导读:本文包含了光温敏雄性不育水稻论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:雄性,水稻,多倍体,不育系,基因,细胞质,基因芯片。
光温敏雄性不育水稻论文文献综述
范优荣,曹晓风,张启发[1]（2016）在《光温敏雄性不育水稻的研究进展》一文中研究指出50年前,袁隆平提出杂交水稻生产的设想,在中国科学家的努力下得以实现并应用.半个世纪以来,杂交水稻在中国和多个国家得到了广泛的种植,为粮食安全提供了有力的保障.近20年来,以光温敏两用雄性核不育系为基础的两系杂交稻在水稻生产中占据越来越重要的地位.中国科学家发现了多个具有实用价值的光温敏雄性不育系,并开展了系统研究,对两系法杂交稻的广泛推广发挥了关键作用.近年来,几个重要的光温敏雄性不育基因被成功克隆,并初步阐明了其作用的分子机理,对于培育新型优良的不育系具有重要意义.本文将介绍杂交水稻在中国的发现和研究现状,以庆祝50年前袁隆平先生提出杂交水稻生产的设想.(本文来源于《科学通报》期刊2016年35期）
李思远[2]（2016）在《典型多倍体水稻光温敏雄性不育系的创建与比较》一文中研究指出水稻是世界上主要的粮食作物之一。杂交水稻对于全球水稻产量的增加做出了很大的贡献,基于光温敏核不育系的两系杂交水稻在农业中有着非常广泛的应用。然而,目前国内外均是以二倍体水稻品种间杂种为主体,籼粳亚种间杂种尚在兴起,持续10多年的高产徘徊局面正困扰着水稻育种家。如何突破二倍体水稻的染色体基因组都非常小,优良基因大都存在野生稻种的局限而选育高抗性、高产量超级稻存在很多的困难。面对越来越严峻的粮食危机,必须对水稻育种提出新的要求。利用多倍体和远缘杂交的双重优势选育超级稻是一种新的水稻育种战略,从进化角度来说多倍体水稻因为有利的基因组合概率增加,所以具有潜在的高抗性和高产量。同时,随着分子生物学的发展,对于光温敏核不育的分子机制一直是研究的热门领域,在2011年,张启发的团队成功在光敏核不育系农垦58S中克隆了光敏核不育基因pms3,一种与光敏核不育相关的长链非编码 RNA,名为 LDMAR(long-day-Specific male-fertility-associated RNA)。此基因位于第12号染色体,全长1236bp。农垦58S中的这段序列相比于农垦58N由于自发突变产生了一个C→G的SNP,导致此序列的启动子区甲基化升高,减少了长日照条件下的转录水平,从而使花粉中细胞程序性死亡过早发生,导致光敏雄性不育的发生。可是,多倍体化后这种光敏核不育基因pms3是否能够表现出不育功能呢?为此,将典型水稻光温敏雄性不育系多倍体化得到同源多倍体对认识雄性核不育基因的特性和功能、创造籼粳亚种杂交种的意义重大。本论文以光敏核不育系的代表品种农垦58S及其衍生的籼型温敏核不育系培矮64S和另一种温敏核不育系HD9802S为实验材料,分别对二倍体与同源四倍体进行形态学、细胞学、农艺性状与分子生物学的比较,了解光温敏雄性不育系同源四倍体的性状,为亚种杂交选择更好的不育品系打下基础。具体的实验创新结果如下:1)创造多倍体,通过组织培养将叁个材料的成熟胚诱导愈伤组织,然后接入含有秋水仙素的加倍液悬浮培养,然后经过分化、生根培养成苗,将二倍体水稻加倍成四倍体水稻。其结果是农垦58S与培矮64S成功得到其同源多倍体,而HD9802S仅培养出二倍体而未能创造出多倍体品系,说明不同基因型品种培养加倍性有差异。2)得到多倍体后,通过形态学观察和细胞学实验对得到的多倍体植株进行倍体检测,确定多倍体材料的成功出世。对农垦58S-4X与培矮64S-4X的根尖染色体检测时发现其染色体相对于二倍体2n=24,明显多出一倍2n=48。