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        利用染色體片段代換系定位水稻HL型育性恢復(fù)基因

        2015-10-20 18:29:50張宏根等
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015年9期
        關(guān)鍵詞:水稻

        張宏根等

        摘要:以水稻9311為背景、日本晴為供體構(gòu)建的一套染色體片段代換系為試驗(yàn)材料,利用HL型秈稻不育系粵泰A與代換系測交,根據(jù)測交F1群體的花粉育性和小穗育性,結(jié)合Bin-map,采用多元回歸的方法,對(duì)HL型粵泰A的育性恢復(fù)QTL進(jìn)行分析。以花粉育性為指標(biāo)檢測到3個(gè)QTLs,分別位于第2、6和10染色體上,定位區(qū)段大小為 379 262、1 853 725、1 229 303 bp;以自然小穗育性為指標(biāo)檢測到3個(gè)QTLs,分別位于第1、第3和第11染色體上,定位區(qū)段大小為455 070、525 340、247 226 bp。

        關(guān)鍵詞:水稻;染色體片段代換系;恢復(fù)基因;基因定位

        中圖分類號(hào): S511.01文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào):1002-1302(2015)09-0064-04

        收稿日期:2014-09-06

        基金項(xiàng)目:國家“973”計(jì)劃(編號(hào):2011CB100101);國家自然科學(xué)基金(編號(hào):31071384);江蘇省高校自然科學(xué)研究項(xiàng)目(編號(hào):13KJ13210008);江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目。

        作者簡介:張宏根(1981—),男,江蘇南通人,博士,講師,研究方向?yàn)樽魑镞z傳育種。E-mail:zhg@yzu.edu.cn。

        通信作者:湯述翥,教授,研究方向?yàn)樽魑镞z傳育種。E-mail:sztang@yzu.edu.cn?!糉L(2K2]目前,我國主要有9種胞質(zhì)不育系類型用于生產(chǎn),以野?。╓A)型、紅蓮(HL)型和包臺(tái)(BT)型為3種代表類型[1]。WA型不育系敗育徹底、不育性穩(wěn)定,在雜交秈稻生產(chǎn)利用中占據(jù)主導(dǎo)地位。近年來,HL型不育系在雜交秈稻中應(yīng)用越來越廣泛。雜交粳稻以利用BT型不育系為主,推廣面積較小。要發(fā)展三系雜交稻,HL型雜交秈稻在生產(chǎn)上進(jìn)一步的利用是一條重要途徑。HL型不育系的恢復(fù)譜較廣,但強(qiáng)恢復(fù)系很少,恢復(fù)系選育是限制HL型雜交秈稻進(jìn)一步發(fā)展的重要因素。

        質(zhì)核互作雄性不育系的育性恢復(fù)是一復(fù)雜的遺傳性狀,并且環(huán)境對(duì)目標(biāo)性狀表型的影響較大。已有的研究表明,HL型不育系花粉表現(xiàn)為圓敗,其育性恢復(fù)由主效基因與微效基因共同控制,且基因間可能存在互作[2-4]。目前,在秈稻核背景下,HL型不育系的主效育性恢復(fù)基因已被定位[5-9],而微效基因的定位及基因效應(yīng)研究相對(duì)較少[10]。因此,有效地開展HL型不育系微效基因的定位是選育HL型強(qiáng)恢復(fù)系的關(guān)鍵。

        如何對(duì)微效恢復(fù)基因進(jìn)行定位是育性恢復(fù)遺傳研究的難點(diǎn)。染色體片段代換系與受體親本的遺傳背景基本一致,其與受體親本之間以及系與系之間只有單個(gè)或少數(shù)的染色體片段的差異,因此其表現(xiàn)出的任何差異都可以直接與導(dǎo)入的片段或被替換的片段聯(lián)系起來,是進(jìn)行QTL分析及精細(xì)定位目標(biāo)QTL的理想材料。目前,在水稻中已經(jīng)有很多的學(xué)者利用染色體片段代換系來定位重要性狀的QTL[11-16]。為定位HL型秈稻不育系的微效恢復(fù)基因,本試驗(yàn)在已有研究基礎(chǔ)上以水稻9311為背景、日本晴為供體構(gòu)建的一套染色體片段代換系為試驗(yàn)材料(利用高通量測序?qū)γ恳粋€(gè)系基因組進(jìn)行了重新測序,每個(gè)系中的代換片段長度及位置均準(zhǔn)確獲知),其中9311為HL型強(qiáng)恢復(fù)系,日本晴為HL型不育系的保持系,利用HL型秈稻不育系粵泰A與代換系測交,根據(jù)測交F1群體的花粉育性和小穗育性,結(jié)合Bin-map,采用多元回歸的方法,對(duì)HL型不育系育性恢復(fù)的QTL進(jìn)行分析,相關(guān)研究結(jié)果有助于HL型恢復(fù)系的選育。

