本之一.     

水稻单片段替换系群体的建立及QTL定位

水稻中许多重要的农艺性状属数量性状，由多基因(QTL)控制。研究QTL的遗传特性和遗传效应对于培育高产和稳产的水稻品种具有十分重要的意义。本研究以6个优良的品种为供体亲本，以华粳籼74为轮回亲本，通过微卫星标记辅助回交选择培育了一批单片段替换系，随后利用所培育的单片段替换系进行了QTL分析和基因定位。主要结果有：1、利用258个微卫星标记对6个供体亲本和轮回亲本间的多态性进行了筛选。6个供体亲本与轮回亲本间的多态率在32．98％至60．78％之间，平均47．81％，粳型供体亲本比籼型供体亲本的多态性要高。2、随着回交代数的增加，植株所含的替换片段数逐渐减少。在BC2F1、BC3F1、BC3F2和BC3F3代，平均每个植株携带有12．50、5．98、1．69和1．46个替换片段。替换片段的平均长度也随回交和自交代数的增加而逐渐变短。在BC2F1、BC3F1、BC3F2和BC3F3代，替换片段的平均长度分别为25．43cM、22．38cM、20．78cM和18．15cM.回交世代替换片段变短的速率(11．99％)比自交世代变短速率(7．15％)要快。在BC2F1、BC3Fl、BC3F2和BC3F3代，轮回亲本基因组的恢复率分别为82．24％、92．55％、98．04％j阳98．52％。3、在BC3F2和BC3F3代，共选育出111个单片段替换系，其中独一无二的单片段替换系共42个。BC3F2代替换系中替换片段的估算长度在2．00cM到64．80cM之间，平均为21．75cM，而BC3F3代中替换片段的估算长度在6．05cM到48．90cM之间，平均为20．95cMc，12条染色体中仅第11染色体没有选择到单片段替换系。所选育的单片段替换系中替换片段的总长为2367．50cM，基因组的覆盖长度为704．50cM，覆盖率为39．25％。4、在52个单片段替换系的22个性状中共鉴定出了234个QTL。每个性状鉴定出的QTL数在3到19个之间，平均4．50个。每个替换系鉴定出的QTL在2到15个之间，平均10．64个。QTL加性效应的大小因性状和替换系不同而不同，低至-0．02(0．79％)的加性效应(如谷粒宽度)均能检测到。在RM237．RM322、RM225和RM481标记附近的各种性状中同时检测到了增效和减效的QTL。5、通过染色体替换作图，对7个单片段替换系中16个性状的QTL进行了定位。利用携带有相同替换片段的替换系进行QTL位置的确定。6、通过分析复杂性状的加性效应，对影响植高、每穗粒数和粒型的相关性状进行了分析，分析QTL之间的相关性。7、对控制抽穗期、稃尖颜色、植株高度和粒型的基因进行了定位。抽穗期基因Hd-8表现为单基因显性遗传，定位于第8染色体上，与PSMl55紧密连锁。紫色稃尖基因Pa-6表现为单基因显性遗传，定位于第6染色体上，与RM253紧密连锁。株高基因Ph-1-3定位于第1染色体上，与PSM331紧密连锁。粒型基因Rlw-8-2为首次报道，定位于第8染色体的末端，与RM447紧密连锁，长粒表现为单基因隐性遗传。本研究通过分子标记辅助选择培育了一批单片段替换系，并成功地对这批材料进行了QTL分析和基因定位，从而证实了在水稻中通过微卫星标记辅助回交选育单片段替换系和进行QTL分析的可行性。     

水稻粳型亲籼系的创建及其在超级稻育种上的利用

水稻杂种的不育性是一个复杂的现象。20年来,本实验室一直从事水稻杂种不育性的遗传研究,共鉴定出6个F1花粉不育基因座位,或称特异亲和基因座位,其中的5个基因座,S-a、S-b、S-c、S-d和S-e已完成分子定位,这些基因座的基因模式为"单基因座孢子体-配子体互作"模式。在此基础上,提出了通过培育"粳型亲籼系"来克服水稻籼粳亚种间杂种不育性的设想,利用特异亲和基因人为创建了"粳型亲籼系"的水稻新种质,并建立了粳型亲籼系分子育种的技术体系。利用粳型亲籼系克服了水稻籼粳亚种间的杂种不育性,为水稻籼粳亚种间杂种优势利用开辟了新的途径。     

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．     

利用单片段代换系定位水稻抽穗期QTL

 抽穗期是水稻品种的重要农艺性状之一，对抽穗期QTL进行定位并研究其遗传效应在水稻育种中是至关重要的。本研究利用以6个水稻品种为供体的52个单片段代换系为试验材料，通过t测验比较单片段代换系与受体亲本华粳籼74之间抽穗期的差异，对代换片段上的抽穗期QTL进行了鉴定。以P≤0.001为阈值共鉴定出20个抽穗期QTL，这些QTL分布于水稻的10条染色体。QTL加性效应值为-5.9～1.1，加性效应百分率为-7.4%～1.4%。有8个QTL被定位在小于10.0 cM的区段内。利用1个单片段代换系与华粳籼74杂交发展的F2群体对qHD-3-1进行了定位。在作图群体中，早抽穗和迟抽穗植株数符合3:1的分离比，早抽穗表现为显性。利用微卫星标记将qHD-3-1定位于3号染色体短臂，PSM304和RM569分别位于其两侧，遗传距离分别为2.4 cM和5.1 cM。     

