籼型光敏核不育水稻育性可转换性的基因定位和基因互作研究

本研究以来源于农垦58S的灿型光敏核不育系培矮64S（短日条件下育性难转换）和8902S（短日条件下育性蝗转换）及其F1,F2群体为材料,通过短日不同光温和不同生态条件4种处理,利用RFLP分子标记研究了影响光敏偿育水稻在短日条件下的育性可转换性的遗传,基因定位和基因互作,主要结果表明：影响光敏不育水稻的育性可转换性表现为微效基因的作用,定位了7个控制光敏核不育水稻的育性可转换性QTL,即S2,S3a,S3b,S5,S8和S10,揭示了基因互作真实存在于光敏核不育水稻中,基因互作形式和互作类型对光敏核不育水稻的育性可转换性的影响表现多种多样,不同类型的基因互作所解释的遗传变异处于2．15％－10．07％之间。     

光敏核不育水稻农垦58S 41 kD蛋白质的N—端序列分析

光敏核不育性受1对或2对或3对隐性主基因控制,这反应了光敏核不育特性遗传机制的复杂性。张端品等用形态标记法将农垦58S光敏核不育基因定位于第5染色体。胡学应和万邦惠用同工酶法以农垦58S/02428 F_2群体为材料,将光敏核不育基因定位于第6和11染色体;Zhang等用RFLP法以32001S/明恢63 F_2群体为材料将不育基因定位于第3和7染色体。这三种方法所得到的定位结果完全不同,综合起来,第3、5、6、7和11染色体均有光敏核不育基因的位点,由此结果可得出两种解释:1.光敏核不育性由多对基因、至少5对基因控制;2.上述定位方法均是以不育(可育)性状在F_2群体中的分离模式为依据,育性划分界线的不同将会造成分离群体中单株表现值的差异,从而影响定位结果的精确性;再者不同实验室使用的材料不一致,已知不同遗传背景和光温条件影响光敏核不育基因的表达。因此,染色体定位结果有待确证。光敏核不育基因在染色体上定位的复杂性和不一致在某种程度上影响了基因克隆和光敏核不育分子机制的研究。无论光敏核不育性的遗传机制如何复杂,上述结果     

光敏核不育水稻农垦58S与正常品种“农垦58”在pmsl区段无育性基因分离

光敏核不育水稻农垦58S系由正常品种“农垦58”(Oryza sativa L.ssp.japonica)自然突变产生。为弄清该突变基因在染色体上的位置,曾用覆盖整个水稻基因组的300余个RFLP探针对农垦58S和“农垦58”进行了对比分析,得到了7个具多态性的探针,其中2个探针RG30和RZ626正好落在第7染色体上以前定位的光敏核不育基因pmsl所在的区段。以这两个标记对农垦58S/“农垦58”组合F_2随机群体140单株进行了RFLP分析,按RFLP基因型分组对育性作方差分析,结果表明,这2个标记位点与此群体中引起育性分离的位点无连锁关系。说明由正常“农垦58”变为光敏核不育农垦58S的突变基因不在pmsl区段。     

籼型光敏核不育水稻育性可转换性的基因定位和基因互作研究

本研究以来源于农垦58S的籼型光敏核不育系培矮64S(短日条件下育性难转换)和8902S(短日条件下育性易转换)及其F１、F２群体为材料,通过短日不同光温和不同生态条件4种处理,利用RFLP分子标记研究了影响光敏核不育水稻在短日条件下的育性可转换性的遗传、基因定位和基因互作,主要结果表明：影响光敏核不育水稻的育性可转换性表现为微效基因的作用,定位了7个控制光敏核不育水稻的育性可转换性QTL,即S2、S3a、S3b、S5、S8和S10。揭示了基因互作真实存在于光敏核不育水稻中,基因互作形式和互作类型对光敏核不育水稻的育性可转换性的影响表现多种多样,不同类型的基因互作所解释的遗传变异处于2.15%～10.07%之间。     

