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《西北农林科技大学》 2010年
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甘蓝型油菜温敏细胞质雄性不育系417S选育与鉴定

董军刚  
【摘要】: 细胞质雄性不育是油菜杂种优势利用的重要途径。生态型细胞质雄性不育系可以实现一系两用,且恢复源广泛,利于配制杂交种,在育种上具有很大的应用前景。然而,合适的育性转化条件是生态型雄性不育系利用的关键因素。本文以温敏细胞质雄性不育系533S为不育源,利用杂交选育的方法育成新的温敏细胞质雄性不育系417S,并对其育性转化的光温条件、育性的遗传、细胞质类型等进行了研究。取得的主要结果如下: 1.417S与其不育源的异同 417S与其不育源的不育性状类似,表现对高温敏感。杂交结果表明417S的细胞质与源不育系细胞质相同。与不育源相比较,417S在育性转换条件、品质性状和农艺学性状上取得了明显的改良。具体表现在:417S的育性转换温度高于源不育系,这使得417S的制种区更易寻找,不育系的硫苷含量由原来的高硫苷(125.6μmol/g饼)改良为低硫苷(24.2μmol/g饼),含油量提高近6个百分点,株高降低了14.6cm,抗倒伏性明显增强。 2.417S的育性类型、育性转换敏感期及育性转换指标 通过人工控温、控光试验,对417S的育性敏感类型做了分析。结果表明,417S属温敏型不育系。日自交结实率与日平均气温相关分析表明,417S的育性敏感期为单花开花前3-12天,敏感期长度为10d左右。当开花前3-12天日平均温度低于17.0℃时,417S所开的花为雄性不育花,单株自交结实率很低,而高于20.5℃时, 417S开的花表现雄性可育,自交结实正常。当温度处于17.0-20.5℃之间时,417S表现为半不育,有微量花粉产生,自交可部分结实,为育性转换温度。 3.417S温敏不育性的遗传 通过测交、杂交和回交结合人工控温试验和RAPD方法对417S的温敏不育性的遗传进行了分析。结果表明:417S属质核互作型不育系,其温敏不育性受不育细胞质和2对主效隐性重叠基因控制,同时还受数目不定的微效多基因修饰。在大量测交基础上,仍未能从现有的品种或资源中筛选出保持系。所有测交的品种对417S均表现不同程度的育性恢复。正反交结果表明,1102C可能有着与417S不同的细胞质。通过RAPD分析,找到了1个与恢复基因连锁的分子标记BA392-400bp,该标记与恢复基因的遗传图距为6.0cM,同时在分子水平上初步验证了417S的遗传规律。 4.417S线粒体基因组的PCR分析 用25对引物对7个甘蓝型油菜线粒体DNA进行PCR分析,在7个材料中共扩增出116条带,共24种带型。平均每对引物在1个材料中扩增出0.7条带。多数引物扩增产物为单一条带。其中,有7对引物在参试的材料中无差异;2对引物(P18、P19,pol cms特异引物)只在pol cms不育系中出现一条带,表明417S与pol CMS不同;有5对引物可将417S和nap CMS区别开,分别涉及线粒体的atp1,atp9,nad4L,orf263和orf222-nad5c-orf139五个基因区域。UPGMA聚类分析结果表明,参试的7个材料可分为3类,第一类包括材料417S和nap CMS,第二类包括1102C、Bronowski和ZS9,第三类包括pol CMS和Westar。417S与nap CMS的育性表现最为相似,可能有着近似的细胞质起源。nap CMS的保持系与1102C(pol CMS系统的恢复系)分为一类,这与遗传试验结果1102C可能为417S的保持系相一致。 5.RFLP杂交分析 用7种探针atp1、atp6、atp8、atp9、cob、cox1和cox3结合5种内切酶(EcoR I,EcoR V,HindⅢ, BamH I, Pst I)检测4种甘蓝型油菜417S、pol、nap和ogu cms mtDNA的多态性。在25种有效探针/酶组合中,3个组合在检测的4个不育系间无多态性;1个组合cox1/Hind III能将4种不育细胞质彼此区分开来,417S产生了1条4.5kb的杂交带,pol CMS产生了6.6和4.3kb的两条带,而nap CMS产生了1条6.6kb的条带,ogu CMS产生了1条4.3kb的条带;8个探针/酶组合能将417S细胞质同pol, ogu, nap不育细胞质区分开来;7个探针/酶组合可将pol, nap和ogu cms两两区分开来。在25种有效的线粒体探针/酶组合中,有19种探针/酶组合检测到417S同其它3种不育细胞质的差异,有17个探针/酶组合可将417S与nap CMS分开。结果表明生态雄性不育系417S与pol、nap、ogu CMS在线粒体DNA水平是不同的,为不同的细胞质类型。 6.417S三个扩增片段序列分析 将3个orf222/nad5/orf139位点特异引物对417S mtDNA的扩增产物测序,删除冗余序列后,P23、P24、P25扩增产物大小分别为669bp,537bp和806bp。NCBI网站BLAST比对结果表明:P23扩增产物与线粒体全基因组中nad5和orf222序列存在2个碱基差异,与陕2A和pol CMS不育相关基因orf224存在100个碱基差异。P24扩增产物与nad5序列存在5个碱基的差异,与甘蓝型油菜的atp6基因序列存在7个碱基差异,与品种Isuza-natane的atp6基因存在12个碱基的差异。P25扩增产物与线粒体全基因组中nad5序列完全一致,与orf222序列存在7个碱基的差异。将P23和P25扩增序列进行拼接后BLAST比对结果表明,对417S的orf222位点的扩增产物与nap CMS不育基因序列存在7个碱基的差异,主要表现为碱基的插入。其中,在orf222序列的4829、5033bp处分别插入了一个碱基C,在5082处插入了2个碱基CC,在4828和5351bp处分别插入了一个碱基G,而在5444bp处缺失了1个碱基A。这一结果表明,417S与nap CMS在nap CMS不育相关基因orf222/nad5/orf139序列上存在一定差异,属于不同的细胞质不育类型。
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