从气孔密度和大小上看:四倍体的气孔更大,密度更小。再从外植体形态、花药、穗子、谷粒的观察发现同源四倍体与二倍体存在明显的差异,农垦58S-4X相比于二倍体分蘖更少,矮化明显,谷粒存在明显的芒,但粒子的大小与二倍体没有明显的区别;而培矮64S-4X的株高却与二倍体相似,谷粒明显增大,也存在芒,分蘖也少于二倍体。3)进行了农艺性状统计和花粉育性观察。对农垦58S-2X与4X、培矮64S-2X与4X在2015年6月植入武汉油料所大田后,分别对同时期的二倍体与四倍体进行农艺性状统计(株高、剑叶长宽、穗数、穗长、粒长、粒宽、每穗总粒数、每穗实粒数和结实率)和花粉育性观察。到11月将稻蔸带往海南陵水县种入南繁种植基地后,再对农艺性状和花粉进行统一观察。对比武汉(高温、长日照)和陵水(低温、短日照)两个不同自然环境下四倍体与二倍体的生长差异。武汉田间试验的结果显示:农垦58S-2X与培矮64S-2X的育性符合以往的研究规律,7—9月上旬雄性不育;9月中下旬逐渐从不育转变为部分可育,10月上旬转化为完全可育。在陵水则是由3月底的可育转变为4月初的部分可育,直至4月中旬的完全不育。而两个同源四倍体在武汉地区从7月下旬至10月中旬一直表现出雄性不育,其不育性未受温度和光照的明显影响;而在陵水则持续表现部分可育,直至4月中旬才完全不育,与二倍体植株特性有相似性,但可育期的结实率仍很低,可能缺乏PMeS基因对多倍体不育系影响更大。4)首先通过普通PCR对四个样本植株中的pms3进行基因型检测,表明在基因组中pms3序列完好,且存在C→G的SNP。基因并没有受到组织培养体细胞突变和秋水仙素的影响,尤其是两个同源倍体材料,也没有受到染色体丢失、基因突变等负面影响。再对其进行荧光定量PCR测定pms3在四倍体中的表达量差异,结果显示在叶片和育性敏感期的幼穗RNA中四倍体的表达量都降低。此结果说明了pms 在同源四倍体中存在表达差异。最后研究说明,与利用典型光温敏雄性不育系亲本的二倍体离体培养处理创造同源四倍体雄性不育系是可行的;多倍体与二倍体不育系比较在各个方面都存在不同,但是其光温敏特性尚在,而且多倍体的不育系更彻底;此外,不同同源四倍体品系之间的性状也存在差异,说明育种家可以借鉴二倍体雄性不育系的特点而创造和选择符合育种目标的同源四倍体不育系,其中培矮64s-4x更适合作为转育材料在多倍体杂种优势中广泛应用。(本文来源于《湖北大学》期刊2016-05-13）
谭炎宁[3]（2015）在《水稻温敏雄性不育突变体T98S和叶色突变体grc2的鉴定、遗传与利用研究》一文中研究指出突变体是功能基因研究的基本工具和品种遗传改良利用的重要资源,加强突变体的挖掘、鉴定和利用研究,对于解析重要农艺性状形成的分子机理,建立重要目标性状的定向改良技术,创制和培育具有育种价值的新材料和新品系等都具有重大意义。本研究通过辐射诱变优良籼型保持系T98B,获得了表型丰富的系列突变体,并重点对温敏雄性不育突变体T98S和叶色突变体grc2进行了鉴定、遗传和利用研究,取得了如下结果：1.建立了基于T98B遗传背景的不饱和突变体库,成功筛选到若干重要农艺性状突变体,通过分子指纹技术证明了突变体具有真实的T98B遗传背景。利用6。Co-γ射线诱变籼型保持系T98B成熟胚,获得了168份与育性、叶色、穗粒形态、株型等重要农艺性状相关的稳定遗传的突变体,突变频率为2.97%；在此基础上,通过分子指纹技术验证了温敏不育系T98S、叶色突变体grc2、高温敏感型单分蘖突变体tsm以及干旱敏感型全包穗突变体dsep等4个代表性材料与野生型对照T98B之间没有多态性,表明这些突变体源于T98B的真实突变。