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《东北师范大学》 2005年
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大豆细胞质雄性不育的遗传和分子基础研究

赵丽梅  
【摘要】:杂种优势利用是大幅度提高作物单产的有效途径。随着水稻、玉米等主要农作物杂种优势利用的成功,大豆已成为少数几个没有大规模利用杂种优势的主要作物之一,其主要原因是没有适于杂交种生产的不育系。我国在大豆细胞质雄性不育系选育和杂种优势利用上的成功,标志着我国在此领域的研究走在了世界的前列。但在对育成的 RN 型(不育细胞质来源于 167)和 ZD 型(不育细胞质来源于 ZD8319)大豆细胞质雄性不育系的遗传模式、不育和恢复机理及不育基因和恢复基因的分子标记等研究上尚是空白。 本研究以育成的 RN 型大豆细胞质雄性不育系 YA、YB,ZD 型大豆细胞质雄性不育系 ZA、ZB 和相应的恢复系为基本试材,组配一系列杂交组合。通过对 F1、F2 和回交后代的育性分离情况,推测不育系保持基因和恢复基因的数量及显隐性关系,确定RN 型和 ZD 型大豆细胞质雄性不育系的遗传模式;利用不育系与恢复系构建的 F2 分离群体,采用 SSR 分子标记技术,寻找恢复基因的连锁标记;以育成的 3 对稳定 RN 型大豆细胞质雄性不育系和保持系为试材,采用 RAPD 分子标记技术,对不育系和保持系的mtDNA 多态性进行分析和研究。得到以下主要结果: 1.以花粉败育率作为衡量大豆细胞质雄性不育植株育性的指标,组配了(167×YB)、(YA×167)、(YA×Y12R)、(ZD8319×ZB)和(ZA×ZD8319)五个杂交组合,通过 F1 育性检查,所有 F1 花粉均表现为半不育,这一现象是单基因配子体不育的典型特征。通过对以上组合 F2 育性分离结果的调查,及五个三交组合 YA×(167×YB)、YA×(YB×167)、(YA×167)×YB、ZA×(ZD8319×ZB)和 ZA×(ZB×ZD8319)F1 的育性表现,证明 rf 基因位点不能通过雄配子传递,这是配子体不育的另一典型遗传特征,根据以上研究结果,确定 RN 型和 ZD 型大豆细胞质雄性不育系为单基因配子体不育。 2.通过在遗传模式研究中对出现的各种育性单株的分析,及参考玉米、水稻等作物不育系研究上的经验,认为大豆雄性不育的表达受环境条件的调控,在不同的环境条件下,雄性育性会发生转换,育性转换有时是量变式的,有时是质变式的。量变表现在植株花粉败育率的高低,具体体现为年际之间同一材料育性的变化。而质变则可以造成细胞质反转,即不育细胞质转变为可育细胞质,使后代群体中出现期望之外的育性植株。而且出现这种质变的频率与植物的基因型有关。 3.以 YA、ZA 为母本进行测交,发现两个不育系均能被 167、ZD8319 两个恢复系恢复,又都同时能被 YB 保持。两个不育系对测交亲本 GD589、KN4、JLCMS2-2B、JLCMS2-20B、吉恢 4 号、吉恢 1 号、567666、吉恢 2 号的恢保反应是一致的,因此确认这两个类型的不育系不育基因是相同的,它们有基本相同的保持源和恢复源。 4.通过遗传研究确认 RN 型大豆细胞质雄性不育系育性恢复是由单显性基因控制的,选用 210 个 SSR 引物,利用 YA 与 167 杂交的 F2 分离群体,获得了与恢复基因连 锁的两个标记 Satt414 和 Satt596,遗传距离分别为 16.4cM 和 14.6cM。为了找到更近的分子标记,构建了 Satt414 和 Satt596 附近的所有 SSR 引物,并利用两个遗传差异较大的亲本重新构建了分离群体,从而获得了与恢复基因紧密连锁的标记 Satt547,遗传距离为 7.56cM。并根据 Cregant 等构建的大豆分子标记遗传连锁图,将恢复基因定位于MLG J 连锁群上。 5.将 RAPD 技术应用于研究大豆不育系和保持系线粒体 DNA 多态性,结果表明,RAPD 技术研究大豆线粒体 DNA 具有较好的稳定性和重复性。在 380 个 RAPD 引物中,有扩增产物的有 264 个,其中有 32 个引物对 3 对不育系和保持系线粒体 DNA 产生扩增差异。对其中 14 个引物扩增结果进行归纳,在不育系上共扩增出大于 4.0kb 及 3.0kb、1.8kb、1.4kb 和 1.3kb 五条特异带,在保持系上扩增出 3.0kb、2.0kb、1.6kb、1.3kb、0.7kb 和 0.6kb 六条特异带,共计扩出 11 条特异带。这些差异是质的差异,即各自有自己明显的特异带;还有一种差异是量的差异,即虽然不育系和保持系都有这条带,但带的强度存在明显的差异。这些质和量的差异可能与大豆的雄性育性有关。
【学位授予单位】:东北师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:S565.1

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 董建生;杨守萍;喻德跃;盖钧镒;;大豆质核互作雄性不育系NJCMS2A的育性恢复性遗传和育性恢复基因的SSR标记[J];大豆科学;2008年02期
2 汤复跃;周立人;程潇;张磊;陈培;江莹芬;;大豆M型细胞质雄性不育恢复基因SSR标记初步定位[J];大豆科学;2008年03期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 赵团结;大豆雄性不育性的自然变异、种质发掘与选育研究[D];南京农业大学;2006年
