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水稻被划分为两个亚种,即籼亚种和粳亚种。它们在产量、品质和抗逆性等方面各具特色,且彼此间有很大的互补性,其杂种Fl具有很强的杂种优势。然而,籼粳亚种间杂种优势的直接利用仍相当困难,杂种F1育性低是限制杂种优势有效利用的主要原因之一。本研究通过分子标记辅助选择手段,利用华粳籼74和典型粳稻构建F2群体,鉴定出华粳籼74在S-b、S-c、S-d、S-e和s5各座位上的基因型。利用实验室携带S-c座位的单片段代换系材料、华粳籼74与典型籼、粳稻杂交,通过观察花粉育性、小穗育性和分析F2偏态分离情况,筛选S-cn的材料;根据已克隆的s5基因,利用S5基因缺失序列设计功能标记和进行表型选择,挖掘S5n材料;并聚合携带S-cn和S5n基因的材料。主要结果如下:
1.利用华粳籼74与5个典型粳稻品种秋光、巴里拉、台中65(T65)、W23、中花11杂交,创建分离群体。通过杂交亲本间的多态性分析筛选出与S-b座位紧密连锁的分子标记PSM8(0.9 cM),与S-c座位紧密连锁的SSR标记RM7(0.2 cM)和RM251(0.2 cM),与S-d座位紧密连锁的SSR标记PSM12(0.4 cM),与S-e座位紧密连锁的分子标记PSM597(0.2 cM),与S5作为紧密连锁的SSR标记RM276,利用它们检测F2群体的偏态分离情况,推断华粳籼74在各座位的基因型:S-c座位所携带的基因型为S,在S-b、S-d,S-e座位所携带的基因型均为S或S,在S座位上的基因型也为S,即S-c、S5座位导致了华粳籼74与粳稻品种杂交Fl的育性。
2.利用携带S-c座位的8个单片段代换系材料、华粳籼74与典型籼、粳稻杂交,通过观察花粉育性、小穗育性,推测W11-02-04-09-07-07、W22-09-01-01-03-07-03、W27-18-01-01-05的基因型为SnSn,W01-10-12-06-02-02、W05-①-11-02-07-06、W06-15-13-08-05-04、W07-19-02-01-02-01-03、W14-07-01-04-14的基因型为SS。进而构建F2群体,分析其F2偏态分离情况,验证得到3个S-cn的材料W11-02-04-09-07-07、W22-09-01-01-03-07-03、W27-18-01-01-05。
3.利用已克隆的S5基因设计扩增缺失和SNP的功能标记,可以区分S5n、S5i、s5j。同时,利用缺失功能标记,初步鉴定出实验室供体W06、W19、W21、W22、W23、W24、W27、W31、W32与单片段代换系材料W21-05-02-05-01-02-02、W23-07-06-10-14-04-01、W27-14-06-02-07的基因型为S5n。将携带S5座位的7个单片段代换系材料、华粳籼74与典型籼、粳稻杂交,观察其花扮育性、小穗育性,并用部分组合构建F2群体,分析其F2偏态分离情况,进一步验证了W21-05-02-05-01-02-02、W23-07-06-10-14-04-01、W27-14-06-02-07的基因型为S5n,该结论与用功能标记检测的结果一致。
本研究在实验室前人工作的基础上,通过分子标记辅助选择或者功能标记等手段,分析了华粳籼74在各不育座位的基因型,是S-c、S影响了其杂交Fl代的育性。进而分析了携带S-c、S座位的单片段代换系材料的基因型,筛选出携带S-c和S5的材料。希望能够通过聚合这些座位的材料,解决籼粳亚种间杂种不育现象,实现籼粳亚种间杂种优势利用,促进水稻产量进一步的提高。