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杂种不育的遗传分析和候选基因鉴定
2024年
[目的]亚种间杂交F1的育性问题严重阻碍了亚种间杂种优势的利用,探究杂种不育的遗传机理,挖掘新的杂种不育调控基因,为促进杂种结实率遗传改良提供理论依据。[方法]稻品种Sasanishiki和稻品种Habataki杂交后,采用单粒传法自交10代,获得包含95个株系的稳定遗传重组自交系(RIL),基于Illumina平台,对双亲和RIL进行高通量测序,在全基因组水平分析RIL中Habataki血缘的分布与比例,进而鉴定偏分离区域作为潜在的杂种不育位点。同时,剖析“全球3000份水稻核心种质资源重测序计划”中典型稻基因组变异数据,对群体水平进一步验证并趋近目标育性基因区域。最终通过序列比对锁定杂种不育候选基因。应用CRISPR基因编辑技术进行定点基因敲除,对目标基因进行功能验证。[结果]Habataki和Sasanishiki的杂交F1在穗数、每穗粒数和千粒重上体现出明显的杂种优势,但其结实率显著降低,I2-KI镜检发现F1花粉育性显著降低。RIL的全基因组高通量测序在第1、3、5、6、7和12染色体上检测到明显的偏分离,即该区域的基因型趋向于稻Habataki。通过序列比对,进一步确定已知育性基因Sc、S5和HSA1为第3、6和12染色体上偏分离区域的目标基因。应用CRISPR基因编辑技术敲除Habataki中Sc-Haba-3的多拷贝,成功改善了其与Sasanishiki杂交F1的花粉育性和结实率,说明该基因可独立行使功能。同时,在第1染色体的偏分离区域发现Habataki和Sasanishiki之间存在复杂的结构性变异,Sasanishiki基因组中一段24.7 kb包含4个预测基因的片段在Habataki中被一段64.8 kb包含10个预测基因的片段取代,此结构性变异可能参与杂种育性的调控。[结论]检测到多个杂种不育相关位点,应用CRISPR基因编辑技术敲除Habataki中Sc的多拷贝成功改善其杂种F1育性,确定其为水稻亚种间育性改良的目�
许娜唐颖徐正进孙健徐铨
关键词:高通量测序
利用分子检测和基因编辑快速创制杂种亲和材料
2024年
[目的]利用分子检测和基因编辑技术,快速精准创制人工亲和系材料,打破杂种不育,为实现远缘杂种优势利用提供新范例。[方法]本研究以优质稻‘黄华占’(HHZ)和优质稻‘中嘉8号’(ZJ8)为测试底盘,利用分子检测技术,检测HHZ和ZJ8中影响杂种不育的主效座位基因型,结合基因编辑技术,对影响HHZ与ZJ8杂种F1育性的主效座位进行基因敲除,从而快速精准创建具有高结实率的HHZ与ZJ8杂种F1。[结果]HHZ与ZJ8杂种F1表现出强大的杂种优势,但其小穗育性为半不育。根据稻亚种间杂种不育已有认知,通过分子检测,发现该杂交组合存在一个已克隆的杂种不育主效座位S5。为此,本研究利用基因编辑技术,分别敲除S5座位稻的杀手基因ORF5+和稻的帮凶基因ORF4+,与野生型相比,这些编辑材料的重要农艺性状无明显变化。但这些编辑材料分别与野生型ZJ8和HHZ杂交获得的杂种F1的小穗育性能够完全恢复到全可育。[结论]利用分子检测和基因编辑能实现杂交育种的理性设计,快速培育出亲和型材料,最大程度地保留稻遗传多样性,为突破杂种不育和实现杂种优势的充分利用提供了一种新模式。
黎珠玉蒋永捷冯耀明梅林李顺媚郑琳陈乐天刘耀光谢勇尧
关键词:分子检测杂种不育
一个水稻杂种花粉育性基因座及其应用
本发明属于植物基因工程技术领域,公开了一个水稻杂种花粉育性基因座及其应用。该基因座被定位于水稻12号染色体末端的分子标记PSM623和IND48之间,从中克隆出两个杂种花粉育性相关基因ORF3和ORF4,其中ORF3...