2 高翠萍;苜蓿雄性不育系Ms-4杂交改良[D];内蒙古农业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
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4 汤复跃;大豆M型细胞质雄性不育恢复基因SSR标记定位[D];安徽农业大学;2008年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 刘唯真;;梨自交亲和性研究进展[J];山东农业科学;2010年05期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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5 王鑫;冯辉;刘石磊;;利用外引杂交种转育大白菜复等位基因核不育系的途径[A];全国蔬菜遗传育种学术讨论会论文集[C];2002年
6 张洪溢;余诞年;王锐萍;李明芬;李其忠;;利用单位性状与RAPD技术对樱桃番茄种质资源遗传多样性进行的比较与分析[A];全国蔬菜遗传育种学术讨论会论文集[C];2002年
7 王国安;买买提·艾力;虎海防;;孤雌生殖在核桃品种遗传纯化中应用的探讨[A];第三届全国干果生产与科研进展学术研讨会论文集[C];2003年
8 侯喜林;史公军;王彦华;;不结球白菜胞质雄性不育基因分子标记的筛选及特异片段的分析[A];蔬菜分子育种研讨会论文集[C];2004年
9 史公军;侯喜林;王彦华;;不结球白菜胞质雄性不育系atp6基因cDNA片段的克隆及序列分析[A];蔬菜分子育种研讨会论文集[C];2004年
10 张明方;杨景华;喻景权;;榨菜细胞质雄性不育系及其保持系atpA基因组结构差异[A];蔬菜分子育种研讨会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 文亚峰;人心果品种资源亲缘关系及其授粉亲和性的研究[D];中南林业科技大学;2006年
3 刘树楠;杂交水稻花粉发育超微结构比较与多光谱显微定量分析[D];武汉大学;2009年
4 万凌琳;水稻β-1,3葡聚糖苷酶基因Osg1的功能研究[D];武汉大学;2010年
5 郑瑞丰;水稻广谱广亲恢种质R228的应用基础研究[D];湖南农业大学;2010年
6 张新梅;甘蓝显性雄性不育基因Ms-cd1的精细定位[D];西北农林科技大学;2010年
7 朱彦涛;甘蓝型油菜Polima CMS和陕2A CMS的形态和生化特征及其胞质遗传物质的比较研究[D];西北农林科技大学;2010年
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9 王丽丽;大白菜核基因雄性不育系定向转育及分子标记辅助育种研究[D];沈阳农业大学;2010年
10 黄修梅;沙芥与斧形沙芥生理生态适应性及生殖生物学研究[D];内蒙古农业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李炫丽;ms2Bnap同源序列在萝卜—芥蓝异源四倍体中的克隆及表观遗传变异分析[D];华中农业大学;2010年
2 陈镇;长、短光周期敏感雄性不育水稻幼穗育性相关蛋白差异分析[D];华中农业大学;2010年
3 刘国玲;不同环境下水稻重要农艺性状的QTL定位分析[D];华中农业大学;2010年
4 樊志明;萝卜甘蓝双二倍体雄性不育性的遗传及细胞学研究[D];华中农业大学;2010年
5 许鹏威;玉米CMS-S育性相关线粒体蛋白质的研究[D];华中农业大学;2010年
6 李茂娟;百日草自交不亲和性初步研究[D];华中农业大学;2010年
7 吴世文;不同小麦雄性不育类型AGPase活性及杂种光合特性的分析[D];山东农业大学;2010年
8 徐爱红;苹果不同授粉组合果实品质发育生理研究[D];山东农业大学;2010年
9 刘海霞;甘蓝Ogura细胞质雄性不育相关重要基因的克隆及表达特征分析[D];甘肃农业大学;2010年
10 王庆飞;提高苜蓿自交结实率方法及其传粉特性的研究[D];新疆农业大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 戴瓯和,张磊,黄志平,李杰坤;杂交大豆M型三系和强优组合选育及其应用前景[J];安徽农学通报;2002年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前3条
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中国重要报纸全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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5 康俊根;四种类型甘蓝雄性不育系花药败育特征及基因表达谱分析[D];中国农业科学院;2006年
6 张国裕;甘蓝显性细胞核雄性不育相关基因及其启动子序列的克隆与功能分析[D];西北农林科技大学;2006年
7 赵团结;大豆雄性不育性的自然变异、种质发掘与选育研究[D];南京农业大学;2006年
