燕麦核隐性雄性不育基因CAMS1的定位

Recessive genic sterility line CAMS1 is a male sterile germplasm identified from the progenies of our routine crossings in oat. CAMS1 is homogeneous, controlled by a pair of recessive nucleus genes, with stamen deteriorated and stable sterility, but showing normal pistil. CAMS1 can be recovered by fertilization with normally developed pollens.We have analysed by RNA sequencing the transcriptome of stamen of the near-isogenic line BC5F8 derived from CAMS1, and identified differentially expressed genes between sterile and fertile lines. We propose here to analyse the polymorphism between CAMS1 and Baiyan 2 using SSR molecular markers. Bioinformatics software will be used to search and design cSSR primers based on ESTs from GenBank/dbEST and our transcriptome sequencing data; these cSSR primers will then be used to analyse the polymorphism of the two parental lines, from which cSSRs with polymorphism could be identified. These cSSRs would then be applied to analyse a population of 500 F2 plants, from which sterility linked markers could be identified, revealing where the sterile gene is located in the chromosome and hence mapping the sterile gene. It is expected that this project would lay foundation for fine mapping and cloning of the male sterile gene, and utilization of the related markers for generating novel sterile lines.

CA燕麦隐性核不育(CAMS1)是我们在杂交中发现的皮燕麦雄性不育材料，已培育成纯系，受一对隐性核基因控制，其雄蕊退化彻底、不育性稳定、雌蕊发育正常、可异交结实。我们对CAMS1构建的近等基因系BC5F8代雄蕊进行转录组测序，鉴定出不育与可育单株的差异性表达基因群。本项目拟利用cSSR分子标记技术分析CAMS1、白燕2号及其杂交F2群体的多态性。首先利用生物信息学软件对GenBank/dbEST获取的燕麦EST序列和BC5F8代转录组测序获得的EST序列，进行SSR查找和EST-SSR引物设计；利用得到的cSSR标记对两个亲本进行多态性分析，然后用双亲间具有多态性的标记对F2群体中的500个单株进行检测，得到与不育性状连锁的标记，明确不育基因所在染色体区段。解决不育株和可育株在抽穗前无法区分的问题，并为CAMS1基因精细定位和克隆，以及利用分子标记辅助选育新型不育系奠定基础。

利用燕麦不育系进行杂交种子的生产可以简化制种程序，因此其对于杂交种种子的生产具有重要的应用价值。本研究中的燕麦隐性雄性不育系是 “无花粉型”的雄性不育系。其花药细小，呈白色水浸状，成熟的花药无花粉粒，颖花的雌蕊等其他结构都正常，不育性状稳定，不受温光条件的影响。本研究以燕麦隐性雄性不育系为试材，利用本课题组转录组测序获得的10 0169条cDNA序列，开发了13344对cSSR分子标记，通过选择筛选得到近2700对引物。利用CAMS1、白燕2号和品燕2号构建了“CAMS1×白燕2号”和“CAMS1×品燕2号”两个杂交组合。采用BSA法对不育性状进行标记，研究结果如下：（1）在已发表文章中公布的186对燕麦SSR引物中，有32对在两池及亲本间表现出多态性，经过生物信息学软件分析，有22对引物在F2群体中被定位，得到与不育性状连锁的标记，其中AM6和phi006标记分别距不育基因 0.1cM和0.7cM；（2）开发的cSSR标记中有51对引物在不育和可育材料中存在差异，184对引物在燕麦种质资源中存在差异。经过生物信息学软件分析，7对引物在F2群体中被定位，得到与不育性状连锁的标记，其中Uni2612标记距离不育基因 23.0cM。获得的与燕麦不育性状连锁的分子标记，对植株性状及品种遗传背景的鉴定、筛选目标单株，在品种的改良、克隆基因等方面有重要的应用意义。