刘自强王戴琪冯敬滨张米兰牟正坤
水稻杂种不育性的遗传机理及杂种优势利用被引量:4
2022年
稻和稻是亚洲栽培稻的两个亚种,两者在形态、生理以及基因水平上存在显著差异,亚种间的遗传差异将会产生强大的杂种优势,能进一步提高水稻的产量潜力,但是,亚种间的F_(1)杂种不育性严重阻碍了杂种优势的利用。杂种不育性是一种合子后生殖隔离,具有普遍性和复杂性,受多个不育基因座控制。广亲和品种的发现为克服亚种间杂种不育提供可能,该材料无论与稻还是稻杂交,F_(1)杂种都能正常结实或结实率较高。概述了稻与稻间差异,剖析了水稻亚种间杂种不育的遗传基础、已鉴定的杂种不育主效QTL与基因,分析了已克隆杂种不育基因的分子作用机制及广亲和基因的功能。据此提出利用架桥培育亚种间渗入水稻、聚合育种培育广亲和系和型亲系,以及应用基因编辑技术创制广亲和系等途径,能够克服亚种间杂种不育性,精准化改良杂种的结实率,从而实现亚种间杂种优势的利用。亚种间杂交水稻的推广应用,将会推动水稻产业的又一次重大变革。
郭洁刘少隆周新桥陈达刚陈可叶婵娟李逸翔刘传光陈友订
关键词:籼粳分化杂种不育广亲和系粳型亲籼系
一种快速利用水稻杂种优势的方法
本发明公开了一种快速利用水稻杂种优势的方法,属于植物育种技术领域。本方法主要是:以稻和稻其中一种水稻亚种材料作供体亲本,另一种水稻亚种材料作轮回亲本进行杂交,收获F<Sub>1</Sub>种子;大田生长期间进行农...
游艾青徐华山周雷李三和刘凯李培德陈志军杨国才闸雯俊徐得泽方国成
文献传递
一种快速利用水稻杂种优势的方法
本发明公开了一种快速利用水稻杂种优势的方法,属于植物育种技术领域。本方法主要是:以稻和稻其中一种水稻亚种材料作供体亲本,另一种水稻亚种材料作轮回亲本进行杂交,收获F<Sub>1</Sub>种子;大田生长期间进行农...
游艾青徐华山周雷李三和刘凯李培德陈志军杨国才闸雯俊徐得泽方国成
水稻Sc座位蛋白复合体参与杂种雄性不育的研究
水稻(Oryza sativa L.)亚种间杂种具有显著的杂种优势,但是由基因控制的杂种不育阻碍了杂种优势的利用,因此对杂种不育基因的克隆和其分子作用机制的研究,在理论和生产上都有重要意义。目前已经在水稻中发现了...
吴疆
关键词:水稻籼粳杂种不育
文献传递
水稻杂种不育与广亲和被引量:16
2016年
水稻是世界主要粮食作物,水稻杂种优势的利用为提高作物产量做出了巨大贡献.亚洲栽培稻分为稻和稻两个亚种,亚种间的杂种优势更强,培育杂交水稻可以进一步提高水稻产量潜力.但是亚种间普遍存在生殖隔离,导致杂种育性较低,限制了对其杂种优势的利用.广亲和品种与稻和稻的杂交后代正常可育,为利用亚种间杂种优势提供重要种质资源.本文回顾了杂交育种的历史,总结了水稻杂种不育的遗传基础和分子调控机理的研究进展,介绍了广亲和基因形成机制的最新理解,在此基础上概述了近年来对广亲和基因发掘和利用的成果,并展望了未来创建广亲和水稻种质资源的途径.
欧阳亦聃
关键词:水稻籼粳亚种杂种不育生殖隔离
水稻杂种不育基因座S-e的候选基因分析
水稻亚种间具有强大的杂种优势,该优势的有效利用可实现水稻单产的再次飞跃。研究水稻杂种不育基因对有效地选择杂交组合,充分利用杂种优势进行超高产育种具有重要意义。本研究在S-e基因座精细定位的基础上,利用生物...
陈红
关键词:水稻籼粳分化杂种不育
一种利用LRK1基因转化提高水稻杂种育性的方法
本发明属于转基因技术领域,涉及一种利用LRK1基因转化提高水稻杂种育性的方法;该方法利用基因枪微弹轰击法,将水稻LRK1基因转化稻愈伤组织,经过恢复培养获得表达LRK1基因的水稻植株。实验结果显示,所述的LRK1基...
罗小金杨金水孙凡
文献传递

相关作者

邹江石
作品数:126被引量:1,240H指数:24
供职机构:江苏省农业科学院
研究主题:水稻 两优培九 两系杂交稻 两系法 两系法杂交稻
沈圣泉
作品数:124被引量:715H指数:16
供职机构:浙江大学农业与生物技术学院原子核农业科学研究所
研究主题:水稻 突变体 不育系 上位性效应 RIL群体
陈建国
作品数:50被引量:382H指数:11
供职机构:湖北大学生命科学学院
研究主题:水稻 籼粳杂交 多倍体 籼粳交 品质性状
薛庆中
作品数:164被引量:2,210H指数:26
供职机构:浙江大学农业与生物技术学院
研究主题:水稻 花药培养 育性 籼稻 花培
周开达
作品数:177被引量:2,571H指数:30
供职机构:四川农业大学
研究主题:水稻 杂交水稻 基因定位 育种 无融合生殖