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基本信息
- 項目名稱：
- 油菜Ougra-cms恢復(fù)系的二重PCR體系的建立與應(yīng)用
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- Ougra-CMS不育性穩(wěn)定徹底，選育甘藍(lán)型油菜Ougra-CMS的恢復(fù)系是油菜蘿卜質(zhì)雄性不育三系利用的重點。Ougra-CMS不育基因orf138和可育恢復(fù)基因orf687已經(jīng)被克隆測序。本研究在普通PCR的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，建立了Ougra-CMS恢復(fù)系的二重分子標(biāo)記輔助選擇體系，提高Ougra-CMS恢復(fù)系的選擇效率和準(zhǔn)確性，促進(jìn)Ougra-CMS雜交種的選育和廣泛應(yīng)用。
- 詳細(xì)介紹：
- 利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育三系生產(chǎn)雜交油菜是提高油菜產(chǎn)量和改良菜籽品質(zhì)最重要的途徑。且要求不育系與恢復(fù)系選育簡單易行，不育系育性穩(wěn)定，雜種生產(chǎn)成本低。我國油菜生產(chǎn)上應(yīng)用的CMS系以Polima-CMS 和陜2A-CMS不育系統(tǒng)為主，但兩個不育系統(tǒng)在雙低高含油量油菜雜種優(yōu)勢利用中受到較多限制，因此選擇一種遺傳穩(wěn)定的細(xì)胞質(zhì)不育系統(tǒng)用于油菜高含油量雜種選育很有必要。 Ougra-CMS首次報道于蘿卜(Raphanus sativus)資源中(Ogura，1968)，其不育性穩(wěn)定徹底，是由細(xì)胞質(zhì)中線粒體嵌合基因orf138[1,2]和1對隱性細(xì)胞核基因（rfrf）共同控制[3]，被公認(rèn)為是一種最穩(wěn)定的不育材料，所有甘藍(lán)型油菜品種均可以很好地保持其不育性，因而是轉(zhuǎn)育雙低高含油量油菜不育系的首選途徑。但由于油菜品種中不存在Ogura-CMS系的恢復(fù)源，因此，選育甘藍(lán)型油菜Ougra-CMS的恢復(fù)系就成為油菜蘿卜質(zhì)雄性不育三系利用的重點。Ougra-CMS不育基因orf138和可育恢復(fù)基因orf687已經(jīng)被克隆測序[1]，這為利用其序列設(shè)計PCR引物進(jìn)行恢復(fù)系的分子標(biāo)記輔助選擇奠定了基礎(chǔ)。在CMS系統(tǒng)中，恢復(fù)系具有2種基因型，即S(RR)和N(RR)，其中基因型S(RR)在生產(chǎn)上具有較好的利用價值，更容易在雜交制種自繁中控制恢復(fù)系純度。因此，常常選育具有不育細(xì)胞質(zhì)類型的恢復(fù)系用于生產(chǎn)。 自1988年Chamberian 等率先提出[4]多重PCR(Multiplex Polymer -ase Chain Reaction, MPCR)這一概念以來，這一技術(shù)即得到普遍重視。MPCR是在同一反應(yīng)體系中進(jìn)行多個位點的特異性擴(kuò)增，引物間的配對、引物間的競爭性擴(kuò)增、反應(yīng)的循環(huán)參數(shù)(包括退火溫度、退火及延伸時間等)以及dNTP的用量等均會影響MPCR 的擴(kuò)增效果。國外學(xué)者已先后開發(fā)了針對不同目標(biāo)性狀的多重PCR體系，大大提高了選擇效率并節(jié)約了育種成本。本研究在普通PCR的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，在同一PCR反應(yīng)體系里同時擴(kuò)增不育基因orf138和恢復(fù)基因orf687，建立了Ougra-CMS恢復(fù)系的二重分子標(biāo)記輔助選擇體系，提高Ougra-CMS恢復(fù)系的選擇效率和準(zhǔn)確性，促進(jìn)Ougra-CMS雜交種的選育和廣泛應(yīng)用。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 為加快油菜Ougra-cms雜交種選育，本研究根據(jù)已經(jīng)報道的Ougra-cms不育和可育基因序列進(jìn)行引物設(shè)計，建立和優(yōu)化Ougra-cms恢復(fù)系的二重分子標(biāo)記輔助選擇PCR體系，并應(yīng)用于不同恢復(fù)系改良后代的分子標(biāo)記選擇。降低選育成本，提高恢復(fù)系的選擇效率。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨特之處