湖北光敏感核不育水稻不育性的遗传规律

本文选用5个常规粳稻品种和3小光敏感核不育系与湖北光敏感核不育水稻农垦58S杂交,用花粉育性、套袋自交结实率、自然结实率和大田目测4种育性指标同时鉴定同一植株育性,观察分析杂种后代在长日下植株育性的表现。结果表明：光敏核不育水稻不育性的遗传行为表现为受1对隐性主基因控制,不同的遗传背景对不育性的遗传行为表现有不同程度的影响。     

水稻光敏核不育系的选育

湖北光敏感核不育水稻的发现,为两系杂交稻奠定了基础。农垦58S为晚梗型,经济性状不理想,直接利用于生产较困难,必须将光敏核不育特性转育到优良的籼、粳品种中,选育出符合生产要求的光敏核不育系,才有生产利用价值。光周期诱导水稻雄性育性转换特性是由1—2对主效基因控制的,可以通过杂交转育。自八十年代以来,湖北和全国的水稻遗传育种学家开展了水稻光敏核不育系的选育,到1991年止,由农垦58S为源的通过省级以上鉴定的水稻光(温)敏核不育系18个,其中籼稻10个粳稻8个,由光、温敏核不育系配制的两系杂交稻组合开始用于生产。     

光敏核不育水稻农垦58S与其衍生不育系的叶绿体DNA的比较

扩增了光敏核不育系农垦58S及从它衍生出来的5个两用核不育系叶绿体DNA的ORF（open reading frame）100、ORF29-TrnC^GCA、rps16（ribosomal proteins16）基因内含子和TrnT^UGU-TrnL^UAA（tRNA^Thr（UGU）-tRNA^-Leu（UAA）等4个片段,并测定了其序列。研究结果表明,粳型光敏核不系农垦58S的叶绿体为粳型。农垦58S衍生的核不育系中,粳型核不育系7001S以及3个籼型核不育系1103S、培矮64S和广占63S的叶绿体DNA为粳型,与选育者提供的细胞质系谱一致。籼型核不育系W6154S的叶绿体DNA为籼型,与选育者提供的细胞质系谱不一致,推断选育者在选育过程中更换过细胞质（曾用不育系作过父本）。5个粳型叶绿体DNA的rps16基因内含子和TrnT^UGU-TrnL^UAA间区的序列相互之间有1-2个单核苷酸的变异。     

湖北光敏核不育水稻农垦58S叶片60 kD蛋白特异性及其功能的讨论

湖北光敏核不育水稻(Hubei photoperiod-sensitive genic male-sterile rice, HPGMR)是在我国发现并开始应用研究的。人们在应用研究中发现的许多问题,如光敏不育特性转育到籼稻上多变成温敏不育等,很难达成共识。加强机理研究已成为光敏水稻研究深入发展的当务之急。除了对不同时期“农垦58”与58S的代谢做各种分析外,寻找特异蛋白与特异基因是光敏水稻机理研究中两个重要方面。在蛋白研究方面,目前已报道发现35kD、45kD、60kD、61kD等与光敏不育材料有关的特异蛋白。这些结果表明,在“农垦58”与58S之间是可以找到特异蛋白的,但还不能确定这些蛋白与光敏不育性状的关系。为了解决已发现的特异蛋白与光敏不育性状的相关性问题,我们采用多对照的方法,对已知在农垦58S中稳定表达而在“农垦58”中不出现的60kD蛋白做了进一步的研究。     

不育系培矮64S衍生的近等基因系的育性感温性及基因初定位研究

培矮64S是光敏核不育水稻农垦58S衍生出的应用面积最大、不育临界温度最低的不育系.但其不育临界温度高于温敏核不育系株1S,杂交制种也没有株1S安全.为了探究培矮64S育性感温的机制,选育不育临界温度更低、杂交制种更安全的不育系,本研究以培矮64S为母本与丰源B杂交,再以杂交后代的不育株与丰源B回交两次制备近等基因系,...     

