[發明專利]玉米S型胞質雄性不育育性恢復基因Rf3的定位新方法

有效

• 申請號: 201310371203.7
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103416297A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 陳化榜;趙賢容;李鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院遺傳與發育生物學研究所
• 主分類號: A01H1/02
• 分類號: A01H1/02;C12Q1/68
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于玉米基因定位技術領域，具體涉及一種定位玉米S型胞質雄性不育育性恢復基因Rf3的新方法。

背景技術

玉米不僅是世界三大糧食作物之一，還是重要的飼料及工業原料作物。從未來發展看，玉米將是世界上需求增長最快的作物，挖掘玉米的生產潛力是滿足這一需求的關鍵。玉米產量的提高主要是通過種植雜交種實現的，因此，配制具有高產潛力、高純度的雜交種是保證玉米高產的關鍵環節。生產雜交種的過程中需要進行母本去雄，在集約化生產雜交種子的過程中，母本去雄工作量大，種子成本高，而且往往由于去雄不徹底，產生自交種子造成雜交種純度降低。玉米雄性不育種質資源的發掘和研究開拓了雜交種不育化制種的新途徑。利用細胞核雄性不育(Genic?Male?Sterility，GMS)的SPT制種法以及利用胞質雄性不育(Cytoplasmic?Male?Sterility，CMS)的三系制種法是不育化制種的兩種主要方法。目前，SPT制種法已經受到了美國先鋒公司的專利保護。在T、C與S三組CMS不育系中，T和CI亞組的不育系和雜交種易遭受玉米小斑病菌T和C小種的侵染，而S組不育系對T、C小種表現免疫。因此，S型CMS不育系對我國玉米生產具有極為重要的實踐意義。

CMS的表達由細胞質基因與細胞核基因共同控制，在細胞質基因為不育類型且細胞核中無恢復基因時，其表現為雄性不育；在正常細胞質基因或細胞核恢復基因存在的條件下，其育性恢復正常。S型CMS的不育胞質類型為S，其雄性不育的恢復基因為一顯性基因Rf3，定位于玉米2號染色體長臂上，屬于配子體雄性不育，育性反應由配子體的基因型控制。在F₁代，50％的花粉帶有Rf3，表現為散粉可育；50％的花粉帶有rf3基因，表現為不散粉。

生產上使用的玉米自交系大多胞質為可育類型，且不帶有恢復基因。因此，在利用CMS的三系制種法中，需要將雜交種的母本胞質轉育為不育類型且將恢復基因轉育到父本中去。其中，由于胞質主要是由雌配子進行傳遞且對植株的表型影響不大，因此胞質的轉育比較簡單。而恢復基因的轉育則需要通過回交的方式進行。

在作物育種中，基因的回交轉育有兩種方式：基于表型選擇的常規育種方法和分子標記輔助選擇的育種方法。前者效率低、周期長、盲目性大，已經不能滿足現代育種的需求；后者可以提高育種效率、縮短育種周期、降低育種的盲目性，已經逐漸成為現代育種的趨勢。要想對基因進行分子標記輔助的回交轉育，其前提是必須知道基因的確切位置，也就是定位基因。

玉米細胞質雄性不育屬于質量性狀。質量性狀是指表現為非連續變化的性狀。這種性狀多為單基因控制，受環境和遺傳背景影響較小，因此定位起來相對容易。基因定位的基本原理是兩點測驗和三點測驗，其首要工作是組配定位群體。根據組配的群體的不同，質量性狀基因定位主要可以分為以下兩種方法：

方法一，利用回交群體(BC群體)的質量性狀基因定位

BC群體通過雜交一代F₁和隱性親本回交得到。通過表型鑒定判斷個體的基因型，檢測其分子標記基因型，利用兩點測驗和三點測驗計算出基因和各分子標記之間的遺傳距離，將基因定位在兩個分子標記之間。

方法二，利用自交群體(F₂群體)的質量性狀基因定位

F₂群體通過雜交一代F₁自交得到。從群體中篩選出表型為隱性的個體，檢測其分子標記基因型，利用兩點測驗和三點測驗計算出基因與各分子標記之間的遺傳距離，將基因定位在兩個分子標記之間。

以上兩種方法其核心思想是一樣的，即通過表型推斷分離群體的基因型并對其進行分子標記檢測，利用兩點測驗和三點測驗計算基因和分子標記間的遺傳距離來定位基因。所不同的是BC群體中利用的個體有兩種類型：雜合體和隱性個體，而F₂群體中，由于無法區分顯性純合體和雜合體，所以一般只利用隱性個體進行基因的定位。