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玉米S组CMS育性不稳定现象遗传与基因定位

铁双贵

  玉米是重要的粮食和饲料作物,生产上主要利用杂种优势。细胞质雄性不育(CMS)材料的发现和研究,促使了玉米不育化杂交制种技术体系的建立,该技术既节省人力、降低成本,又提高了杂交种的质量,具有较大的经济效益。同时CMS也是研究核、质基因互作遗传的重要材料,在遗传学和分子生物学领域具有重要地位。在玉米T、C、S三大组CMS胞质中,以S组种质资源最为丰富。其育性的表现除受到胞质育性基因与核内Rf3/rf3基因的互作控制外,同时还受到核背景中的其他育性相关基因和修饰基因的影响,它们对育性的表现或具有促进作用或具有抑制作用,从而导致育性或向可育方向,或向不育方向发生偏移。这种育性的不稳定遗传现象已成为制约S组CMS种质在生产上广泛利用的主要因素。开展Ri3/rf3育性主效基因的分子标记的精细定位和其他育性相关基因的遗传及效应的研究,对探讨CMS的育性机理,推动玉米CMS杂交种的应用具有重要的理论及实践意义。本研究对不同S组CMS的同质异核组合、不同回交世代的育性变异进行了系统的研究,选用两个定位群体,对核育性相关基因进行了全基因组的分子标记扫描与QTL定位,选用3个定位群体对Rf3/rf3基因进行SSR标记的精细定位,并对F2群体中不育株形成的机制进行了分子鉴定和探讨,得到了如下结果:1、对花药外露,花药开裂,花粉散出及花粉I_2-KI可染性等育性相关性状进行了系统的比较研究,提出了育性不稳定遗传材料的育性鉴定指标。2、用一个育性稳定的不育系Mo17cms-S与其它17个自交系材料杂交,对不同组合及其在不同回交世代中育性表现进行了研究,结果表明在组合间和世代间存在明显差异,并随世代的增加,育性有降低的趋势。说明在不同核基因组内具有对育性产生不同遗传效应的修饰基因或微效基因。3、用37个umc的RFLP、70个SSR、InterSSR、90个RAPD和46个AFLP共243个分子标记和123个单株,构建了覆盖1730.2cM图距的分子标记遗传连锁图,标记的排列与2000年发表的UMC遗传图谱基本一致。4、对BC1群体的花粉可染率进行全基因组QTL分析,检测到6个对育性有显著效应的QTLs,其中4个QTLs位于第2条染色体的的长臂上,效应最大的一个位于umc1525和umc1125之间,这与前人报道的Rf3/ri3位点一致,同时在Rf3/rf3基因附近检测到另外2个效应显著位点,表明可能有多拷贝的RF*基因位于第2条染色体的长臂上,在第9条和第6条染色体上分别检测到2个QTLs,可解释表型方差分别为10.4%、9.2%。5、对QTLs效应的分析表明,BC1、F1代以加性方差为主,F2代群体中检测到6个使育性降低的QTLs。其中位于第3、5染色体上,分别各有1个QTL对降低育性具有显著效应。F2代群体中出现的不育单株与这些位点的遗传效应有关。6、选I!」3个定位群体,以化粉。I染率、*问中队UVfft粉程度作为青们为十t要鉴定指标,将R门/rD基因较准确地定位在%R标记ulncll25和 unlcl525之l’司,与Rl/rD基囚的遗传距离分别为89CM、229CM。7、对S组*MS育性不稳定遗传的概念,形成机理及n代群体。川b现个育单株的遗传基础进河厂讨论,为分于标记辅助选择育性稳定的**S材料提供了有益的理论依据’j技术路线。……   
[关键词]:玉米;S组细胞质雄性不育;育性不稳定遗传;分子标记;数量性状位点;恢复基因;遗传图谱
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:华中农业大学2000年