温度对两系杂交水稻育性恢复的影响

以培矮64S/南京11F1和N58S/FL235F1及F2代为材料,在武汉夏季（7～8月）自然长日下进行了日平均温度为低温（24℃）,中温（27℃）和高温（30℃）处理,研究了两类不同恢复基因表达的温度敏感性差异。结果表明：在自然长日高温和中温条件下,其F1代平均自然结实率均高于68.75%,南京11可完全恢复培矮64S的光敏核不育性。在自然长日高温下,FL235不能完全恢复N58S的光敏核不育性,其F1代平均自然结实率为21.93%～26.75%。在自然中温条件下,其F1代平均自然结实率为46.36%～48.38%,FL235可以恢复N58S的光敏核不育性,进一步分析表明,温度仅影响培矮64S/南京F2育性分布方式和南京11光敏核不育恢复基因表达程度,并不影响恢复育基因的遗传方式,而FL235恢复基因表达对高温敏感,其临界温度约为27℃,温度同时影响光敏恢复基因的遗传互作和表达方式。     

光敏核不育水稻恢复基因对数和等位性研究

以不同遗传背景和熟期的９个粳型恢复系相互间和与农垦５８Ｓ配制杂交组合,１９９７～１９９９年研究了农垦５８Ｓ光敏核不育基因的遗传规律。结果表明,供试恢复系均携带恢复农垦５８Ｓ光敏核不育性的１对或２对主效显性基因。Ｔ９８４和农垦５８的１对主效恢复基因等位。其它７个恢复系携带２对等位的主效恢复基因,暗示农垦５８Ｓ的光敏核不育性涉及到２对隐性基因,遗传背景仅影响微效基因的表达和分离。     

水稻感光性和光敏不育性的发育遗传关系

在人工气候室控制的光长与温度下,用光敏不育系7001S与早中熟粳稻(Oryza sativa ssp,japoni-ca)感光性弱的“秋光”、“有芒早粳”和“CPSLO-l7”3个品种分别杂交,分析了杂种F_1、F_2植株育性与感光性的表现,以及两者的关系。结果表明:这3个组合的恢复亲本均属于具两对光敏不育的恢复基因的品种。F_1植株均倾向晚熟亲本,说明控制感光性强的基因属于显性。F_2植株在长日照下表现为不育株的感光性均倾向感光性强的亲本;且有不少不育株为晚熟超亲;在少数弱感光性的植株中没有不育株。说明光敏不育基因与感光性基因关系密切,可能两者有连锁关系,光敏不育基因要在感光性基因表达的基础上才能表达。     

农垦58S光敏不育基因突变位点的确定及pms3区间的进一步作图

光敏核不育水稻农垦 5 8S系由正常晚粳品种农垦 5 8自然突变产生 .以农垦 5 8S与农垦 5 8杂交F₂ 为材料作RFLP分析 ,确定了原始光敏不育基因突变位点为位于第 1 2染色体上的pms3,即由正常品种农垦 5 8变为光敏不育农垦 5 8S是pms3上基因突变的结果 .还对 (农垦 5 8S× 1 5 1 4)群体做了大量的RAPD和AFLP分析 ,找到并定位了 4个与pms3连锁的标记 ,增加了该区间的分子标记密度 .     

