野败型水稻细胞质雄性不育恢复基因Rf-4的分子标记定位

为了用分子标记准确定位野败型水稻细胞质雄性不育恢复基因Rf-4,将日本水稻基因组项目（Rice Genome Program,RGP)构建的水稻遗传连锁图谱第10染色体分子遗传图上的分子标记R1877和G2155之间对应区域YAC物理图上的6个YAC克隆进行了亚克隆,获得119个片段,对这些探针进行多态性探查,获得了2个多态分子标记,用珍汕97A和恢复基因近等基因系的杂种F2分离群体中的117完全不育株进行连锁分析表明,从YAC4892获得的亚克隆Y3－8与Rf－4座位的连锁距离为0．9cM,从YAC4630获得的亚克隆Y1－10与Rf－4座位的连锁距离为3．2cM,根据以上结果把Rf－4座位定位于第10染色体的特定位置,为该基因的分子标记辅助选择和定位克隆打下了基础。     

水稻紫色柱头的遗传分析与基因定位

rdh是四川农业大学水稻研究所通过组织培养和连续自交得到的一个具有红色籽粒和紫色柱头,遗传上稳定的籼稻材料。抽穗期在rdh与3个无色柱头品种蜀恢527、蜀恢368和蜀恢168之间分别做正反交,结果显示F1群体在柱头颜色上正反交之间没有明显区别,全部是紫色的。F2群体发生分离成为两组,一组具有紫色柱头,另一组具有无色柱头。每一个F2群体的紫色柱头对无色柱头均适合3：1的比例,表明rdh紫色柱头性状的遗传是由一对显性核基因控制的。组合rdh／蜀恢527 F2分离群体中40个具有紫色柱头的显性单株和284个具有无色柱头的隐性单株构成定位群体。从两个亲本rdh和蜀恢527提取的基因组DNA,用涵盖水稻整个基因组的252对微卫星标记作引物扩增片段。结果发现有78对微卫星标记在两亲本之间具有多态性。然后用这78对标记作引物,扩增亲本、F1、F2显性单株和F2隐性单株、,结果显示位于水稻第6染色体的RM276、RM253以及RM111与rdh紫色柱头基因有连锁关系。再用RM276、RM253以及RM111作引物扩增剩余的全部具有无色柱头的隐性单株。结果表明：在RM276的扩增产物中,有20个单交换和2个双交换;在RM253中有2个单交换：在RM111中有3个单交换。因此,rdh紫色柱头基因被定位于水稻第6染色体。根据公式P=（h＋2b）／2n,计算得到微卫星标记RM276,RM253和RM111与rdh紫色柱头基因的遗传距离分别是4．2cM、0．35cM以及0．53cM。根据已经发表的RM276、RM253和RM111在第6染色体上的位置以及计算得到的rdh与RM276、RM253和RM111之间的遗传距离,构建了部分连锁图谱,并暂时将这个紫色柱头基因命名为Ps-4。     

萍乡显性核不育水稻育性相关基因的定位和遗传分析

萍乡显性核不育水稻(Pingxiang Dominant Genic Male Sterile Rice,PDGMSR)是在水稻中首次发现的显性核不育材料,其育性由两对显性基因互作控制,一对是萍乡显性核不育基因Ms-p,另一对是显性上位恢复基因(dominant epistatic fertility restorer gene,Rfe)。两者共同存在时显性上位恢复基因能抑制不育基因的表达,从而使育性表现可育。本实验用一个对萍乡显性核不育水稻有恢复能力的水稻品种E823与萍乡显性核不育水稻配制杂交组合,将(萍乡核不育水稻/E823)F2作为定位群体,根据F3株系的育性分离,选择育性分离株系对应F2单株(基因型为Ms-pMs-pRefrfe和Ms-pms-pRferfe)构建可育池,用对应F2株系中的不育单株(基因型为Ms-pMs-prferfe或Ms-pms-prferfe)构建不育池,将显性上位恢复基因Rfe定位在水稻10染色体RM311和RM3152一侧,遗传距离分别为7.9cM和3.6cM。根据已有的Ms-p的定位结果,合成10染色体部分微卫星引物,对不育单株进行分析,发现RM171和RM6745位于Ms-p的两侧,距离分别为0.3cM和3.0cM。根据10染色体的测序结果,将Ms-p界定在约730kb的范围内,并构建了Ms-p的电子重叠群。植物显性核不育的育性恢复机理存在“复等位基因”和“显性上位互作”两种假说,贺浩华等用经典的遗传学方法证明了萍乡显性核不育水稻育性恢复的遗传机理属于“显性上位互作”。理论上认为,确定其遗传机理最为有效的方法是基因定位,如果不育基因和恢复基因位于同一位点,则其遗传机理属于“复等位基因”,否则为“显性上位互作”。本实验将不育基因和恢复基因定位在水稻10染色体不同的位点,用基因定位的方法证实了萍乡显性核不育水稻育性恢复的遗传机理属于“显性上位互作”。     

