玉米S型細(xì)胞質(zhì)雄性不育育性恢復(fù)基因位點(diǎn)全基因組關(guān)聯(lián)分析研究.pdf

1、雄性不育是自然界中常見(jiàn)的生物學(xué)現(xiàn)象，廣泛存在于動(dòng)植物中。植物雄性不育包括細(xì)胞核雄性不育和核質(zhì)互作雄性不育兩種類型。細(xì)胞核雄性不育受到核不育基因的控制，核質(zhì)互作雄性不育受到細(xì)胞質(zhì)中不育基因控制，其育性可由細(xì)胞核中的對(duì)應(yīng)的恢復(fù)基因恢復(fù)，核質(zhì)互作雄性不育的機(jī)制較為復(fù)雜。
　　玉米細(xì)胞質(zhì)雄性不育包括T(Texas)型、C(Charrua)型和S(USDA)型。S型細(xì)胞質(zhì)雄性不育(S type Cytoplasmic Male Steril

2、ity, CMS-S)在玉米三種細(xì)胞質(zhì)雄性不育中是最大的一類，屬于配子體不育，T型和C型屬于孢子體不育。根據(jù)前人報(bào)道，除已知的CMS-S主效育性恢復(fù)基因Rf3外，還存在著其他能夠使育性恢復(fù)的位點(diǎn)，如Rf9、RfⅢ和RfⅣ。但總體上，對(duì)S型細(xì)胞質(zhì)雄性不育育性恢復(fù)的遺傳機(jī)制缺乏詳細(xì)的了解。因此，本研究首次利用CMS-S不育系(S-Mo17rfrf)與360份自交系材料雜交構(gòu)建的測(cè)交關(guān)聯(lián)分析群體，對(duì)育性恢復(fù)能力（包括花粉育性、花藥外露和散粉）

3、在海南、武漢和黑龍江三個(gè)環(huán)境下進(jìn)行了全基因組關(guān)聯(lián)分析，主要結(jié)果如下:
　　1、S-Mo17rpf花粉完全敗育，花藥完全不外露、不散粉。測(cè)交群體三個(gè)性狀均表現(xiàn)較大的變異幅度，基本上接近正態(tài)分布，屬于復(fù)雜的數(shù)量性狀。相關(guān)分析表明，花粉育性和花藥外露、散粉三個(gè)性狀間呈極顯著正相關(guān)，其中花粉育性和散粉間的相關(guān)程度更高(0.75＜r＜0.83)。通過(guò)對(duì)不同花粉育性植株的花藥進(jìn)行橫切觀察發(fā)現(xiàn)，不散粉的植株的花藥沒(méi)有正常的加厚纖維層，而正常散粉

4、的植株花藥具有這一結(jié)構(gòu)。
　　2、通過(guò)全基因組關(guān)聯(lián)分析，檢測(cè)到包括Rf3在內(nèi)的共19個(gè)顯著性位點(diǎn)與花粉育性有關(guān)(P＜1.8×10-6，α=1)，這些位點(diǎn)分別位于第2、3、5、8、10號(hào)染色體上。這些顯著性位點(diǎn)中，單個(gè)位點(diǎn)可以解釋5.62％～28.26％的表型變異。其中位點(diǎn)Rf3單獨(dú)可以解釋25.33％～28.26％的表型變異。19個(gè)顯著性位點(diǎn)共可以解釋60.93％的表型變異，聚合分析還發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)等位基因型的聚合可以提高花粉育性。

5、r>　　3、花藥外露的全基因組關(guān)聯(lián)分析，共檢測(cè)到了3個(gè)顯著關(guān)聯(lián)位點(diǎn)(P＜1.8×10-6，α=1)，分別位于第2、3、5號(hào)染色體上。其中Rf3位點(diǎn)也被檢測(cè)到。這些顯著性位點(diǎn)可以解釋8.48％～9.26％的表型變異。對(duì)散粉進(jìn)行的全基因組關(guān)聯(lián)分析共檢測(cè)到了8個(gè)顯著關(guān)聯(lián)位點(diǎn)(P＜1.8×10-6，α=1)，這些位點(diǎn)分布在第2、3、9號(hào)染色體上，f3也同時(shí)被檢測(cè)到。這些顯著性位點(diǎn)可以解釋9.2％-15.75％的表型變異。
　　4、對(duì)與花粉

6、育性、花藥外露和散粉顯著關(guān)聯(lián)的位點(diǎn)上下游50kb區(qū)域進(jìn)行候選基因預(yù)測(cè)共搜索到83個(gè)候選基因。根據(jù)參考基因組信息，對(duì)候選基因的功能進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，候選基因中包括PPR蛋白(pentatricopeptide repeat protein)、轉(zhuǎn)錄因子、RNA編輯相關(guān)因子以及與生長(zhǎng)素和花粉花藥發(fā)育調(diào)控途徑有關(guān)。
　　通過(guò)全基因組關(guān)聯(lián)分析研究，共發(fā)掘到19、3和8個(gè)顯著位點(diǎn)分別與CMS-S花粉育性、花藥外露和散粉相關(guān)的位點(diǎn)，說(shuō)明在該群體中C