8 李晓玲;中国松嫩平原三种重要耐盐碱牧草的组织培养和体细胞克隆变异研究[D];东北师范大学;2006年
9 高翠萍;苜蓿雄性不育系Ms-4杂交改良[D];内蒙古农业大学;2007年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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9 付志远;玉米温敏核雄性不育系的生态学和遗传学研究及基因定位[D];河南农业大学;2005年
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【二级引证文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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5 于洪柱;紫花苜蓿(Medicago sativa)雄性不育系(MS-GN)的初步研究[D];东北师范大学;2011年
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 刘利彩;邢朝柱;吴建勇;郭立平;戚庭香;王海林;唐会妮;乔秀琴;;棉花细胞质雄性不育及育性恢复基因的研究进展[A];中国棉花学会2014年年会论文汇编[C];2014年
3 刘耀光;;水稻细胞质雄性不育和恢复机理研究进展[A];从植物科学到农业发展——2012全国植物生物学大会论文集[C];2012年
4 黄威;张鸿;朱英国;;孢子体细胞质雄性不育水稻线粒体DNA多态性分析[A];中国的遗传学研究——中国遗传学会第七次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编[C];2003年
5 汪莉;易平;孙清萍;朱英国;;配子体细胞质雄性不育水稻线粒体DNA多态性分析[A];中国的遗传学研究——中国遗传学会第七次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编[C];2003年
6 杨景华;张明方;;线粒体定位表达orf220基因介导的线粒体反向调控细胞质雄性不育发生的机制[A];中国园艺学会十届二次理事会暨学术研讨会论文摘要集[C];2007年
7 黄威;汪莉;易平;谭学林;张雪梅;张再君;李阳生;朱英国;;细胞质雄性不育水稻线粒体基因组的RFLP分析[A];湖北省遗传学会第七次代表大会暨学术讨论会论文摘要集[C];2004年
8 黄威;汪莉;易平;谭学林;张雪梅;张再君;李阳生;朱英国;;细胞质雄性不育水稻线粒体基因组的RFLP分析(英文)[A];2007中国科协年会专题论坛“红莲型杂交水稻学术专题研讨会”论文汇编[C];2007年
9 罗荡平;刘振兰;徐红;郭晶心;吴豪;张群宇;叶珊;纪宠辉;吴鸿;刘耀光;;野败型水稻细胞质雄性不育基因的起源、进化、和不育发生机理[A];植物分子生物学与现代农业——全国植物生物学研讨会论文摘要集[C];2010年
10 刘学群;王春台;;植物细胞质雄性不育的研究进展[A];湖北省遗传学会、江西省遗传学会2006年学术年会暨学术讨论会论文摘要集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 许珂;玉米C型细胞质雄性不育的分子生物学研究[D];四川农业大学;2007年
2 何长征;辣椒细胞质雄性不育的细胞学及生理机理研究[D];湖南农业大学;2004年
3 蒋培东;棉花细胞质雄性不育机理的研究[D];浙江大学;2007年
4 尹昌喜;细胞质雄性不育水稻包穗的激素调控[D];南京农业大学;2007年
5 袁美;甘蓝型油菜生态型细胞质雄性不育两用系温度调控机理的初步研究[D];华中农业大学;2002年
6 王述彬;辣(甜)椒细胞质雄性不育系遗传机制及不育基因分子标记研究[D];南京农业大学;2005年
7 赵丽梅;大豆细胞质雄性不育的遗传和分子基础研究[D];东北师范大学;2005年
8 张小全;基于细胞质雄性不育的海岛棉与陆地棉种间杂种优势利用研究[D];浙江大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马继鹏;辣椒细胞质雄性不育相关基因的克隆及表达研究[D];西北农林科技大学;2007年
2 巩养仓;棉花细胞质雄性不育相关线粒体基因筛选[D];中国农业科学院;2008年
3 袁稳;辣椒细胞质雄性不育相关基因的克隆及表达研究[D];南京农业大学;2012年
4 崔明晖;棉花细胞质雄性不育相关基因分离及标记转化[D];中国农业科学院;2010年
5 徐奇;陆地棉细胞质雄性不育及其恢复机制的研究[D];南京农业大学;2010年
6 柴丹;甘蓝细胞质雄性不育类型鉴定及比较研究[D];西南大学;2014年
7 解海岩;激素及其相关酶与棉花细胞质雄性不育的关系[D];浙江大学;2006年
8 戴亮芳;辣椒(Capsicum annuum L.)细胞质雄性不育性状的生化标记与分子标记研究[D];南京农业大学;2006年
9 张鹤峰;玉米新型细胞质雄性不育突变体的遗传基础及差异蛋白质组学研究[D];石河子大学;2009年
10 高建辉;白菜型油菜细胞质雄性不育的细胞分子生物学基础研究[D];厦门大学;2002年
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