基本信息
- 项目名称：
- 水稻野栽远缘杂交来源的温敏雄性不育基因Tms7的精细定位
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本研究利用本实验室从野栽远缘杂交后代中选育的温敏雄性不育系Tb2S为材料，利用广亲和恢复系为父本，配制Tb2S×中1154和Tb2S×中1159两个杂交组合构建F2代分离定位群体定位其温敏雄性不育基因。结果表明：Tb2S的温敏雄性不育性状由1对单隐性基因控制。通过SSR引物对亲本进行多态性分子标记筛选后将该基因（暂命名为Tms7）定位于9号染色体，其中利用Tb2S×中1154组合将其定位于RM219和RM242之间；在Tb2S×中1159组合中将其精细定位于9号染色体的RM6532和RM7048之间，物理距离约为180Kb。拟继续在该区域筛选多态性标记，同时开发设计其他的一些标记，如新的SSR标记、CAPs、dCAPs、Indels等，为Tms7的进一步精细定位奠定基础。并根据定位区间各基因的表达分析、差异碱基确定候选基因，构建载体，完成互补实验以克隆鉴定该温敏不育基因Tms7。
- 详细介绍：
- 1973年石明松首次发现了湖北光周期敏感雄性不育水稻（HPGMR）农垦58S。随后，国内外又相继发现了20多种光温敏不育的新材料。以光温敏不育系为基础的两系法与三系法相比有明显的优势，两系法不受恢、保关系制约，配组自由；一系两用，不需要保持系，生产程序简单；无细胞质的负效应和细胞质单一带来的潜在危险，因而受到广泛重视。目前，水稻两系不育系应用基础研究方面取得了重要进展，在育性转换上提出了光温敏核不育水稻的“光温作用模式”，建立了以光温敏雄性不育水稻育性转换机理为主要内容的两系杂交稻基础理论。光温敏不育基因一旦被克隆，人类就可以得知光温敏不育的分子机制，就可以真正消除制约两系杂交稻发展的瓶颈；从而逐步实现按照人们要求创造出具有各种理想的农艺性状、不同遗传背景的优良不育系，在更大范围、更多作物中应用杂种优势的增产潜力，为提高粮食产量，解决人类的粮食问题做出贡献。 迄今为止，被定位的TGMS基因（温敏雄性核不育基因）共有10个，包括Tms1-Tms6（其中Tms4和Tms6各有两个基因）、一个显性基因TMS和多效基因ms-h，但到目前为止只有ms-h基因被精细定位并成功克隆的报道。 本研究利用本实验室从野栽远缘杂交后代中选育的温敏雄性不育系Tb2S为材料，利用广亲和恢复系为父本，配制Tb2S×中1154和Tb2S×中1159两个杂交组合构建F2代分离定位群体定位其温敏雄性不育基因。结果表明：Tb2S的温敏雄性不育性状由1对单隐性基因控制。通过SSR引物对亲本进行多态性分子标记筛选后将该基因（暂命名为Tms7）定位于9号染色体，其中利用Tb2S×中1154组合将其定位于RM219和RM242之间；在Tb2S×中1159组合中将其精细定位于9号染色体的RM6532和RM7048之间，物理距离约为180Kb。拟继续在该区域筛选多态性标记，同时开发设计其他的一些标记，如新的SSR标记、CAPs、dCAPs、Indels等，为Tms7的进一步精细定位奠定基础。并根据定位区间各基因的表达分析、差异碱基确定候选基因，构建载体，完成互补实验以克隆鉴定该温敏不育基因Tms7。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：精细定位野栽远缘杂交来源的温敏不育基因Tms7。 基本思路：利用从野栽远缘杂交后代的87N123系选的籼型温敏不育系TB2S和粳型广亲和恢复系构建F2遗传分离和定位群体，进行该温敏不育遗传和利用SSR引物筛选多态性分子标记开展该温敏不育基因的定位研究。
科学性、先进性及独特之处
- 利用本课题组发现和独立选育的温敏雄性核不育系为材料，与广亲和恢复系构建分离和定位群体成功精细定位温敏不育基因Tms7，为丰富温敏不育遗传图谱、进一步克隆鉴定该基因及发展利用分子标记辅助选择奠定良好基础。属于材料和育性研究方法创新，进一步研究最终克隆鉴定该新基因具有原始创新。
应用价值和现实意义
