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抗除草剂水稻9311HR外源基因异常分离的遗传机制

林静  
【摘要】: 抗除草剂转基因水稻在快速鉴定和提高杂交稻纯度方面表现出明显的优越性。通过基因枪法、农杆菌介导法和花粉管通道法等途径已获得多例抗除草剂转基因水稻。而通过杂交、回交将抗Basta除草剂的bar基因转育到其它品种,是获得抗除草剂转bar基因水稻新品系的一种简便有效的方法。因此有必要对外源基因bar在回交转育后代中的遗传表现进行研究。本研究通过对转bar基因水稻人工杂交与回交后代除草剂抗性的连续跟踪鉴定,研究了外源基因bar在水稻杂种后代的遗传表现,并着重对抗除草剂水稻9311HR中bar基因异常分离的遗传机制作了进一步分析,主要结果如下: 1、以从中国水稻研究所引进的基因枪转化粳稻京引119获得的抗除草剂转bar基因材料HR为供体亲本,与扬稻6号(9311)、E32、扬稻4号、2403、苏御糯、宁恢1号和镇香粳等7个目标亲本进行杂交并通过连续回交与自交,获得的F1、F2、F3、BC1F1、BC1F2、BC1F3、BC2F1、BC2F2和BC2F3等世代为材料,对不同分离世代bar基因的遗传分析表明,2403、苏御糯、宁恢1号和镇香粳等粳稻材料与HR杂交后代的除草剂抗性分离符合一对显性基因的遗传,而9311等籼稻材料与HR杂交后代的bar基因遗传表现异常,抗性单株自交后代始终表现1:1分离。 2、以9311回交转育获得的高世代回交自交群体9311HR为材料,研究了外源基因bar的导入对其主要农艺性状、花粉育性、花粉萌发率的影响,结果表明抗除草剂基因bar的导入对目标亲本的主要农艺性状无明显影响,9311HR抗性植株正常染色花粉率及花粉离体萌发率均在90%左右,其结实率正常,与轮回亲本9311均无显著差异。花粉DNA的PCR分析结果显示,9311HR抗性植株形成了携带外源bar基因的成熟花粉。这些结果表明9311HR抗性植株不存在雌雄配子败育。 3、以9311HR抗性单株作母本,常规非转化品种为父本杂交获得的F1,除草剂抗性植株和非抗性植株比例为1:1;而以9311HR抗性单株作父本,与常规非转化不育系测交的后代均不抗除草剂。PCR分析结果显示,以9311HR抗性单株作母本获得的F1抗性植株PCR扩增呈阳性,非抗性单株PCR扩增呈阴性;而以9311HR抗性单株作父本获得的F1后代PCR扩增均呈阴性。表明9311HR中外源基因bar仅能通过雌配子传递给后代,而携带bar基因的粳型雄配子未参与授精。 4、以9311与HR杂交构建的368个F2单株,为作图群体,利用公共图谱的分子标记对外源基因bar进行定位的结果表明,bar基因插入位置位于第3染色体上SSR标记RM5551和RM6080之间,遗传距离分别为4.4cM和1.2cM。推测外源基因bar与位于第3染色体的配子体基因ga2紧密连锁,导致携带bar基因的粳型雄配子败育,从而引起9311HR除草剂抗性的异常分离。


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