光周期对光敏核不育水稻光敏色素A含量及其mRNA丰度的影响

光敏核不育水稻(农垦58S)是我国特有的水稻(Oryza sativa L.)种质材料,光敏色素是光周期诱导其育性转变的受体。报道了育性转换敏感期间的光周期处理对农垦58S及对照“农垦58”叶片中光敏色素A(Phy A)含量及其mRNA丰度的影响。在10个光周期处理的最后一个暗期结束前,收获每株水稻的上部两片叶,用酶联免疫吸附测定法测定Phy A。和长日照(LD)相比,短日照(SD)处理导致农垦58SPhy A相对含量增加38.5％;而“农垦58”只增加18.5％。显然,在较长的暗期中,农垦58S中Phy A的积累比对照快。在水稻幼苗中也得出相似的结果。以光敏色素A基因(phy A)的特异性片段RPA3作探针,用RNA斑点杂交的方法对叶片中Phy A mRNA丰度进行分析的结果表明,光周期处理5d和10d时,两品种水稻的Phy A mRNA丰度都是SD处理的比LD的高,而且SD下农垦58S Phy A mRNA的丰度均比“农垦58”的高。这些结果表明,甲基化水平较低的农垦58S phy A可能比“农垦58”的phy A更活跃地表达。另外,在育性转换敏感期每日主光期结束时(EOD)进行10次短暂的远红光(FR)照射。结果表明,农垦58S植株抽穗和开花期比SD处理推迟2d,而花粉败育率、种子结实率却无变化。暗示农垦58S开花和育性转变过程的光周期反应可能不同。     

水稻光(温)敏核不育系与核质互作不育系的遗传关系剖析

1991─1992年,分析了7个光(温)敏核不育系与15 个核质互作不育系杂交F1及部分F2植株在长日照和短日照条件下的育性表现,结果清楚地表明,有些光敏核不育系能够保持核质互作不育系的雄性不育性,有些光(温)敏核不育系则能够恢复或部分恢复; 有些光敏核不育系对某一核质互作不育系具有保持能力,对另一核质互作不育系则具有恢复能力; 并初步推测光(温)敏核不育基因与核质互作不育基因是独立发生的,当核质互作不育系中细胞质和细胞核的隐性不育基因一起作用时,能够掩盖光(温)敏不育基因及其育性恢复基因的表达。     

光温敏雄性不育水稻不育临界温度性状的遗传分析

光温敏不育系不育临界温度性状的稳定非常困难,其根本原因在于对这一性状的遗传模式缺乏了解。从粳型光敏不育系N5088S中分离出仅存在临界温度差异的H5088S株系,以两者为亲本,构建了包括正反交、回交及F2分离群体在内的7世代群体。将每粒谷苗一分为四而形成基因型构成相同的4套材料,每套材料进行不同温度处理,以花粉育性为指标采用IECM算法进行遗传分析。结果表明：四种温度条件下,正、反交F1育性差异不明显,表现低临界温度特性;F2在不同温度下育性分离比例不同,23.5℃处理下低临界温度对高临界温度为显性;不育临界温度符合两对主效基因和微效基因共同作用的混合遗传模型,主效基因的遗传力为80％-97％。     