2.发现了温敏雄性不育突变体T98S,研究了T98S的温敏特性、基本农艺性状、不育习性、遗传行为及其利用途径,探讨了“保改不”快速选育两系不育系及强优杂交组合的基本策略和实现途径。温敏雄性不育突变体T98S表现为高温不育和低温可育的温敏不育特征；T98S具有良好的开花习性,花时集中在上午9：00至11：00,外露率高达64.49%,包颈率为19.72%；T98S在生育期、植株形态、分蘖能力和穗粒结构等农艺性状上与T98A完全一致；T98S对多个非野败类型的早籼恢复系都表现出了良好的杂种优势利用潜力,而对于野败型恢复系而言,尽管同一父本与T98S、T98A所配组合的特征特性完全一致,但T98S所配组合的高温适应性要优于T98A；遗传分析发现,T98S的温敏不育性受高频突变基因tms5控制,TMS5基因的一个单核苷酸突变导致转录提前终止而引发温敏不育。综合这些研究结果,笔者提出了一种“保改不”的育种策略,即以具有高配合力和优良不育习性的综合农艺性状较好的保持系为出发材料,通过诱变或敲除野生型温敏育性控制基因来选育两系不育系,并培育强优杂交组合。3.首次鉴定了单叶独立转绿型叶色突变体grc2,系统分析了grc2的形态学、细胞学、光谱学和遗传学特征,精细定位了grc2基因,初步明确了grc2对叶绿素合成基因表达调控的影响。grc2具有独特表型,其植株上任一新生叶片抽出时为黄色,在生长7-15d后变绿,这种具有单叶独立转绿特性的新资源是叶色变异新类型；与野生型T98B相比,grc2植株生长势下降,有效穗、穗粒数与千粒重减少,但生育期、结实率与等几乎不受影响；grc2黄化叶片的总叶绿素和叶绿素b含量显着降低,叶绿体在黄化质体阶段滞留期长,基粒数量少,表明grc2可能在叶绿体早期发育中起关键作用；遗传分析表明,grc2受一对隐性核基因独立控制,利用籼粳交(grc2/日本晴)F2群体中的960个隐性单株将grc2基因定位在第6染色体短臂STS标记S254与S258之间约31kb的范围内,该区域含有5个注释基因；RT-qPCR分析发现,grc2调控叶绿素合成途径关键基因PORA的表达,在grc2黄化叶片中编码光系统的相关基因如Rbcs、PsaA、Cab1R受到明显抑制。此外,为提高质量性状基因的定位效率,研究了基于简化基因组测序的SLAF-seq方法对grc2定位的效果,发现SLAF-seq定位结果与传统连锁分析法定位结果仅存在39 kb的偏离,表明SLAF-seq可用于质量性状基因的快速定位。(本文来源于《湖南农业大学》期刊2015-06-01）
祁永斌[4]（2014）在《水稻温敏雄性不育基因tms9-1的定位及单糖转运体基因对育性和灌浆的影响》一文中研究指出水稻光温敏雄性不育系是利用两系法实现杂交水稻育种的重要种质资源,为利用杂种优势提高水稻产量发挥了重要的作用。光温敏雄性不育基因是调控水稻光温敏雄性不育系育性转换的主要因子。研究发现控制水稻光温敏雄性不育性状的基因除了在水稻第4和11染色体外均有分布,其参与调控的机理可能各不相同。本研究以我国早期发现的温敏雄性不育系衡农S-1为材料,发现其育性对温度敏感。遗传分析表明衡农S-1温敏雄性不育性状受一对隐性基因控制,并且与生产上广泛应用的温敏雄性不育系Y58S、C815S和株1S等均不等位。进而利用分子标记技术结合BSA法,将控制其雄性不育性状的基因定位于水稻第9号染色体上,命名为tms9-1基因。同时,利用dCAPS标记将tms9-1基因的定位区间进一步缩小到两个dCAPS标记之间,相隔162kb。通过候选基因的BAC功能注释以及候选基因的测序结果证实,OsMS1基因在其第3外显子处发生了一个从C到T的碱基突变。