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《华中农业大学》 2006年
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萝卜细胞质雄性不育胞质和核基因的分子标记的开发及其分子特征

汪志伟  
【摘要】:萝卜(Raphanus sativus L.)是深受世界人民喜爱的根菜类蔬菜。萝卜的杂种优势非常显著,能够有效地提高产量和改善纤维品质。在植物中,细胞质雄性不育(Cytoplasmic male sterility,CMS)是一种不能产生正常功能花粉的母性遗传性状,被广泛地应用于商业化生产F_1代杂种。萝卜CMS系的细胞质即能导致萝卜属植物雄性不育,又能导致芸薹属植物雄性不育,而且其CMS不易受环境条件和不同遗传背景的影响,从而是十字花科植物中最受关注的不育细胞质之一。目前已有一种萝卜CMS及其对应的恢复位点从萝卜导入到油菜中,但一些不良的农艺性状随着恢复基因的导入而出现。远期目标在于阐明萝卜CMS及育性恢复以及使萝卜CMS在十字花科杂种优势育种中得到充分利用。本篇论文中,我们就萝卜CMS胞质不育和核基因的分子标记及其分子特征进行了描述。取得的主要研究结果如下: 获得了一个萝卜CMS系统,该系统由雄性不育系9802A、保持系9802B和恢复系9802H组成。该不育系花药外观皱缩或正常,无可见花粉,而Ogu CMS系花药外观皱缩未完全发育;NWB CMS系则花药外观正常、花药内有部分花粉。不育系9802A和恢复系9802H杂交产生的F_1植株全部表现雄性可育,表明CMS的恢复表现型是一种显性性状。获得了由300个单株组成的F_2代育性分离群体。卡平方测验表明分离群体中可育与不育的分离比符合3∶1的比例,证明9802A雄性不育的育性恢复受单一显性基因控制。 用萝卜Ogu orf138基因的特异引物组合ORF-F和ORF-R,在萝卜CMS系9802A总DNA中扩增出了一条DNA片段,而在保持系9802B和恢复系9802H中未扩增出任何产物。序列分析表明该片段与特异诱导Ogu CMS相关基因orf138序列完全一致。该DNA片段可以作为选育萝卜CMS的分子标记。 合成了能够扩增出萝卜NWB CMS系的特异分子标记的引物组合NWB-F和NWB-R,该引物组合在萝卜CMS保持系9802B和恢复系9802H总DNA中扩增出了单一DNA片段,而在CMS系9802A总DNA中未扩增出任何产物。该DNA片段可以作为辅助选育萝卜CMS保持系的分子标记。 采用混合分群分析法和F_2代的300个单株筛选了萝卜CMS恢复基因Rfw的RAPD标记。对100条RAPD引物的扩增产物进行筛选后,发现RAPD标记OPC06-1900与恢复基因Rfw连锁。通过分子克隆和核苷酸测序将该RAPD标记转换成了显性的SCAR标记SCC06-1894。BLAST搜索表明SCC06-1894与拟南芥和甘蓝硫酸盐转运蛋白基因的对应区域高度同源。设计了等位特异引物,扩增出了SCAR标记SCC06-415。用F_2代的分离群体进行PCR分析及序列分析表明SCC06-1894和SCC06-415等位,与Rfw/rfw的遗传距离为8.0cM。根据一个萝卜
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