免疫测定光敏核不育水稻中光敏色素I含量

光敏核不育水稻（农垦58S）是中国水稻研究中的一个重要发现,水稻杂交育种上有巨大潜力。研究表明：农垦58S的雄性不育性受光周期调控,光敏色素是育性转变过程中光周期反应的光受体。然而,鉴于高等植物中存在至少两种不同的光敏色素分子,并且它们同时存在水稻中,人们对调节农垦58S雄性不育过程的光敏色素分子种类及作用方式仍然不清楚。本文采用酶联免疫吸附测定法（ELISA）,比较了不同光周期下农垦58S和对照品种农垦58叶片（光周期感受器官）中光敏色素（phyA）的含量。从农垦58S的二次技梗原基分化期开始,进行10天的光周期处理,一组为短日照（SD）,另一组为长日照（LD）。在第10个暗期结束前,于暗绿光下收获每株水稻的最上部两片新展叶,立即保存在液氮中。样品在研钵中磨成液氮粉,然后加入提取液（含50mmol/LTris-HCI和0．2mol／L巯基乙醇,pH8．5）匀浆。粗提液经0．5％聚乙烯亚胺（PEI）沉淀一,上清液供ELISA分析。以燕麦phyA的多克隆隆抗体、单克隆抗体分别作ELISA的一抗和检测抗体。供ELISA分析。以燕麦phyA的多克隆抗体、单克隆抗体分别作ELISA的一抗和检测抗体。采用ELISA可以专一性地检测水稻phyA(Table1)。几次独立的实验说明,光周期处理对phyA含量有较大的影响。要相同的光周期下,农垦58S的phyA在较长时间暗期中的合成速度明显比农垦58快,这证实了前人的推测,即农垦58S甲基化程度较低的phyA基因的表达可能比农垦59更活跃。许多研究指出,pohyA含量的高低必然影响有关的生理过程。两种基因型相同的大麦品种对光周期、远红光（FR）敏感性的不同反应正是phyA含量差异所致。因此,SD下叶片积累较多的phA可能是农垦58S花粉育性恢复所必需的。另外,在农垦58S育性转变敏感期内每天的光周期结束时（EOD）进行短暂（15分钟）的FR照射实验,以推测光敏色素(PhyB)在育性转变中的作用,因为EODFR反应由phyB介导。10次EODFR处理后,农垦58S的抽穗、开花期均比SD对照相应地推迟2天。这与穗、开花（LD效应）,其花粉败育、种了结实率却没有变化（图1）,说明开花与花粉育性的调控机制有所不同。从上述结果我们认为,可能是phyA,而不是pohyB参与光周期诱导的农垦58s花粉育性转变过程,并且phyA可能通过其含量的变化起调节作用;phyB与水稻的抽穗、开花等现象有关。农垦58S可能通过其含量的变化起调节作用;phyB与水稻的抽穗、开花等现象有关。农垦58s控制花粉正常发育的phyA信号传导链可能存在某些缺陷,从而导致对光周期的敏感性增加,SD下积累较多的phyA则可以弥补这些缺陷。     

大白菜雄性不育性遗传规律的探讨

已经发现的四种不育性中,除裂药型和嵌合型由于无利用价值而未继续保存繁殖外,对两种闭药型不育性有关资料的分析认为:(1)不育性为隐性;(2)闭药Ⅰ型的不育性由两对基因控制,不育株是两对隐性不育基因的纯合体,有稳定保持力的株系,由于连锁致死的作用,只能有1:1的保持力,既不能分离出具有完全保持力的株系,也不能分离出具有完全恢复力的株系;     

大白菜细胞核复等位雄性不育基因定位

以大白菜不育材料"939A"为母本,携带恢复基因的材料YDQ56A为父本构建隐性雄性不育F1S4分离群体,利用混合分组分析法(BSA)对不育基因初定位;同时以"939A"为母本,携带保持基因的材料yellow sason为父本构建显性雄性不育F2分离群体,对不育基因进行精细定位。结果在F1S4群体中获得与不育基因连锁的标记2个,A08_1900和Br ID111035,与不育基因分别相距8.8c M和2.5c M,物理距离为804.1kb;F2群体中不育单株与可育单株分离比符合3∶1,不育基因表现为显性。通过标记验证,F2和F1S4两个群体定位结果一致,均位于A08染色体末端,通过新标记的筛选获得不育基因两侧紧密连锁的标记Br19470306和Br19675586,与不育基因分别相距1.6c M和2.4c M,物理距离205.28kb,其中包含58个基因。该结果为大白菜雄性不育系的利用以及转育奠定了基础。     

水稻新资源温敏核不育系长S的遗传学研究

长S是来自普通野生稻与籼稻珍珠矮杂交后代的温敏核不育系。以长S与中浙B、R608等配组的F1和F2为材料,对其育性进行观察。结果表明,所有F1均为正常可育,F2群体中可育株数和不育株数经卡平方测验符合3∶1的理论分离比例,说明长S的育性受1对隐性核基因控制。以长S与HN5S、C815S、广占63S、湘陵628S及HD9802S的F1为材料,并进行育性观察。结果表明,长S与HN5S的F1为正常可育,而长S与C815S等其余4个不育系的F1表现为不育,这说明长S与HN5S的不育基因位点不等位,而与C815S等4个不育系的不育基因位点等位。