水稻耐亚铁毒QTLs的定位

亚铁毒是潜育性水稻土中限制水稻产量的主要因子。利用龙杂8503／IR64的F2和等价的F3群体,在营养液中培养来定位耐亚铁毒的QTLs。通过构建101SSR标记的遗传连锁图谱来确定耐亚铁毒QTLs的位置和特性。借助叶片棕色斑点指数、株高和最大根长3个性状,利用营养液在水稻苗期来评价F2单株、F3群体和亲本龙杂8503、IR64,共检测到叶片棕色斑点指数、株高和最大根长的QTLs20个,分布在水稻的10条染色体上,表明这些性状受多基因控制。控制叶片棕色斑点指数的QTLs分别定位在第1染色体的RM315-RM212、第2染色体的RM6-RM240和第4染色体的RM252-RM451之间。与前人的研究结果比较发现：1）位于第4染色体RM252-RM451之间的控制叶片棕色斑点指数的QTL与水稻功能图谱上控制叶绿素含量减少的QTL的位置一致。另一个位于第1染色体的RM315-RM212之间的控制叶片棕色斑点指数的QTL与水稻功能图谱上位于C178-R2635之间控制叶绿素含量的QTL连锁。2）位于第2染色体RM6-RM240之间的第3个控制叶片棕色斑点指数的QTL与位于RZ58-CD0686的控制钾吸收的QTL连锁。     

利用SSR定位籼稻品种Kaharamana中抗褐飞虱基因Bph9

褐飞虱是危害水稻生产最重要的害虫之一,利用寄主抗性被认为是防治褐飞虱最经济而有效的方法。斯里兰卡水稻品种Kaharamana对东亚和东南亚的褐飞虱种群均表现抗虫性,利用分子遗传学的方法对其携带的Bph9基因进行了SSR定位。所用的遗传群体为来源于Kaharamana和02428的含有180个单株的F2分离群体,每个F2单株套袋自交获得F2：3家系。利用苗期集团鉴定埘F2：3家系进行抗褐飞虱鉴定,以推测相应F2单株的基因型。连锁分析表明,Bph9位于第12染色体上的两个SSR标记RM463和RM5341之间,分别与之相距6．8cM和9．7cM。该标记有助十将Bph9用于分子标记辅助选择育种研究。     

水稻粒簇生材料Cgr320的鉴定及遗传偏分离分析

籽粒簇生稻Cgr320为一类水稻突变材料,其性状表现为2~3朵颖花(籽粒)簇生在水稻主穗轴或枝梗顶部。为了进一步明确其簇生性状的遗传机制,本研究用Cgr320作父本分别与武运粳24和93-11配制了2个杂交组合,获得杂种F1、F2分离群体,对亲本、F1和F2群体的簇生性状进行了形态学观察和遗传连锁分析。结果表明,Cgr320其他农艺性状与普通栽培稻差异不显著。簇生性状在F1植株表现为野生型,在F2群体中出现严重偏离孟德尔(3∶1)遗传分离,卡方测验值X2(3∶1)为7.71和144.87。随机选取第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11和12染色体上RM493、RM3762、RM1338、RM3217、RM249、RM20155、RM3325、RM22418、RM6797、RM1146、RM7557和RM27706等12对微卫星标记对武运粳24/Cgr320 22个F2隐性(簇生)单株进行遗传连锁分析,发现12个标记所扩增的22个F2隐性单株基因型都极显著偏向武运粳24,卡方检验值X2(1∶2∶1)大于X2(0.05,2)临界值5.991,控制cgr320簇生性状基因存在严重偏分离遗传,这种遗传现象必将误导我们判定控制籽粒簇生基因所在的连锁群。本研究结果将为水稻基因定位研究提供参考信息。     

