甘藍(lán)型油菜顯性細(xì)胞核雄性不育基因Ms-Mf的定位.pdf

1、1985年，李樹(shù)林等報(bào)道了一批新型的甘藍(lán)型油菜細(xì)胞核雄性不育材料，它具有敗育徹底、不育性穩(wěn)定、無(wú)不良胞質(zhì)效應(yīng)等特點(diǎn)；在遺傳分析的基礎(chǔ)上，認(rèn)為這些核不育材料的育性是受兩對(duì)顯性基因互作控制的，一對(duì)為顯性不育基因，一對(duì)為顯性恢復(fù)基因，不育基因單獨(dú)存在時(shí)能夠?qū)е虏挥?，但若恢?fù)基因存在時(shí)，則育性恢復(fù)。因此，顯性核不育有保持系和恢復(fù)系，可以類(lèi)似于細(xì)胞質(zhì)雄性不育“三系”法來(lái)配制雜交種。最近，宋來(lái)強(qiáng)對(duì)其發(fā)現(xiàn)的顯性核不育材料609AB經(jīng)過(guò)深入、系統(tǒng)的研究

2、后，認(rèn)為甘藍(lán)型油菜顯性核不育(包括Rs1046AB)更符合一對(duì)復(fù)等位基因遺傳的假設(shè)，使核不育的遺傳陷入爭(zhēng)論。因此，對(duì)顯性核不育的深入研究顯得非常必要。 本研究的主要內(nèi)容包括：利用RS1046AB為基礎(chǔ)材料，通過(guò)雜交、回交和測(cè)交的方法對(duì)兩種遺傳假設(shè)進(jìn)行了初步的判別；利用與不育基因連鎖的特異標(biāo)記，展開(kāi)了核不育純合兩型系的分子標(biāo)記輔助轉(zhuǎn)育；利用近等基因系Rs1046AB及衍生的F2群體定位了核不育相關(guān)的基因，并將結(jié)果與前人的相關(guān)研究進(jìn)

3、行了整合。主要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： 1．通過(guò)不育系Rs1046AB雜交后代的育性分離情況，從16份品系(品種)中，篩選到10份核不育系的臨保系，5份核不育系的恢復(fù)系；另有一份在恢復(fù)基因位點(diǎn)雜合的材料，它能恢復(fù)部分單株的育性。 2．不育系可育株(Rs1046B)與臨保系雜交，F(xiàn)1代可育株自交并繼續(xù)回交，其F2和BC1代單株全部可育，表明Rsl046B的不育基因與恢復(fù)基因在減數(shù)分裂中發(fā)生分離，因此不育基因與恢復(fù)基因?yàn)榈任换?。?/p>

4、育株(Rs1046A)與恢復(fù)系195A-14雜交F2代的20個(gè)不育株再與臨保系7．5測(cè)交，后代育性全部表現(xiàn)不育，證明了該恢復(fù)系的恢復(fù)基因與不育系的不育基因等位。因此確認(rèn)核不育系RS1046AB符合復(fù)等位基因的遺傳模式，即Rs1046AB不育株的基因型為MsMs，可育株的基因型為．MsMf,而臨保系的基因型為msms，恢復(fù)系195A-14的基因型為MfMf。 3．前期按照兩對(duì)基因互作遺傳假設(shè)，利用兩個(gè)與不育基因連鎖的SCAR標(biāo)記，

5、開(kāi)展了不育基因的標(biāo)記輔助轉(zhuǎn)育研究。兩個(gè)受體親本中，7-5由于在BC1代全部表現(xiàn)為可育，沒(méi)有分離出預(yù)期的不育株而放棄。另一個(gè)材料195A是核不育的恢復(fù)系，通過(guò)標(biāo)記跟蹤和背景選擇，在BC2F2代中出現(xiàn)了背景與195A比較一致的核不育株，表明標(biāo)記輔助轉(zhuǎn)育的過(guò)程有效。但是由于獲得的不育株存在嚴(yán)重的雌性不孕現(xiàn)象，最終很難得到純合型不育系。 4．利用近等基因系并結(jié)合．BSA法，對(duì)Rs1046AB的137個(gè)單株進(jìn)行了標(biāo)記分析。在篩選2048對(duì)

