水稻葉綠體基因遺傳多態(tài)性及其在同核異質(zhì)材料中表達(dá)研究.pdf

1、水稻是世界主要糧食作物之一，我國(guó)60％以上的人口以稻米為主食。雜交水稻的廣泛種植，為糧食生產(chǎn)的發(fā)展和食品安全作出了巨大貢獻(xiàn)。但是近年來(lái)，雜交水稻的單產(chǎn)一直徘徊不前，其主要是因?yàn)槲覈?guó)雜交水稻親本的遺傳多樣性不高，不育系與不育系之間以及父本與父本之間遺傳背景差異過(guò)小，親緣關(guān)系過(guò)近。特別是以核質(zhì)互作雄性不育為不育系的三系雜交水稻由于受細(xì)胞質(zhì)資源的約束，進(jìn)一步提高三系雜交稻產(chǎn)量的難度越來(lái)越大。因此，開(kāi)展水稻細(xì)胞質(zhì)遺傳多態(tài)性以及細(xì)胞質(zhì)效應(yīng)的研究對(duì)

2、進(jìn)一步提高水稻雜種優(yōu)勢(shì)具有重要意義。本文以雜交水稻親本為材料對(duì)水稻葉綠體基因的遺傳多態(tài)性及葉綠體基因在同核異質(zhì)水稻材料中的表達(dá)差異進(jìn)行研究，旨在促進(jìn)對(duì)水稻細(xì)胞質(zhì)分子遺傳特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，為雜交水稻的母本選擇提供理論指導(dǎo)。
　　 1秈粳亞種間葉綠體基因的比較
　　 對(duì)4個(gè)典型秈稻和3個(gè)典型粳稻的5個(gè)葉綠體基因(psbB、rpoc2、ccsA、ndhH、psbA)序列分析發(fā)現(xiàn)5個(gè)基因在堿基水平上都存在差異，這種差異呈現(xiàn)為秈粳亞種間

3、的規(guī)律性差異，即4個(gè)典型秈稻的cpDNA基因序列一致(稱(chēng)之為秈型基因)，3個(gè)典型粳稻的cpDNA基因序列一致(稱(chēng)之為粳型基因)，不同品種中秈型基因與粳型基因的堿基差別完全相同，且cpDNA的秈粳類(lèi)型與核基因組秈粳類(lèi)型完全一致，說(shuō)明供研究的5個(gè)水稻葉綠體基因具有亞種間標(biāo)志性差異。
　　 爪哇稻Lemont、IM359的5個(gè)葉綠體基因序列與典型粳稻完全一致，表明在這5個(gè)葉綠體基因序列水平上爪哇稻的細(xì)胞質(zhì)偏粳。
　　 2水稻三

4、系不育系葉綠體基因的分析
　　 對(duì)11個(gè)三系不育系水稻材料的5個(gè)葉綠體基因序列研究表明，野敗型、印水型、K型的10個(gè)細(xì)胞質(zhì)材料的5個(gè)葉綠體基因序列完全一致，紅蓮型不育系材料粵泰A與這10種不育系水稻相比，在psbB和ndhH基因上共有3個(gè)堿基差異。這從葉綠體基因堿基序列水平上說(shuō)明了粵泰A的細(xì)胞質(zhì)遺傳與其它10種水稻不育系材料的不同。本研究結(jié)果說(shuō)明，目前生產(chǎn)上應(yīng)用的三系不育系其細(xì)胞質(zhì)的基因型主要為野敗型，細(xì)胞質(zhì)的遺傳多態(tài)性水平非常

5、低。
　　 3普通野生稻葉綠體基因的分析
　　 對(duì)12個(gè)普通野生稻材料的5個(gè)葉綠體基因序列分析發(fā)現(xiàn)，合浦、茶陵、東鄉(xiāng)普通野生稻5個(gè)葉綠體基因序列與秈稻完全一致，其它9種材料都存在著部分位點(diǎn)堿基與秈稻相同，而其他部分位點(diǎn)與粳稻相同，其中高州、扶綏、柳江普通野生稻5個(gè)葉綠體基因序列完全相同。這說(shuō)明普通野生稻的細(xì)胞質(zhì)遺傳多態(tài)性很豐富，同時(shí)表明普通野生稻葉綠體基因組具有秈粳分化的趨勢(shì)，為支持栽培稻的二源起源學(xué)說(shuō)提供了重要的分子證

6、據(jù)。
　　 野敗型三系不育系與海南普通野生稻的5個(gè)葉綠體基因序列存在3個(gè)位點(diǎn)的堿基差異，說(shuō)明袁隆平院士、李必湖研究員在海南發(fā)現(xiàn)的含不育細(xì)胞質(zhì)基因的天然不育株不是普通的海南普通野生稻，而是細(xì)胞質(zhì)發(fā)生了特殊遺傳變異。紅蓮型不育基因源也是特異的遺傳突變株。
　　 4同核異質(zhì)水稻葉綠體基因表達(dá)差異分析
　　 對(duì)以秈型不育系準(zhǔn)S為核供體、秈稻南京11號(hào)和粳稻日本晴為細(xì)胞質(zhì)供體制備的同核異質(zhì)水稻進(jìn)行葉綠體基因psbA、atp