發(fā)布時(shí)間：2020-06-27 21:30

【摘要】：從2009年起,玉米的種植面積已經(jīng)超過(guò)水稻,成為種植面積最大的作物。在水稻、油菜、高粱等作物中,利用雜種優(yōu)勢(shì)是提高產(chǎn)量的重要途徑之一。玉米是一種很早應(yīng)用CMS/Rf體系進(jìn)行雜交育種的作物,雜種優(yōu)勢(shì)的利用大幅度提高了玉米單產(chǎn)。S型CMS是三類細(xì)胞質(zhì)雄性不育類最大的一組,其育性恢復(fù)基因還未克隆,其機(jī)理也不清楚,所以對(duì)玉米CMS-S育性恢復(fù)基因的精細(xì)定位和克隆并闡明其作用機(jī)理可以加速其在雜種優(yōu)勢(shì)中利用的步伐。實(shí)驗(yàn)室前期通過(guò)全基因組關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn),CMS-S育性恢復(fù)機(jī)制十分復(fù)雜,由多個(gè)主效和微效位點(diǎn)控制。本研究利用遺傳連鎖群體結(jié)合BSR-Seq技術(shù),對(duì)其中一個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行精細(xì)定位,并對(duì)其與主要恢復(fù)基因Rf3間的互作進(jìn)行了分析。主要結(jié)果如下:1.利用BC1群體中一個(gè)可育單株構(gòu)建的BC2/BC3群體進(jìn)行了育性觀察。該群體武漢春播田間有兩種類型的表型:花藥外露且部分散粉和花藥完全不外露;秋季田間育性表現(xiàn)有花藥外露不散粉和花藥完全不外露。通過(guò)卡方檢驗(yàn)符合1:1分離,說(shuō)明該群體中CMS-S育性恢復(fù)由單個(gè)基因控制,育性表現(xiàn)結(jié)合分子標(biāo)記分析發(fā)現(xiàn)該位點(diǎn)是一個(gè)新的恢復(fù)基因位點(diǎn),命名為Rf10。2.用一個(gè)BC2群體進(jìn)行了恢復(fù)基因初定位分析。利用BSA法篩選到6個(gè)SSR標(biāo)記,對(duì)該BC2群體所有單株進(jìn)行了基因型分析并構(gòu)建了局部連鎖圖,初步將Rf10定位于chr3上a143-M326兩個(gè)標(biāo)記之間,遺傳距離為10.1cM。隨機(jī)篩選不育和可育株的雄穗各30株,進(jìn)行BSR-Seq分析,與育性關(guān)聯(lián)的SNP標(biāo)記定位結(jié)果與初定位結(jié)果一致。3.根據(jù)BSR-Seq分析提供的SNP信息,在初定位區(qū)間內(nèi)設(shè)計(jì)SNP標(biāo)記對(duì)BC3/BC4群體進(jìn)行重組單株篩選,開(kāi)展精細(xì)定位,最終將該基因定位在1.7Mb范圍內(nèi),該區(qū)段內(nèi)包含37個(gè)基因。另外,利用BSR-Seq結(jié)果對(duì)精細(xì)定位區(qū)段內(nèi)的基因進(jìn)行了差異表達(dá)分析,篩選部分基因進(jìn)行了qPCR驗(yàn)證,最后確定了一個(gè)候選基因,該基因編碼一個(gè)RING-Ubox超家族蛋白。4.CMS-S背景下純合的Rf10的花粉育性約50%-60%,與攜帶Rf3的恢復(fù)系雜交構(gòu)建的F_2群體花粉育性調(diào)查發(fā)現(xiàn),Rf10與Rf3間具有顯著的聚合效應(yīng),使雜交種的花粉育性能夠提高到60%以上。本研究發(fā)現(xiàn),Rf10能使CMS-S的花藥恢復(fù)外露,但其恢復(fù)散粉的能力與環(huán)境條件有關(guān),武漢春播條件下能夠散粉,而武漢秋播條件下完全不散粉,并且該基因與主要恢復(fù)基因Rf3不連鎖,與Rf3聚合能夠顯著提高雜種花粉的育性。因此對(duì)該基因的進(jìn)一步開(kāi)展遺傳研究有利于豐富玉米CMS-S育性恢復(fù)的理論并可為該基因在雜種生產(chǎn)上的利用提供參考。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S513
【圖文】：

除 PPR 基因外，目前克隆的恢復(fù)基因還有編碼 GFP 蛋白家族蛋白、乙醛脫氫酶和載酰蛋白合成酶（Cui et al 1996; Fujii et al 2007; Itabashi et al 2011）等。這些基因的功能與 PPR 恢復(fù)基因間的關(guān)系未知，需要進(jìn)一步研究。1.4 玉米細(xì)胞質(zhì)雄性不育分類迄今為止，全球范圍內(nèi)共發(fā)現(xiàn) 100 多種細(xì)胞質(zhì)雄性不育材料。根據(jù)育性恢復(fù)的專效性原理，玉米 28 個(gè)來(lái)源不同的 CMS 材料可劃分為 T（Texas），C（Chrarrua），和 S（USDA）三種類型（Beckett et al 1971）。鄭用璉（1982）通過(guò)廣泛測(cè)交建立了一套國(guó)內(nèi)自有的玉米雄性不育胞質(zhì)分類體系，并將若干玉米 CMS 材料進(jìn)行了胞質(zhì)分類。其中 CMS-T 和 CMS-C 屬于孢子體不育，敗育徹底且育性穩(wěn)定，CMS-S 屬于配子體不育，育性多表現(xiàn)為不穩(wěn)定現(xiàn)象。近年來(lái)，不同類型的玉米 CMS 不育基因和育性恢復(fù)基因研究都取得了較大進(jìn)展，為 CMS 不育和育性恢復(fù)遺傳機(jī)制的解析奠定了基礎(chǔ)。

華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2019 屆碩士研究生學(xué)位（畢業(yè)）論文3 結(jié)果與分析3.1 田間表型和花粉育性調(diào)查CMS-S 背景下 Rf10 純合材料在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地春季播種，該群體可育單株花藥正常外露，少量散粉，散粉等級(jí)為 1，少數(shù)等級(jí)為 2，不育單株花藥完全不外露和散粉。在秋季播種，該群體花藥也正常外露，但是基本不散粉，散粉等級(jí)為 0，不育單株花藥完全不外露和散粉（圖 2）。

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本文編號(hào)：2732127