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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng)：
水稻野栽遠(yuǎn)緣雜交來(lái)源的溫敏雄性不育基因Tms7的精細(xì)定位
小類(lèi)：
生命科學(xué)
簡(jiǎn)介：
本研究利用本實(shí)驗(yàn)室從野栽遠(yuǎn)緣雜交后代中選育的溫敏雄性不育系Tb2S為材料，利用廣親和恢復(fù)系為父本，配制Tb2S×中1154和Tb2S×中1159兩個(gè)雜交組合構(gòu)建F2代分離定位群體定位其溫敏雄性不育基因。結(jié)果表明：Tb2S的溫敏雄性不育性狀由1對(duì)單隱性基因控制。通過(guò)SSR引物對(duì)親本進(jìn)行多態(tài)性分子標(biāo)記篩選后將該基因（暫命名為T(mén)ms7）定位于9號(hào)染色體，其中利用Tb2S×中1154組合將其定位于RM219和RM242之間；在Tb2S×中1159組合中將其精細(xì)定位于9號(hào)染色體的RM6532和RM7048之間，物理距離約為180Kb。擬繼續(xù)在該區(qū)域篩選多態(tài)性標(biāo)記，同時(shí)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)其他的一些標(biāo)記，如新的SSR標(biāo)記、CAPs、dCAPs、Indels等，為T(mén)ms7的進(jìn)一步精細(xì)定位奠定基礎(chǔ)。并根據(jù)定位區(qū)間各基因的表達(dá)分析、差異堿基確定候選基因，構(gòu)建載體，完成互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)以克隆鑒定該溫敏不育基因Tms7。
詳細(xì)介紹：
1973年石明松首次發(fā)現(xiàn)了湖北光周期敏感雄性不育水稻（HPGMR）農(nóng)墾58S。隨后，國(guó)內(nèi)外又相繼發(fā)現(xiàn)了20多種光溫敏不育的新材料。以光溫敏不育系為基礎(chǔ)的兩系法與三系法相比有明顯的優(yōu)勢(shì)，兩系法不受恢、保關(guān)系制約，配組自由；一系兩用，不需要保持系，生產(chǎn)程序簡(jiǎn)單；無(wú)細(xì)胞質(zhì)的負(fù)效應(yīng)和細(xì)胞質(zhì)單一帶來(lái)的潛在危險(xiǎn)，因而受到廣泛重視。目前，水稻兩系不育系應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面取得了重要進(jìn)展，在育性轉(zhuǎn)換上提出了光溫敏核不育水稻的“光溫作用模式”，建立了以光溫敏雄性不育水稻育性轉(zhuǎn)換機(jī)理為主要內(nèi)容的兩系雜交稻基礎(chǔ)理論。光溫敏不育基因一旦被克隆，人類(lèi)就可以得知光溫敏不育的分子機(jī)制，就可以真正消除制約兩系雜交稻發(fā)展的瓶頸；從而逐步實(shí)現(xiàn)按照人們要求創(chuàng)造出具有各種理想的農(nóng)藝性狀、不同遺傳背景的優(yōu)良不育系，在更大范圍、更多作物中應(yīng)用雜種優(yōu)勢(shì)的增產(chǎn)潛力，為提高糧食產(chǎn)量，解決人類(lèi)的糧食問(wèn)題做出貢獻(xiàn)。 迄今為止，被定位的TGMS基因（溫敏雄性核不育基因）共有10個(gè)，包括Tms1-Tms6（其中Tms4和Tms6各有兩個(gè)基因）、一個(gè)顯性基因TMS和多效基因ms-h，但到目前為止只有ms-h基因被精細(xì)定位并成功克隆的報(bào)道。 本研究利用本實(shí)驗(yàn)室從野栽遠(yuǎn)緣雜交后代中選育的溫敏雄性不育系Tb2S為材料，利用廣親和恢復(fù)系為父本，配制Tb2S×中1154和Tb2S×中1159兩個(gè)雜交組合構(gòu)建F2代分離定位群體定位其溫敏雄性不育基因。結(jié)果表明：Tb2S的溫敏雄性不育性狀由1對(duì)單隱性基因控制。通過(guò)SSR引物對(duì)親本進(jìn)行多態(tài)性分子標(biāo)記篩選后將該基因（暫命名為T(mén)ms7）定位于9號(hào)染色體，其中利用Tb2S×中1154組合將其定位于RM219和RM242之間；在Tb2S×中1159組合中將其精細(xì)定位于9號(hào)染色體的RM6532和RM7048之間，物理距離約為180Kb。擬繼續(xù)在該區(qū)域篩選多態(tài)性標(biāo)記，同時(shí)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)其他的一些標(biāo)記，如新的SSR標(biāo)記、CAPs、dCAPs、Indels等，為T(mén)ms7的進(jìn)一步精細(xì)定位奠定基礎(chǔ)。并根據(jù)定位區(qū)間各基因的表達(dá)分析、差異堿基確定候選基因，構(gòu)建載體，完成互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)以克隆鑒定該溫敏不育基因Tms7。