矮泰引-3中半矮秆基因的分子定位

矮泰引-3的矮生性状受两对独立遗传的半矮秆基因控制,利用SSR标记将这两个矮秆基因分别定位到第1和第4染色体上。等位性测交的结果表明,位于第1染色体上的矮秆基因与sd1是等位的,所以仍然称其为sd1;而位于第4染色体上的矮秆基因是一个新基因,暂命名为sdt2。利用SSR标记将sd1定位于RM297、RM302和RM212的同一侧,而与OSR3共分离,它们之间的位置关系可能是RM297-RM302-RM212-OSR3-sd1,遗传距离分别为4．7cM、0cM、0．8cM和0cM,这与sd1在第1染色体长臂上的确切位置是基本一致的。利用已有的SSR标记和拓展的SSR标记将sdt2定位于SSR332、RM1305和RM5633、RM307、RM401之间,它们的排列位置可能是SSR332-RM1305-sdt2-RM5633-RM307-RM401,它们之间的遗传距离分别为11．6cM、3．8cM、0．4cM、0cM和0．4cM。     

用RAPD标记对栽培稻F1花粉不育基因座S-b定位

S－b是栽培稻F1花粉不育基因座痊之一,在S－b基因座,台中65的基因型为Sj/Sj,而台中65（简称T65）的近等基因系TISL2的基因型为Si/Si,通过F2群体和BC1F1群体的遗传分析表明,台中65和TISL2的F1花粉不育性由一个基因座控制,S－b基因座的等位基因s^i和S^j相互作用,导致携带S^j基因的花败败育,产生染败花粉,用187个RFLP标记和500个RAPD引物分析 了T65和TISL2间的多态性,结果只有2个RAPD扩增片段H08－1300和Y09－H08－1300转化为RFLP标记,经F2群体的共分离分析表明,H08－1300和Y09－1500在F2群体中呈明显的偏态分离,用MAPMAKER／EXP3．0计算,H08－1300和Y09－1500与S-b基因座间的遗传 1．3cM和6．6cM,克隆和测定了H08－1300两侧的部分DNA序列,经同源性分析发现,右末端580bp的序列中有101bp 的序列与水稻第五染色体的克隆P0033D06（注册号：AC079357）有94％的同源性,左末端中540bp的序列中P0033D06有86％的同源性,由于P0033D06为由位于水稻第五染色体定位18．8cM处的标记R3166锚定,结果说明S－b基因座位于水稻第五染色体上,与R3166的遗传距离为1．3cM,同时还讨论了对于应用基因组测序的结果进行RAPD标记染色体定位的方法。     

秋稻品种‘Dular’广亲和基因效应的RFLP分析

利用RFLP标记对秋稻品种Dular的三交（南京11／／Dular/2533）的F2群体与灿粳品种的测交F1进行了单株带鉴定,并对广亲和性的表达进行分析。结果表明：与第6染色体上标记RG213连锁的广亲和基因S5^n效应较大;不同位点广亲和基因具有明显的累加效应;位点内的互作导致了粳型配子的部分败育,同时还存在位点间的互作。     

棉花''晋 A''细胞质雄性不育恢复基因定位

用晋A衍生不育系与恢复系组配的分离群体进行遗传与定位分析,晋A恢复基因在F2和BC1的分离比例分别符合3∶1和1∶1,证明恢复基因由1对显性基因控制.用9个SSR标记和4个STS标记构建长度为82.1 cM的连锁群,恢复基因Rf定位在第19染色体(D08),与最近的标记CM042和CIR179分别相距5.4 cM和10.3 cM.以晋A衍生的7个不育系、4个保持系和10个恢复系对标记进行验证,分别扩增出同样的特异带型,说明与晋A恢复基因紧密连锁的标记可以直接用于晋A恢复系的分子标记辅助选择.     