- 作物雄性不育杂种优势利用是我国重点自然科学技术项目之一。作物雄性不育性理论和技术的研究是作物杂种优势利用的核心问题。以光温敏不育系为基础的两系法与三系法相比，两系法不受恢、保关系制约，配组自由；一系两用，不需要保持系，生产程序简单；无细胞质的负效应和细胞质单一带来的潜在危险因而受到广泛重视。定位具有独立选育的温敏雄性核不育系基因，发展其紧密连锁的分子标记辅助选择对选育新的温敏不育系具有重要意义。
学术论文摘要
- 利用本实验室从野栽远缘杂交后代中选育的温敏雄性不育系Tb2S为材料，利用广亲和恢复系为父本，配制Tb2S×中1154和Tb2S×中1159两个杂交组合构建F2代分离定位群体定位其温敏雄性不育基因。结果表明：Tb2S的温敏雄性不育性状由1对单隐性基因控制。通过SSR引物对亲本进行多态性分子标记筛选后将该基因（暂命名为Tms7）定位于9号染色体，其中利用Tb2S×中1154组合将其定位于RM219和RM242之间；在Tb2S×中1159组合中将其精细定位于9号染色体的RM6532和RM7048之间，物理距离约为180Kb。
获奖情况
- 2009年5月获得某校“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖。
鉴定结果
参考文献
- [1]卢兴桂.两系杂交水稻理论与技术[M].科学出版社，2001. [2]杨冬奇. 水稻广亲和性的遗传及其在籼粳杂交稻育种中的应用[J]. 湖南农业科学, 2005,2(3):11-12. [3]袁隆平.杂交水稻育种的战略设想[J].杂交水稻，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 Baños (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.
同类课题研究水平概述
- 迄今为止，人们将已经发现的来源于不同品种的TGMS突变体定位于不同的连锁群。Tms1是在温敏不育品种J207S第一个定位出来的Tms等位基因，被定位于8号染色体分别与分子标记RM239和RG257距离3.6cM和4.0cM的距离上（Wang et al.1995）。Tms2是来源于NorinPL12突变体，与7号染色体上的RFLP标记R634A紧密连锁，只有0.3cM（Yamaguchi et al.1997）。命名为Tms3的TGMS等位基因来源于籼稻品种IR32364的突变体，与6号染色体的RFLP标记OPAC3640和OPAA7550紧密连锁（Subudhi et al.1997）。来源于AnnongS-1的被定位于2号染色体上两个相邻只有19KbDNA片段的标记上，4039-1和4039-2，位于BAC克隆AP004039，而且一系列NAC（NAM-ATAFCUC-related）基因家族被鉴定为Tms5的侯选基因（Yang et al.2007）。ms-h（t）被定位于9号染色体RFLP标记RG451（2.5cM）和RZ404（3.3cM）之间（Maruyama et al.1991）。然而，分别有两个Tms4和Tms6被定位为等位基因。来源于籼稻突变体TGMS-YN1的Tms4-1与2号染色体上的AFLP标记E5/M12-600紧密连锁，遗传距离为3.3cM（Dong et al.2000）。来源于SA2突变体的Tms4-2定位于9号染色体AFLP标记EAA/MCAG和SSR标记RM257之间（Borkakati and Virmani，1993.）。两个Tms6，其中Tms6-1来源于突变体0A15-1，定位于3号染色体距离RAPD标记S187-7701.3cM的短臂上（Wang et al.2004）。Tms6-2来源于韩国的自发突变品种Sokcho-MS，定位于5号染色体两个分子标记RM3351和E60663的长臂上（LeeDS et al.2005）。除此之外，一些温敏不育系的细菌人工染色体（BAC）文库也已构建，例如TGNS-NV的BAC文库（王斌等，1998）、安农S-1的BAC文库（王斌等，2001）等。但由于遗传的复杂性，使基因克隆遇到出乎意料的困难，到目前为止只有ms-h基因被精细定位并图位克隆的报道(Woo et al.2008)。