进一步分析不同品种内OsMS1基因的DNA序列情况,发现这个SNP在衡农S-1中非常保守,而在其它光温敏雄性不育系、常规籼稻、常规粳稻中均未发现。因此,我们推测OsMS1基因为tmms9-1基因的候选基因。通过OsMS1基因RT-PCR分析表明：OsMS1基因在明恢63与衡农S-1中的表达模式相同,SNP突变并没有改变OsMS1基因的表达特性；OsMS1基因在抽穗期水稻的穗部特异表达,而在叶片、茎秆等组织中未检测到其表达。通过表达谱的检索结果可知,OsMS1基因具有瞬间表达的特性,尤其是在花药长为1-3rnm的时候在花药中的表达量最高,而在其他时期和其他器官几乎检测不到其表达。因此,可以预测OsMS1基因与花药以及花粉的发育极其相关。通过OsMS1基因的生物信息学分析,发现该基因在不同的植物中,其氨基酸序列同源性非常高,也表明该基因在调控雄性不育方面具有重要的功能；而衡农S-1中的点突变正好处在一个预测的转录因子S-Ⅱ的中心区域,其调控由RNA聚合酶Ⅱ控制的转录延伸。因此,我们的研究鉴定了一个新的温敏雄性不育基因tms9-1并促进其分子机理的解析。此外,本研究中所用的与tmms9-1基因连锁的标记可用于分子标记辅助育种。淀粉含量占籽粒干物质重的75-90%,因此,籽粒中淀粉的合成和累积是决定产量的主要因素。在“源组织”的叶片、茎、叶鞘等组织中合成的光合作用产物,主要以蔗糖的形式通过长距离的运输后在水稻的籽粒等“库组织”开始卸载,蔗糖卸载主要受蔗糖合成酶(SUS)分解成为UDP-葡萄糖和果糖,而受蔗糖转化酶(INV)的分解后产生的葡萄糖和果糖。这些单糖通过单糖转运体基因跨膜转运,在细胞间和长距离的糖转运中起着重要作用。水稻单糖转运体基因是一个家族基因,目前,只有OsMST4、OsMST5和OsMST6等基因被证明具有单糖转运的功能,而大部分单糖转运体基因的功能未知。我们利用过量表达和RNAi技术改变OsMST4、OsMST5、OsMST6和OsMST8基因的表达后发现,在改变OsMST4禾口OsMST8基因的表达后,转基因株系与对照相比,在千粒重、长宽比等性状方面发生了一定的变化,推测其在水稻的灌浆过程中具有一定的生物学功能。而在过量表达OsMST8基因的转基因植株中发现许多结实率显着下降的株系。因此,推测可能是OsMST8基因过量表达后的共抑制,使其对于环境胁迫敏感,从而降低结实率,这需要进一步的研究才能证实。(本文来源于《浙江大学》期刊2014-10-01）
陈红萍,邓伟,付英,王记林,肖小勇[5]（2013）在《水稻光温敏雄性不育基因的遗传及育种利用研究进展》一文中研究指出详细综述了水稻光温敏雄性不育基因的遗传及育种利用研究进展,包括光温敏雄性不育基因的定位、育性转换模式、遗传作用的模式及分子机制,两用核不育系在育种中存在的问题及其解决策略。(本文来源于《江西农业学报》期刊2013年07期）
王金秀[6]（2013）在《水稻新质源细胞质雄性不育和光（温）敏核不育选系的繁殖制种特性研究》一文中研究指出水稻雄性不育系的选育是杂交水稻育种的基础,只有开花习性好,农艺性状优良,配合力好的优质不育系才能组配出高产优质并且制种产量高的杂交水稻组合。非洲栽培稻细胞质雄性不育系是一种新质源细胞质雄性不育系,其研究利用有利于丰富叁系杂交水稻的细胞质遗传多样性,避免长期使用单一不育细胞质的潜在风险。新的光(温)敏核不育系的研究利用,对选育高产优质、制种产量高风险小的两系杂交稻组合具有重要意义。