水稻杂种一代与亲本幼苗基因表达差异的分析

杂种优势是一种普遍存在的生物学现象,其形成的原因十分复杂。本世纪初,Bruce和Shull相继提出的杂种优势形成的显性互补假设和超亲优势假设至今仍作为一种理论模型而缺乏实验证实。水稻杂种优势的利用自70年代三系配套技术建立得到了广泛的应用,但水稻杂种优势形成的遗传学基础目前还知之甚少。在水稻杂种优势形成机理研究中,分别从生理生化代谢、同工酶分析、DNA限制性片段多态性和DNA含量差异进行了分析,但杂种优势形成的分子机理仍未得到阐明。杂种优势的形成是与异质化相关的过程,它涉及到两个遗传背景不同的体系的相互作用。因此,在相互作用过程中,亲本基因的表达与调控就决定了杂种一代的基因表达类型和特性。因此,我们从分析基因表达与调控入手,运用mRNA差异展示技术分析了玉米杂种一代与亲本基因表达的差异,揭示了不少有意义的现象。本研究以水稻籼型杂交组合(汕优63:珍汕97A×明恢63)为材料,探讨水稻杂种一代与亲本基因表达的差异,揭示了杂种优势形成过程中的一些重要现象。     

用微卫星标记定位小麦T型CMS的恢复基因

以T型细胞质雄性不育系 75 336 9A×恢复系 72 6 9 10的F2 群体作为育性调查和基因定位群体。通过育性分析 ,确定该恢复系含有 2个主效恢复基因 ;结合群分法 ,对恢复基因进行了SSR分子标记定位 ,在 2 30对微卫星引物中 ,微卫星标记Xgwm136和Xgwm5 5 0分别与 2个主效恢复基因连锁。这两个标记与Rf基因之间的遗传距离分别为 6 7cM和 5 1cM ,从而将该恢复基因定位在 1AS、1BS染色体上。     

野败型杂交水稻恢复基因的AFLP标记研究

选择汕优６３Ｆ２的高可育株和高不育株分别建立２个基因池,利用ＡＦＬＰ标记技术对２池间的多态性进行了研究,分析表明,６４组引物在两池间全部扩增出了稳定,清晰的带纹,共计３４７７条带。多数引物在基因池间未呈现多态性,只有引物组合Ｅ－ＡＧＣ／Ｍ－ＣＡＡ在基因池间表现多态,用双亲、Ｆ１、Ｆ２单株以及生产和育种上的骨干不育系与恢复系验证均表明这组引物所揭示的多态性片段与恢复基因有关（命名为ＡＰ１）。ＡＰ１为     

Molecular Mapping of a Gene for Fertility Restoration of Wild Abortive (WA) Cytoplasmic Male Sterility using a Basmati Rice Restorer Line

The inheritance and molecular mapping of a fertility restorer gene in basmati quality restorer line PRR-78 was carried out using an F₂ mapping population from the cross IR58025A X PRR-78 employing microsatellite markers. Dominant monogenic control of fertility restoration was observed in the F₂, and further confirmed by test cross data. Out of 44 sequence tagged microsatellite (STMS) markers used in the bulked segregant analysis (BSA), four differentiated the fertile bulk from the sterile bulk as well as the two parental lines from each other. One of these markers, RM258 located on chromosome 10, was found linked to the restorer gene at a distance of9.5 cM. Considering the RM258 location, additional STMS (RM171 and RM294A) and sequence tagged site (STS) primers derived from restriction fragment length polymorphic (RFLP) clones (G2155 and C1361) linked to fertility restorer gene(s) in other populations, were also used to find out a marker more tightly linked to the restorer gene. However, of these, RM171, RM294A and G2155 based primers amplified monomorphic fragments between parental lines and no amplification was observed with C1361. Cleaved amplified polymorphic sequence (CAPS) analysis of non-polymorphic STMS and STS markers and random amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis using five random primers reportedly linked to restorer gene in other populations, also failed to differentiate the two parents. While, the marker RM258 is being used in the restorer breeding to identify putative restorer lines, search for additional tightly linked markers is underway.     

