基于分子技术发掘具有S5n基因水稻新种质及其基因分化研究

S5n是克服水稻籼粳杂种F1胚囊不育性的最重要基因之一。它的成功克隆为直接利用分子技术发掘具S5n基因的水稻新种质和基因作用机理研究提供可能。本室以S5n基因序列为基础，通过设计S5n功能性引物和进一步对其缺失DNA及两端的序列进行测定，已成功地发掘出8份具S5n水稻新种质。本项目拟在此基础上，首先利用已建立的分子技术进一步在栽培稻和稻属不同种中发掘具S5n水稻新种质；然后，以不同来源具S5n新种质与测验种杂交组配籼粳杂种F1，通过本室建立的WE-CLSM观察F1的胚囊育性和胚囊发育的特征，一是验证S5n基因的存在，二是研究S5n可能的作用机理；最后通过新种质S5n基因全序列的测定，研究S5n基因可能存在的分化问题。通过本项目的研究，一方面为水稻籼粳杂交育种提供新材料，另一方面以弄清S5n在稻属中的分化和可能作用机理，为水稻籼粳杂种优势利用提供理论基础。

S5n是克服水稻籼粳杂种F1胚囊不育性的最重要基因之一。本项目以S5n基因序列为基础，通过设计S5n功能性引物和进一步对其缺失DNA及两端的序列进行测定，成功地发掘出28份具S5n水稻新种质，其中栽培稻13份、普通野生稻12份和尼瓦拉野稻3份；通过新种质S5n基因全序列的测定，发现48份材料的DNA全序列与对照02428完全一致的有15份，其他33份存在不同程度的变异。变异位点共有24个，包括颠换、转换和缺失等。编码区的变异主要发生在外显子2，其中变异最大的8份材料在1710-1719bp处缺失了10个碱基。通过构建S5n 全序列及其编码区编码氨基酸系统NJ树，可以将48份材料归为4类，其中大部分的栽培稻聚成一类，普通野生稻聚成一类，8份缺失10个碱基的材料聚为一类，其他的材料聚成一类。利用WE-CLSM (whole-mount eosin B-staining confocal laser scanning microscopy) 对测交F1的胚囊育性观察表明，不同S5n 序列材料组配测交F1的胚囊育性均比对照明显增加，彼此间没有显著差异，显示它们都能克服亚种间的胚囊不育性；对栽培稻S5i、S5j基因的分化研究，也发现许多变异位点。发表论文5篇，其中SCI收录3篇，另有1篇被接受发表（SCI收录）。出版教材2部。培养博士2名、硕士3名、博士后1名.