苜蓿雄性不育基因（系）的遗传分析与分子定位

Male sterile line is a key tool for heterosis breeding, recurrent selection, population improvement, currently, research on genetic basis of alfalfa male sterile line was rarely reported. In this study, to conduct genetic analysis and molecular mapping of the male sterility gene, an alfalfa male sterile line and other germplasm (male fertility line) with superior characters including Medicago sativa L. cv. Xinjiang Daye, M. falcata and M. varia will be used as the materials. First, we will analyze the fertility segregating in the F1 and F2 generation derived from above parents, and then, we will map the male sterile gene using combination methods of SSR marker and bulked segregation analysis, finally, the fine mapping of the male sterility will be conducted through design new primers from public M. truncatula genome sequence, the results of fine mapping will be useful for the alfalfa male sterility genes cloning and marker-assisted selection in future.

雄性不育系是利用杂种优势、进行轮回选择和群体改良的重要工具。针对现有苜蓿雄性不育系遗传基础研究薄弱问题，本项目拟开展苜蓿雄性不育基因遗传及其分子定位研究。以苜蓿雄性不育系和新疆大叶紫花苜蓿、黄花苜蓿、俄罗斯杂花苜蓿等(雄性正常可育)优良苜蓿种质材料为亲本，配制杂交组合，将各F1分别自交后构建雄性不育基因定位群体。对F1和F2代分离群体的育性进行鉴定，分析其遗传规律；采用SSR-BSA分析法，找到与雄性不育基因紧密连锁的分子标记，初步确定不育基因的分子标记位置；利用公开的蒺藜苜蓿的基因组序列设计新的引物，对苜蓿雄性不育基因进行精细定位，为不育基因克隆和分子标记辅助选育新的不育系提供依据。

作物育种实践证明，培育高产、优质和多抗的作物新品种最有潜力的途径就是利用杂种优势。雄性不育系是利用杂种优势、进行轮回选择和群体改良的重要工具。本项目以苜蓿雄性不育系和可育系优良苜蓿种质材料为亲本，配制杂交组合，按任务书要求基本完成所有研究内容，达到预期目标。发表核心期刊论文6篇，培养研究生2名。主要研究结果如下：.（1）对牧草产量配合力与杂种优势效应的相关性研究发现：亲本及各杂交组合配合力和杂种优势间存在不同程度的相关性，各亲本一般配合力与杂种优势效应间存在极显著正相关。.（2）对苜蓿雄性不育株（Ms-4）和可育株（MF）花蕾的蛋白进行差异蛋白质组学研究发现：22个差异表达蛋白其功能主要参与代谢（27.08%）、细胞加工（18.75%）、刺激反应（18.75%）、发育（8.33%）等生物学过程。.（3）对SSR分子标记遗传距离与苜蓿杂种优势效应的相关性研究发现：II、III不育株系和2、12号品种的遗传距离及牧草产量一般配合力均较大，可以组配出较强的优势组合。.（4）F2代群体育性鉴定及群体构建研究结果表明：F2群体中育性分离明显的组合5×Ⅴ、12×I、13×M2为不育，2×II、10×M6为可育。目前共获得60株F2代存活的植株。.（5）对F2代雄性不育和可育植株转录组和表达谱测序分析：转录组测序获得F2代中可育植株3个花蕾发育时期的基因数分别为79526、74137和73209个；不育植株3个时期的基因数分别为74625、72742和72455个。表达谱分析发现不论在雄性不育还是可育植株中，随着花蕾的发育下调基因数目均多于上调基因数目。而对可育和不育株对比发现不育株花蕾发育过程中下调基因数目均多于上调基因数目。.通过本项目的研究为将来探索与育性相关基因紧密连锁的分子标记，明确雄性不育的遗传方式和不育基因在染色体上的位置，为雄性不育育种奠定了坚实的基础，对促进我国苜蓿分子遗传改良和优异杂交种的培育均具有重要的意义。