Evaluation of Restorability of Two Fertility Restorer Genes in the Rice Chromosome Single Segment Substitution Lines (SSSLs)

由华南农业大学选育的水稻单片段代换系S15对于野败型(WA)和矮败型(DA)细胞质雄性不育系均具有较强的恢复性。以野败型不育系博白A和矮败型不育系协青早A为母本, 单片段代换系S15为父本杂交, 采用分子标记辅助选择和连续回交的方法构建了两个BC₃F₂群体。利用与第1、第10染色体上恢复基因Rf3和Rf4两侧紧密连锁的SSR标记, 从这2个BC₃F₂群体中筛选携带基因型Rf3Rf3/rf4rf4和rf3rf3/Rf4Rf4的单株, 观察这些单株花粉和小穗育性, 并利用202个多态性SSR标记分析这些单株的遗传背景, 结果表明: (1)在同一细胞核背景下(S15), DA型细胞质的可恢复性好于WA型细胞质, 单片段代换系S15中的恢复基因Rf4的恢复力大于恢复基因Rf3的恢复力。(2)单片段代换系S15中的恢复基因对于WA型不育系博白A和DA型不育系协青早A表现出质量-数量性状的遗传。在单片段代换系S15中, 除了主效恢复基因Rf3和Rf4外, 微效基因或者修饰基因也表现出对于博白A和协青早A的恢复性作用, 而且效应较大。(3)在构建的2个BC₃F₂群体中, 携带基因型Rf3Rf3/rf4rf4和rf3rf3/Rf4Rf4单株的遗传背景片段数平均为1.0, 对应于恢复基因Rf3和Rf4座位的代换片段平均长度分别为12.9 cM和18.4 cM。     

粳型亲籼系的选育及其在杂交水稻超高产育种上的利用

杂交水稻超高产育种的关键是籼粳亚种间杂种优势的利用。粳型亲籼系的选育和利用是籼粳亚种间杂种优势利用的重要途径,作为超高产杂交水稻的强优恢复系,粳型亲灿系的育种目标是：１）对籼稻具有很高的亲和性;２）基因组属于粳型或偏粳型;３）与籼稻具有遗传协调性;４）具有良好的农艺性状;５）带有一些重要基因,对通过利用粳型亲灿系建立超高产要交水稻的育种体系进行了讨论。     

水稻粳型亲籼系的分子标记辅助育种

分子标记辅助聚合育种是累加有利基因的有效手段。培育粳型亲籼系是有效克服水稻籼粳亚种间杂种不育性，从而利用水稻亚种间杂种优势的重要途径之一。本研究利用以PCR为基础的分子标记进行辅助选择，对不同粳型亲籼系中不同分化度的特异亲和基因进行了聚合，并将4个抗白叶枯病基因和来源于IR24的两个恢复基因导入粳型亲籼系中。主要结果如下：1、以粳型亲籼系G2417-2-1和粳型广亲和系G2605为亲本构建分离群体，利用本研究筛选的与S-b，S-c,S-d三个F1花粉不育基因座位紧密连锁的PCR标记进行辅助选择。在F2共选择到特异亲籼聚合植株6株，它们分别是58号，93号，94号，115号，139号，200号；广亲和聚合植株4株，它们分别是11号，14号，121号，177号。2、对当选聚合系的亲籼性和亲粳性综合分析表明：各个特异亲籼聚合系的亲粳性之间及各个广亲和聚合系的亲籼性之间都有显著差异。特异亲籼聚合系的平均亲籼性和平均亲粳性与亲本G2417-2-1相比都没有显著差异。广亲和聚合系的平均亲籼性高于亲本G2605，平均亲粳性显著低于亲本G2605。这些聚合系的亲和性与其MAS基因型相一致。3、利用四类粳型亲籼系与携带有2个恢复基因和4个抗白叶枯病基因的品系构建回交群体，应用本研究筛选的以PCR为基础的分子标记进行辅助选择。在BC1F1共选择到2个恢复基因和4个抗白叶枯病基因全杂合的植株19个，其中以IC31为受体的5株，以IC32为受体的11株，以IC33为受体的2株，以IC34为受体的1株。4、当选的19个单株自交繁殖BC1F2，利用与目标基因紧密连锁的单一分子标记进行MAS。共选择到各类可供进一步利用的材料393株，其中携带有两个纯合恢复基因的植株158株，同时携带有两个纯合恢复基因和两个纯合显性抗白叶枯病基因的植株40株。5、从上述158个植株中选出两个显性抗性基因均纯合或者任意三个抗性基因均纯合的植株共45株，通过标记加密进一步验证其基因型。结果表明，在Rf3，Rf4，Xa4，Xa21，xa5和xa13等六个基因座位上均带有纯合基因型的植株有3株。本研究通过粳型亲籼系不同分化度的特异亲和基因的聚合获得了新粳型亲籼系；通过聚合恢复基因和抗白叶枯病基因到粳型亲籼系中，使粳型亲籼系不仅能解决亚种间杂种不育性，用于两系杂交稻育种，而且由于具有抗白叶枯病基因，可以改善其对白叶枯病的抗性；由于有恢复基因而具有恢复能力，从而可以实现籼粳亚种间的三系配套。