6、AFLP引物后，獲得了6個(gè)與恢復(fù)基因連鎖較為緊密的標(biāo)記，遺傳距離分別為0.7 cM(HDA、HDC和HDF)、1.4 cM(HDB)和3.6 cM(HDE和HDG)，且全部位于目標(biāo)基因同一側(cè)。將遺傳距離較近的4個(gè)標(biāo)記中的2個(gè)(HDF和HDB)直接轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的SCAR標(biāo)記(SCHDF和SCHDB)；而通過(guò)側(cè)翼序列分離后，亦將另外2個(gè)標(biāo)記(HDA和HDC)成功轉(zhuǎn)化(SCWA和SCWC)。這些SCAR標(biāo)記與原始AFLP標(biāo)記定位到連鎖圖同一位置

7、。 5．利用1017個(gè)單株的較大近等基因系群體對(duì)彼此共分離的3個(gè)SCAR標(biāo)記(SCWA、SCWC和SCHDF)進(jìn)行了區(qū)分，結(jié)果表明：標(biāo)記SCHDF與恢復(fù)基因的遺傳距離比標(biāo)記SCWA和SCWC更近，前者的遺傳距離為1.1 cM；但三個(gè)標(biāo)記之間的遺傳距離仍然很小。 6．為了獲得兩側(cè)及更近的標(biāo)記，又利用192個(gè)單株的F2群體(Rs1046A/195A-14)構(gòu)建了顯性核不育基因/恢復(fù)基因的局部遺傳連鎖圖，它包括20個(gè)AFLP標(biāo)

8、記和2個(gè)SCAR標(biāo)記，一共覆蓋10.4cM的遺傳區(qū)間。其中14個(gè)標(biāo)記位于Ms/Mf礦一側(cè)，7個(gè)標(biāo)記位于另外一側(cè)，一個(gè)標(biāo)記與Ms/Mf共分離。Ms/Mf位點(diǎn)兩側(cè)最近標(biāo)記的遺傳距離分別為0.1 cM(E3M10-580)和1.0 cM(E1M13-260)。 7．根據(jù)作圖結(jié)果，將遺傳距離最近的6個(gè)標(biāo)記(S8T13-160、S10T2-90、E3M10-580、S5T5-480、E1M13-260及E14M1-80)中的3個(gè)成功轉(zhuǎn)化為

9、SCAR標(biāo)記，分別是SCDG1(E3M10-580)、SCDG2(S5T5-480)和SCDG3(E1M13-260)。群體分析顯示，3個(gè)SCAR標(biāo)記與Ms/Mf位點(diǎn)的遺傳距離與原始AFLP標(biāo)記一致。 8．通過(guò)對(duì)上述兩個(gè)定位群體中部分標(biāo)記序列(或側(cè)翼序列)的BLASTn分析，在擬南芥第一染色體短臂頂端鑒定出一個(gè)同源區(qū)。標(biāo)記在連鎖圖上的排列順序與其同源區(qū)在擬南芥上的排列順序基本一致，表明甘藍(lán)型油菜中核不育相關(guān)基因(Ms/MD所在區(qū)

10、域與擬南芥同源區(qū)之間存在著較好的共線性關(guān)系，但進(jìn)化過(guò)程中，該區(qū)域中亦存在少量的染色體倒位和易位事件。與陸光遠(yuǎn)和宋來(lái)強(qiáng)的標(biāo)記比對(duì)結(jié)果進(jìn)行整合后發(fā)現(xiàn)，核不育相關(guān)基因的標(biāo)記同源區(qū)，覆蓋擬南芥從AT1g04950到ATlg14340之間的大約3.4Mb的物理區(qū)間。 9．利用相同的SCAR標(biāo)記或擬南芥同源區(qū)的信息，將陸光遠(yuǎn)的BC1定位群體、宋來(lái)強(qiáng)的BC1定位群體及本研究中的兩個(gè)不同定位群體的定位結(jié)果進(jìn)行了整合。在本研究的F2定位群體的基礎(chǔ)