栽培稻种间主要育性基因在栽培稻种间杂种不育中的作用

栽培稻种间杂种不育是利用非洲栽培稻有利基因的最大障碍，同时也是栽培稻起源、进化研究的关键问题。在前期研究基础上，已将数量性状遗传的育性位点分解成单个孟德尔遗传因子，并形成相应近等基因系。本研究利用已培育完成的携带S1、S20及S37(t)的近等基因系，将育性基因在相同背景下进行聚合，分别形成携带两对育性基因及三对育性基因的近等基因系。将聚合后的近等基因系分别与非洲栽培稻及亚洲栽培稻杂交、回交，通过花粉育性及小穗育性，研究不同杂种不育基因的组合对克服栽培稻种间杂种不育的效应及造成杂种不育的程度、类型。在分析的基础上从综合的角度研究杂种不育基因在栽培稻种间杂种不育中的作用。这些研究可对发掘非洲栽培稻有利基因、拓宽亚洲栽培稻的遗传基础提供实用的材料平台，同时对栽培稻分化及育性基因的起源研究提供理论依据。

利用单基因育性近等基因系滇粳优1号S1, 滇粳优1号S20, 滇粳优1号S37(t)，通过分子标记辅助选择，结合表型对非洲栽培稻育性等位基因S1-g, S20-g, S37(t)-g进行聚合，进而利用聚合材料分别与非洲栽培稻及不同生态类型的亚洲栽培稻进行杂交，研究不同杂种不育基因的组合对克服栽培稻种间杂种不育的效应及造成杂种不育的程度、类型。研究结果对克服栽培稻杂种不育，实现种间杂交育种具有一定的理论指导和实用价值，同时对发掘非洲栽培稻有利基因、拓宽亚洲栽培稻的遗传基础提供了实用的材料平台：（1）利用分别携带非洲栽培稻等位基因的近等基因系进行基因聚合，获得分别携带两对及叁对育性基因的近等基因系4个，这是首次对栽培稻种间杂种育性基因进行聚合的报道，同时明确了随着育性基因的增加，花粉育性与环境的互作更为显著。(2) 用携带单、双、叁育性基因的8个近等基因系与非洲栽培稻杂交，结果表明部分单基因杂交组合F1花粉育性较对照（滇粳优1号）有了显著的提高，聚合有两个及三个育性基因的亚洲栽培稻，能够极显著地提高栽培稻种间杂种花粉育性，明确了携带非洲栽培稻育性等位基因的亚洲栽培稻可作为桥梁亲本克服栽培稻种间杂种不育，育性基因的数量及基因间的互作效应对桥梁作用有显著影响。栽培稻种间杂交后可通过回交大幅度地提高杂交种的育性。获得了493份BC2F1种间杂交后代作为下一步栽培稻种间有利基因发掘育种材料。（3）利用8个近等基因系与亚洲栽培稻5个不同生态类型的7个种质进行杂交，结果表明携带非洲栽培稻育性基因的亚洲栽培稻与不同生态类型的亚洲栽培稻杂交后，在大多数组合里其F1花粉及小穗不育程度加剧了，不育规律符合单位点孢子体-配子体互作模式，育性基因导致的不育与亚洲栽培稻生态型的划分无明显关系。另外，对于一些亚洲栽培稻种质，检测到了栽培稻种间杂种不育中性基因的存在。在籼型水稻Aswina、热带粳Azucena及奥斯型Rayada中各检测到S1、S37(t)、S38(t)的中性基因座S1-n、S37(t)-n、S38(t)-n，这是栽培稻种间杂种不育基因中性基因的首次报道。对这些中性基因的进一步研究分析，同时深度挖掘种质资源，将有利于丰富栽培稻种间杂交育种的育种策略。