        1材料與方法

        1.1供試材料

        以粳稻測序品種日本晴為供體,秈稻測序品種9311為受體構(gòu)建的128個(gè)染色體片段代換系(C1-C128),9311及HL型秈稻不育系粵泰A。

        1.2群體配置

        2010年正季在揚(yáng)州種植親本9311、HL型粵泰A及128個(gè)CSSLs,并配制F1:HL型粵泰A/128CSSLs。成熟時(shí)實(shí)際收到119個(gè)測交F1組合的種子。

        2011年春季在海南種植親本9311、HL型粵泰A、128個(gè)CSSLs以及2010年正季獲得的各F1,并繼續(xù)配制HL型粵泰A/128CSSLs。成熟時(shí)收獲各F1種子。

        2011年正季在揚(yáng)州種植各親本以及海南收獲的各測交F1,每份材料各種植10苗。由于2011年海南春季溫度偏低,配制的一些雜交組合未能收到雜交種,以及播種后一些雜交種沒有成苗或后期因病枯死而缺苗,最終在配制測交群體中實(shí)際得到的測交系數(shù)目為116個(gè)。

        1.3抽穗期調(diào)查

        抽穗后及時(shí)記載抽穗期(50%的稻穗抽穗),并折算成播種至抽穗的天數(shù)表示。

        1.4花粉育性鑒定與小穗育性鑒定

        每天07:00—09:00,在田間每個(gè)測交系中選取4株單株,從每個(gè)始花植株上選取1個(gè)已抽出約1/3的主穗或較大分蘗穗。鏡檢時(shí),在每個(gè)穗子的中上部枝梗中,選取3朵當(dāng)天要開放的穎花,用1%I2-KI液染色、壓片,在低倍顯微鏡下觀察花粉育性。根據(jù)花粉粒的形狀和對(duì)I2-KI液的染色反應(yīng),將花粉劃分為典敗、圓敗、染敗和正常4種類型。觀察時(shí),選擇分布均勻、花粉數(shù)目超過100粒的視野,分別記錄4類花粉的數(shù)目,計(jì)算4類花粉的百分率。

        在抽穗期間,每天07:00—09:00,選取尚未開花的小穗套袋,自交袋大小為50 cm×20 cm,每系2個(gè)袋子,每個(gè)袋子2個(gè)小穗。20 d后,剔除折斷或自交袋破損的穗子,調(diào)查群體單株的自交小穗育性。

        待種子成熟后,每測交系選取4個(gè)主莖穗考察自然小穗育性。

        1.5水稻DNA提取與分子標(biāo)記分析

        水稻基因組DNA的提取采用CTAB法[17]。普通PCR采用20 μL的反應(yīng)體系:模板DNA 1.0 μL,10×PCR緩沖液2.0 μL,25 mmol/L MgCl2 2.0 μL,2 mmol/L dNTP 2.0 μL,03 μmol/L引物2.0 μL,Taq酶0.5 U,加ddH2O補(bǔ)足20 μL。富含GC含量模板的20 μL反應(yīng)體系包括:DNA,2×GCI緩沖液10 μL,2.5 μmol/L的dNTP 3.2 μL,0.3 μmol/L的引物20 μL,Taq酶0.5 U,加ddH2O補(bǔ)足20 μL。PCR擴(kuò)增條件為:95 ℃預(yù)變性5 min;94 ℃變性50 s,55 ℃退火50 s(溫度因引物不同而異),72 ℃延伸50 s(不同長度的預(yù)期產(chǎn)物按 1 kb/min 調(diào)整延伸時(shí)間),擴(kuò)增32個(gè)循環(huán);72 ℃延伸10 min,18 ℃保溫。PCR反應(yīng)產(chǎn)物首先在3%瓊脂糖凝膠中電泳,經(jīng)溴化乙錠染色后在UVP Bioimaging Systems凝膠成像儀上成像。

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