作品專(zhuān)業(yè)信息

撰寫(xiě)目的和基本思路

目的：精細(xì)定位野栽遠(yuǎn)緣雜交來(lái)源的溫敏不育基因Tms7。 基本思路：利用從野栽遠(yuǎn)緣雜交后代的87N123系選的秈型溫敏不育系TB2S和粳型廣親和恢復(fù)系構(gòu)建F2遺傳分離和定位群體，進(jìn)行該溫敏不育遺傳和利用SSR引物篩選多態(tài)性分子標(biāo)記開(kāi)展該溫敏不育基因的定位研究。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

利用本課題組發(fā)現(xiàn)和獨(dú)立選育的溫敏雄性核不育系為材料，與廣親和恢復(fù)系構(gòu)建分離和定位群體成功精細(xì)定位溫敏不育基因Tms7，為豐富溫敏不育遺傳圖譜、進(jìn)一步克隆鑒定該基因及發(fā)展利用分子標(biāo)記輔助選擇奠定良好基礎(chǔ)。屬于材料和育性研究方法創(chuàng)新，進(jìn)一步研究最終克隆鑒定該新基因具有原始創(chuàng)新。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

作物雄性不育雜種優(yōu)勢(shì)利用是我國(guó)重點(diǎn)自然科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目之一。作物雄性不育性理論和技術(shù)的研究是作物雜種優(yōu)勢(shì)利用的核心問(wèn)題。以光溫敏不育系為基礎(chǔ)的兩系法與三系法相比，兩系法不受恢、保關(guān)系制約，配組自由；一系兩用，不需要保持系，生產(chǎn)程序簡(jiǎn)單；無(wú)細(xì)胞質(zhì)的負(fù)效應(yīng)和細(xì)胞質(zhì)單一帶來(lái)的潛在危險(xiǎn)因而受到廣泛重視。定位具有獨(dú)立選育的溫敏雄性核不育系基因，發(fā)展其緊密連鎖的分子標(biāo)記輔助選擇對(duì)選育新的溫敏不育系具有重要意義。

學(xué)術(shù)論文摘要

利用本實(shí)驗(yàn)室從野栽遠(yuǎn)緣雜交后代中選育的溫敏雄性不育系Tb2S為材料，利用廣親和恢復(fù)系為父本，配制Tb2S×中1154和Tb2S×中1159兩個(gè)雜交組合構(gòu)建F2代分離定位群體定位其溫敏雄性不育基因。結(jié)果表明：Tb2S的溫敏雄性不育性狀由1對(duì)單隱性基因控制。通過(guò)SSR引物對(duì)親本進(jìn)行多態(tài)性分子標(biāo)記篩選后將該基因（暫命名為T(mén)ms7）定位于9號(hào)染色體，其中利用Tb2S×中1154組合將其定位于RM219和RM242之間；在Tb2S×中1159組合中將其精細(xì)定位于9號(hào)染色體的RM6532和RM7048之間，物理距離約為180Kb。

獲獎(jiǎng)情況

2009年5月獲得某?！疤魬?zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng)。

鑒定結(jié)果

參考文獻(xiàn)