本文对5个基本稳定的非洲栽培稻质源不育系和4个生产上常用的细胞质雄性不育系,以及5个光(温)敏核不育新选系和广占63S的育性、开花习性及农艺性状进行了比较分析,以评估水稻雄性不育新选系的利用价值；用3个同核异质不育系与10个常规恢复系按不完全双列杂交获得30个杂交组合,调查30个杂种F1代播始历期、株高、单株有效穗数、穗长、每穗总粒数、每穗实粒数、结实率、千粒重和单株产量等9个农艺性状,探明新质源细胞质对杂种一代的遗传效应,以期为新质源杂交稻育种和利用提供参考。主要研究结果如下：1.非金A、新中九A、非中九A和非IR58025A等4个非洲栽培稻质源雄性不育系的花粉不育率达到99.5%以上,套袋自交结实率为0,表明4个新质源细胞质不育系的雄性不育性已基本稳定。2.对非洲稻细胞质源不育系与同核异质不育系的比较研究显示：非金A比金23A,新中九A比中九A的柱头外露率略高,包颈程度较轻;非金A和非IR58025A的午前花率及开颖角度均分别比金23A与IR58025A大。非洲稻细胞质不育系的开花习性较好,有利于提高制种产量。3.非洲新稻细胞质,非洲稻细胞质及印尼水田谷型细胞质9个性状的方差分析显示,非洲新稻细胞质在穗粒数,穗实粒数和单株产量上远高于另外两种胞质,另两种胞质各性状相差不大；母本效应在结实率上显示显着效应,在穗粒数,穗实粒数和单株产量上有极显着效应。3个母本主要性状的一般配合力最好的是新中九A,9个性状中有6个性状为正值,非中九A与中九A相当。综合来看非洲新稻的细胞质最优。4.对光(温)敏核不育新选系的特征特性研究表明,育性转换最好的是M1S,其次为M164S:M4S、M164S、M5S-2、M5S-1的柱头总外露率均高于对照广占63S；M164S、M1S、M4S、M5S-2的包颈粒率低于广占63S；5个不育选系的逐日开花趋势基本相同,相对比较集中,都有一个开花高峰期；M1S和M164S的午前花率及开颖角度均优于对照；5个不育选系中M4S的综合农艺性状最优。综合来看,M1S,M164S及M4S表现较优,具有较好的应用前景。(本文来源于《华中农业大学》期刊2013-06-01）
许杰猛[7]（2012）在《水稻野栽远缘杂交来源的反向温敏核雄性不育系的鉴定与分子定位》一文中研究指出在全球范围内,有超过一半的人以水稻作为主食。20世纪70年代的叁系杂交育种曾经带来水稻育种的第二次革命,大幅度提高了水稻产量。随着科技的进步,叁系法逐渐表现出一些不足：米质欠佳；产量进一步提高受到限制；存在细胞质的负效应和细胞质单一的潜在风险。以光温敏核雄性不育系为基础的两系水稻育种能够克服这些问题,并且已经在育种中有了广泛应用。然而目前人们对光温敏雄性核不育现象的分子机制并没有清楚的认识,限制了两系育种技术的完善和两系杂交水稻的进一步推广。本研究利用水稻野栽远缘杂交来源的反向温敏雄性不育系81S和N13S作为材料,进行了育性鉴定、遗传分析和分子定位,具有理论与实践意义。研究结果表明81S为反向温敏雄性核不育系,其育性转换温度为25-26℃,不育条件下其穗部外观、花药形态与花粉育性与正常品种都存在明显差异。通过遗传分析,发现81S的育性受隐性单基因控制,F2代出现的育性分离比列为3：1,命名为rtms2。此外,课题组前期研究显示反向温敏雄性不育系N13S受隐性单基因控制,命名为rtms3.在81S/中1159的定位组合的分离群体中,共筛选到13对多态性的SSR和STS标记,为了进一步定位,开发了61个InDels标记和13个CAPs/dCAPs标记,分别检测到11InDels标记个和5个CAPs/dCAPs标记具有多态性。利用这些标记将rtms2定位在10号染色体上InDel53和InDel12之间,物理距离为130kb,并且与InDel60共分离。查找水稻基因注释的公开信息,130kb的区间内有12个注释的基因。令人感兴趣的有蛋白磷酸酶2C基因,β-1,3葡聚糖葡萄糖苷酶前体,花粉特性的C13蛋白前体和一个AP2转录因子。这对我们的后续研究提供了重要的信息。在N13S和中1159组合中,rtms3定位于9号染色体上STS标记E61552和S15528之间,遗传距离分别为2.22cM和4.45cM。(本文来源于《海南大学》期刊2012-04-01）
