江西东乡野生稻胞质雄性不育育性恢复遗传机理研究

Dongxiang wild rice (Oryza rufipogon Griff.,hereafter DXWR) is a common wild rice that distributes at north latitude of 28 14′and east longitude of 116 30. It has been considered to be at the northernmost region in China and in the world as well. It is one of the very precious rice germplasm. Based on our previous researches, the inheritance of fertility restoration for cytoplasmic male sterility (CMS) in DXWR and gene mapping for fertility restoration will be undertaken, by using backcross inbred lines population BC1F10 and BC4F6. Meanwhile, the influence of the genetic background and the environment on the fertility restoration will be also analyzed. In order to reveal the inheritance of fertility restoration in DXWR on different CMS, numbers of DNA makers (SNP and CAPs) and fine mapping population will be developed for fine mapping. These detailed results will help us to understand the theories about the origin and evolution of fertility restoration. It will be helpful for us to explore new fertility restoration genes and to broaden its genetic diversity. This study will also provide some very important molecular information for further investigation and utilizations on fertility restoration in rice.

东乡野生稻是迄今发现的我国乃至全球最北的普通野生稻，是全球宝贵的稻种资源。 本项目在前期研究的基础上，以回交、自交重组自交系群体BC1F10和BC4F6为研究材料，开展东乡野生稻育性恢复基因遗传机理研究，定位其育性恢复基因，揭示不同育性恢复基因之间、恢复基因与遗传背景之间、恢复基因与环境之间的相互作用。通过构建精细定位群体，设计大量SNP、CAPs标记，对东乡野生稻育性恢复主效QTL进行精细定位，阐明其对不同类型的胞质雄性不育育性恢复作用机制。本研究不仅为揭示水稻恢复基因的起源、育性恢复性状的进化及遗传机制奠定基础；也对发掘并利用野生稻中新的恢复基因源、丰富杂交水稻恢复基因的多样性、促进水稻杂种优势利用具有重要意义。

在野生稻到栽培稻的驯化过程中，许多优异基因逐渐丢失，导致了水稻遗传基础狭窄。因此野生稻是栽培稻天然基因库。. 东乡野生稻是江西特有的野生资源。本项目在前期研究基础上，以回交、自交重组自交系群体BC1F10和BC4F6为研究材料，开展东乡野生稻育性恢复基因遗传机理研究，定位其育性恢复基因，通过构建精细定位群体，设计大量分子标记，对东乡野生稻育性恢复主效QTL进行精细定位，进而建立分子标记辅助选择技术体系，创新新的育性恢复种质，并应用于育种实践。主要研究结果如下：. （1）分别在第1、3、5、7、9和10号等6条染色体上检测到16个异源胞质不育育性恢复QTL，包括矮败型胞质不育育性恢复QTL 6个、东野型胞质不育育性恢复QTL 3个和印水型胞质不育育性恢复QTL 7个。单个QTL对矮败型、东野型和印水型胞质不育育性恢复表型变异的贡献率分别介于8.2%–49.3%、11.7%–54.9%和4.9%–44.3%。在检测到的16个QTL中，其中11个QTL聚集于5个QTL簇。. （2） 通过与现有栽培稻育性恢复QTL比较，本研究发现qRf1.3、qRf3、qRf7、qRf9和qRf5.1为新的育性恢复QTL位点。. （3）本研究精细定位了qRf5.1，位于Fi22802-Fi22857区间，物理位置约203 kb。. （4）本研究开发了系列分子标记，并已应用于项目组育性恢复选择的育种实践。创新了系列含东乡野生稻有利基因（包括育性恢复基因）的新种质，并提供给多个单位开展育种实践应用。. 这些研究结果为揭示水稻恢复基因的起源、育性恢复性状的进化及遗传机制奠定基础；也对发掘并利用野生稻中新的恢复基因源、丰富杂交水稻恢复基因的遗传多样性、促进水稻杂种优势的利用具有重要实践意义。