[1]盧興桂.兩系雜交水稻理論與技術(shù)[M].科學(xué)出版社，2001. [2]楊冬奇. 水稻廣親和性的遺傳及其在秈粳雜交稻育種中的應(yīng)用[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué), 2005,2(3):11-12. [3]袁隆平.雜交水稻育種的戰(zhàn)略設(shè)想[J].雜交水稻，1987,1 (1): 1-3. [4]Reddy OUK, Siddiq EA, Sarma NP, et al. Genetic analysis of temperature-sensitive male sterilty in rice[J]. Theoretical and Applied Genetics, 2000,100(5):794-801. [5]Virmani SS，S.Z. Mou TM，Jauhar Ali A,et al.Two-line hybrid rice breeding manual[M]. Los Ba?os (Philippines): International Rice Research Institute,2003,p1-2. [6]Woo MO, Ham TH, Ji HS,et al.Inactivation of the UGPase1 gene causes genic male sterility and endosperm chalkiness in rice (Oryza sativa L.)[J].The Plant Journal,2008,54(2):190-204. [7]Yang Q, Liang C, Zhuang W,et al. Characterization and identification of the candidate gene of rice thermo-sensitive genic male sterile gene tms5 by mapping[J]. Planta, 2007, 225(2):321-330.

同類(lèi)課題研究水平概述

迄今為止，人們將已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的來(lái)源于不同品種的TGMS突變體定位于不同的連鎖群。Tms1是在溫敏不育品種J207S第一個(gè)定位出來(lái)的Tms等位基因，被定位于8號(hào)染色體分別與分子標(biāo)記RM239和RG257距離3.6cM和4.0cM的距離上（Wang et al.1995）。Tms2是來(lái)源于NorinPL12突變體，與7號(hào)染色體上的RFLP標(biāo)記R634A緊密連鎖，只有0.3cM（Yamaguchi et al.1997）。命名為T(mén)ms3的TGMS等位基因來(lái)源于秈稻品種IR32364的突變體，與6號(hào)染色體的RFLP標(biāo)記OPAC3640和OPAA7550緊密連鎖（Subudhi et al.1997）。來(lái)源于AnnongS-1的被定位于2號(hào)染色體上兩個(gè)相鄰只有19KbDNA片段的標(biāo)記上，4039-1和4039-2，位于BAC克隆AP004039，而且一系列NAC（NAM-ATAFCUC-related）基因家族被鑒定為T(mén)ms5的侯選基因（Yang et al.2007）。ms-h（t）被定位于9號(hào)染色體RFLP標(biāo)記RG451（2.5cM）和RZ404（3.3cM）之間（Maruyama et al.1991）。然而，分別有兩個(gè)Tms4和Tms6被定位為等位基因。來(lái)源于秈稻突變體TGMS-YN1的Tms4-1與2號(hào)染色體上的AFLP標(biāo)記E5/M12-600緊密連鎖，遺傳距離為3.3cM（Dong et al.2000）。來(lái)源于SA2突變體的Tms4-2定位于9號(hào)染色體AFLP標(biāo)記EAA/MCAG和SSR標(biāo)記RM257之間（Borkakati and Virmani，1993.）。兩個(gè)Tms6，其中Tms6-1來(lái)源于突變體0A15-1，定位于3號(hào)染色體距離RAPD標(biāo)記S187-7701.3cM的短臂上（Wang et al.2004）。Tms6-2來(lái)源于韓國(guó)的自發(fā)突變品種Sokcho-MS，定位于5號(hào)染色體兩個(gè)分子標(biāo)記RM3351和E60663的長(zhǎng)臂上（LeeDS et al.2005）。除此之外，一些溫敏不育系的細(xì)菌人工染色體（BAC）文庫(kù)也已構(gòu)建，例如TGNS-NV的BAC文庫(kù)（王斌等，1998）、安農(nóng)S-1的BAC文庫(kù)（王斌等，2001）等。但由于遺傳的復(fù)雜性，使基因克隆遇到出乎意料的困難，到目前為止只有ms-h基因被精細(xì)定位并圖位克隆的報(bào)道(Woo et al.2008)。
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