- 本研究是在PCR基礎(chǔ)上，進(jìn)行技術(shù)體系構(gòu)建和應(yīng)用，目的明確，科學(xué)性較強。該技術(shù)體系在同類作品中未見報道。二重PCR體系可以檢測不同細(xì)胞質(zhì)類型的恢復(fù)系。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 本研究建立了Ougra-cms恢復(fù)系的分子標(biāo)記輔助選擇體系，在Ougra-cms恢復(fù)系的雜交改良中具有重要意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 油菜Ougra-CMS是由細(xì)胞質(zhì)中線粒體嵌合基因orf138和1對隱性細(xì)胞核基因（rfrf）共同控制的一種最穩(wěn)定的雄性不育材料，是油菜雜種優(yōu)勢利用的一種有效途徑。本研究根據(jù)不育基因orf138和恢復(fù)基因Orf687的基因序列，設(shè)計PCR特異引物，以自育的Ougra-CMS不育系、恢復(fù)系以及雜交F1代，建立相應(yīng)的二重PCR體系，用于油菜Ougra-CMS恢復(fù)系的分子標(biāo)記輔助選擇。結(jié)果表明，建立的二重PCR體系用于F2代群體輔助選擇，結(jié)果與常規(guī)測交結(jié)果吻合，提高了選擇效率。本研究為油菜Ougra-CMS恢復(fù)系的選擇提供了一種實用可靠的標(biāo)記輔助選擇技術(shù)體系。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- 1 Brown G G., Formanova N., Jin H., Wargachuk R., Dendy C., Patil P., Laforest M., Zhang J., Cheung WY and Landry BS.. The radish Rfo restorer gene of Ogura cytoplasmic male sterility encodes a protein with multiple pentatricopeptide repeats. Plant J, 2003, 35: 262-272 2 Desloire S., Gherbi H., Laloui W., Marhadour S., Clouet V., Cattolico L., Falentin C., Giancola S., Renard M., Budar F., Small I., Caboche M., Delourme R and Bendahmane A.. Identification of the fertility restoration locus, Rfo, in radish, as a member of the pentatricopeptide -repeat protein family. EMBO Rep，2003, 4:588-594 3 Chamberian J S.，Gibbs R A.，RRnier J E.. Detection screening of the duchenne muscular dystrophy locusvia multiplex DNA amplification．Nucl Acids Res，1988(16)：1141-1156 4 王關(guān)林，方宏筠．植物基因工程[M]．北京：科學(xué)出版社，1998
同類課題研究水平概述
- Ogura-CMS是通過種間有性雜交獲得的，其細(xì)胞質(zhì)和恢復(fù)基因都來源于蘿卜，分別通過有性雜交和體細(xì)胞雜交轉(zhuǎn)入油菜(Giancola et a1.,2003)。 Mats Hansen等（1997）年利用BSA（(bulked segregation analysis，BSA)法篩選出與油菜Ougra-cms恢復(fù)基因基因連鎖的RAPD標(biāo)記14個，并且其中包括可以篩選純合恢復(fù)基因型植株的標(biāo)記；Delourme等(1998)利用3個分離群體鑒定出與Ogura-CMS恢復(fù)基因完全連鎖的4個RAPD標(biāo)記，并將轉(zhuǎn)移到甘藍(lán)型油菜中帶有恢復(fù)基因的蘿卜染色體片段定位在第15連鎖群上。Bartkowiak.Broda和Poplawska(1999)利用同工酶標(biāo)記和RAPD標(biāo)記進(jìn)行輔助選擇，獲得了低硫苷及恢復(fù)基因純合的植株，從根本上解決了甘藍(lán)型油菜Ogu CMS恢復(fù)系的恢復(fù)基因與硫苷合成基因連鎖的問題。在蘿卜中有3個恢復(fù)基因RF1、RF2和RF3都能使Ogura不育胞質(zhì)的育性恢復(fù)，Bett和Lydiate (2004)利用BC1、F2和一個有育性分離的隨機(jī)交配群體中可育株自交后代群體R8等3個群體對這3個恢復(fù)基因進(jìn)行定位，結(jié)果將RF1定位于Rs1連鎖群的上部區(qū)域，RF2、RF3則分別定位在連鎖群Rs2中部和Rs7的上部區(qū)域，3個恢復(fù)基因是不連鎖的非等位基因。Brown等(2003)分別獨立地利用圖位克隆技術(shù)分離獲得了一個序列相同的恢復(fù)基因，該基因編碼一個687個 氨基酸的PPR蛋白，因此命名為orf687。Giancola S等人（2003）并導(dǎo)入油菜中的Ogura-CMS恢復(fù)基因Rf進(jìn)行了測序和特性鑒定。Bonhomme 等(1991)年鑒定出與Ogura-CMS相關(guān)的不育基因序列orf138，Mari Iwabuchi等（1993）鑒定出kosena-CMS雄性不育基因orf125,是Ogura-CMS不育基因orf138的同源物。 Hu等（2008）基于雙低油菜Ogura-CMS恢復(fù)系R2000開發(fā)出用于甘藍(lán)型油菜蘿卜質(zhì)不育雙低恢復(fù)系選育的PCR標(biāo)記，并取得了較好的選擇效果。然而，目前為止，未見有二重PCR體系同時篩選不同細(xì)胞質(zhì)類型（不育細(xì)胞質(zhì)或正常細(xì)胞質(zhì)）的Ogura-CMS恢復(fù)系。本研究構(gòu)建的二重PCR體系可以用于油菜Ogura-CMS恢復(fù)系改良后代群體的篩選。
