【摘 要】
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水稻是世界上主要的粮食作物之一,其中杂交水稻占据着很大的比重,且三系杂交水稻育种技术长期得到广泛运用,在提高粮食产量方面贡献巨大。而细胞质雄性不育与恢复性(CMS/Rf)是三系杂交水稻制种与生产应用的关键,也是杂种优势利用的基础,同时,恢复基因恢复效应的强弱直接影响恢复系的选育,也制约着杂交水稻F1代的产量,因此对恢复基因进行等位变异鉴定与分析,充分挖掘和利用优良等位基因用于设计育种,选育优良恢复
【基金项目】
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广州市科技计划项目《杂交水稻“三系”分子设计育种技术体系的建立》(项目编号 201607020040);
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水稻是世界上主要的粮食作物之一,其中杂交水稻占据着很大的比重,且三系杂交水稻育种技术长期得到广泛运用,在提高粮食产量方面贡献巨大。而细胞质雄性不育与恢复性(CMS/Rf)是三系杂交水稻制种与生产应用的关键,也是杂种优势利用的基础,同时,恢复基因恢复效应的强弱直接影响恢复系的选育,也制约着杂交水稻F1代的产量,因此对恢复基因进行等位变异鉴定与分析,充分挖掘和利用优良等位基因用于设计育种,选育优良恢复系,对杂交稻的应用和发展具有重要意义。本研究通过利用广泛供体来源的单基因恢复系(SGRLs),对杂交水稻恢复基因Rf3和Rf4座位进行等位变异分析,在两个基因座位上均鉴定到了丰富的等位基因变异。主要结果如下:1、恢复基因Rf3与不育基因WA352。在对恢复基因Rf3进行等位基因变异分析时,本研究分别于移栽20天左右的叶片和花粉母细胞减数分裂时期颖花3-4 mm时取样,检测WA352的表达量,根据检测结果,猜测Rf3可能在转录水平影响不育基因WA352的表达。2、Rf3、Rf4座位等位基因变异分析。利用Rf3-SGRLs和Rf4-SGRLs分别与不育系HXA测交,通过考察其测交后代的花粉、小穗育性和包颈率等表型性状以及分析其不育基因WA352的表达,综合表型值与分子表达量水平,评价其恢复能力强弱,最终在2基因座位上均鉴定到了3个等位基因类型。按照恢复力强弱分别为Rf31、Rf32、Rf33和Rf41、Rf42、Rf43。3、新不育系的培育与鉴定。在对Rf3和Rf4进行等位基因变异分析过程中,发掘并鉴定到了一批建立在水稻恢复基因等位变异基础上的新型不育系,综合花粉育性、小穗育性、包颈率和WA352表达分析,最终在Rf3等位基因基础上鉴定了4个新不育系S1、S2、S3和S4,在Rf4等位基因基础上鉴定到了2个新不育系L1和L2,并且这些新不育系在经过2年3个世代的考察中均表现为稳定的完全不育的特征。本研究通过利用SGRLs分别对水稻野败型细胞质雄性不育恢复基因Rf3和Rf4座位进行等位基因变异分析,在结合花粉育性、小穗育性、包颈率和不育基因WA352表达的基础上,综合表型值与分子表达水平层面分析,分别鉴定不同基因座位上不同恢复力类型的优良等位基因变异类型,其结果为进一步利用Rf3和Rf4的不同等位基因开展水稻“三系”设计育种,提供了理论依据和材料支持。
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