Alteration of Gene Expression in Rice Hybrid F1 and Its Parental Seedlings

Hybrid rice ( Oryza sativa L. ) seedling is more vigorous in root development and plant growth than its parental lines in the tested indica rice of hybridized combination (Shanyou 63 (Fl): Zhenshan 97A × ♂Minghui 63). Analysis of the difference in gene expression between the hybrid Fl and its parental seedlings by means of mRNA differential display indicated that gene expression of the parental lines was obviously altered the hybrid Fl both in quantity and quality., Quantitatively, there were over-expression and under-expression of genes in hybrid Fl with genetic expression trend forwards a single parent. Qualititatively, hybrid Fl could have specific gene expression, single parem (maternal or paternal) gene silence, co-suppression of paternal genes, and single paternal gene expression. The relationship between heterosis formation and alteration of gene expression of parental lines in hybrid Fl was also discussed.     

Inheritance and fine mapping of fertility restoration for cytoplasmic male sterility in Gossypium hirsutum L

Genetics of CMS fertility restoration was presented through the analysis of classic genetics and molecular markers. Based on F(2) segregation of the crosses between CMS and the restoring lines, the testcrosses and F(1) x F(1) populations, together with RAPD and SSR mapping, one dominant gene was identified to control the CMS fertility restoration in cotton. The strategy of genotype representation analysis (GRA) was put forward to screen the markers linked with the Rf(1) locus. Using 1,025 random decamer primers and 282 pairs of SSR primers, two RAPD and three SSR markers were identified to be closely linked to the Rf(1) gene. Among the five markers, three were co-dominantly inherited. Additionally, based on the analysis of monosomic and telesomic lines with one SSR maker, the Rf(1) locus could be located on the long arm of chromosome 4. The molecular markers available here are helpful in the development of the elite restoring lines in cotton by marker-assisted selection.     

Aanlysis of short photo-periodic sensitive genic male sterility and molecular mapping of rpms3(t) gene in rice (Oryza sativa L.) using SSR markers

A research was conducted on the pollen fertility of rice sterile lines D52S and D38S responsive to photoperiod during the sensitive stage under natural and controlled conditions. Bulk segregant analysis (BSA) and recessive class approach were applied to identify DNA markers that co-segregate with gene conferring male-sterility in D52S mutant rice. The results showed that in day-light higher or equal to 14.00 h, D52S and D38S rice pollen were fertile; however, they were sterile when day-length was less than 14.00 h. They were therefore considered to be short photo-periodic sensitive genic male sterile lines(Short PGMS lines). Under short day-light conditions, the pollen fertility segregation of F₂ populations from crosses between D52S/Shuhui527 and D52S/Gui99showed 3:1 ratio of fertile to sterile plants suggestingthat male sterility in D52S was controlled by one recessive gene. Two markers RM244 and RM216 located on chromosome number 10 co-segregated completely with the rpms locus. The locus was mapped to the interval between SSR markers RM2571 (6.6 cM) and RM244 (4.6 cM).     

水稻雄性不育新质源的研究──新型水稻细胞质雄性不育系马协A与野败型珍汕97A不育性的遗传学比较

采用套袋自交结实率和自然结实率为主,花粉育性和田间目测整株育性为辅的综合性状,判定新型细胞质雄性不育系马协Ａ以及它与明恢６３的杂种Ｆ_１、Ｆ_２和ＢＦ_１的植株育性,并以野败型珍汕９７Ａ作对照,比较研究了其不育性的遗传规律。结果表明,马协Ａ与珍汕９７Ａ不育性的遗传均由两对基因控制,但新型细胞质雄性不育系马协Ａ两对基因的作用方式与珍汕９７Ａ不同。前者Ｆ_２群体的育性分离符合９：３：３：１的比例,ＢＦ_１符合１：２：１的比例;后者相应群体则符合１２：３：１和２：１：１的比例,两对基因间表现为显性上位。斯米尔诺夫检验也表明马协Ａ／明恢６３和珍汕９７Ａ／明恢６３的Ｆ_２群体的结实率频率分布差异显著（Ｐ＜０．０１）。并讨论了细胞质雄性不育的遗传机理及分子基础。