邹丹妮[8]（2011）在《水稻野栽远源杂交来源的温敏核雄性不育基因tms7的精细定位》一文中研究指出杂交水稻为提高水稻单产、解决世界性的粮食问题做出了巨大的贡献。但是传统的叁系杂交育种存在局限：育种程序和生产环节较复杂,有来自不育系的细胞质负效应和细胞质单一的潜在威胁(袁隆平,1987)。1973年,石明松发现光温敏雄性不育水稻为两系法水稻杂交育种带来了希望。两系法有着独特的优势,然而光温敏不育系受到季节和区域的限制而存在着不稳定性,这些问题的最终解决还有赖于光温敏不育的分子机理研究。本研究开展温敏雄性核不育基因的精细定位为克隆该基因,进而为了解其不育的分子机理,开发分子标记选择用于育种实践奠定基础。前期实验将来源于野栽远缘杂交来源的温敏核不育tms7初步定位在9号染色体上。为了进一步定位,我们构建了两个杂交组合Tb2s×中1159和衡农s-1×中1159的F2代分离群体,分析发展了15个多态性标记,利用这些多态性标记将温敏不育基因tms7定位到了标记RM24454和InDel3之间,物理距离为46.5kb,并且在此区间中存在两个共分离标记：InDel1和InDel2。对定位区间的序列进行基因预测和基因注释,利用GeneMark预测该区间内有10个开放阅读框架。根据水稻全基因组注释结果,此区间存在5个候选基因。其中LOC_Os09g27650有2种基因模式(gene models)。从五个候选基因中选取两个有可能与雄性不育相关的候选基因进行基因组和转录水平的测序鉴定,结果没有找到可靠的突变。为了进一步确定候选基因开展了对Tb2s的全基因组重测序,结果表明测序结果质量高且可靠。在Tb2s的序列中有3个候选基因的序列,与籼稻9311基因组序列进行比对,发现在调控区域和开放阅读框架上都存在差异。这些结果将有利于寻找和确定可靠的突变位点,为确定候选基因基因奠定了基础。(本文来源于《海南大学》期刊2011-10-01）
张立平,许晨光,赵昌平,张风廷,单福华[9]（2011）在《应用水稻基因芯片分析小麦光温敏核雄性不育系的基因差异表达》一文中研究指出小麦光温敏雄性不育系是二系法杂交小麦应用技术体系的核心与基础,其育性严格受光周期和温度控制.了解光温敏雄性不育机理将促进二系法杂交小麦育种技术的应用和发展,而筛选控制不育的关键基因是揭示光温敏雄性不育分子机理的前提.由于小麦基因组信息有限,根据小麦与水稻有较高同源性,尝试利用水稻基因组芯片筛选小麦光温敏雄性不育系BS366冷胁迫响应基因.得到9个差异表达基因,这些基因参与基因表达调控、胁迫应答、信号转导、代谢等重要生命过程,为解析小麦光温敏雄性不育机理提供了有益信息.利用雄蕊cDNA半定量PCR法验证表明,NADH(nicotinamide adenine dinucleotide hydrate)脱氢酶亚基4L、锌指富含DHHC(deaf/hard ofhearing connection)结构、线粒体物质运输蛋白、外被体蛋白COPⅠδ(coat proteinⅠδ)亚基和ABC(ATP-binding cassette)转运蛋白5个基因,在低温和对照温度下表达存在明显差异,可作为育性相关候选基因开展下一步研究.(本文来源于《中国生物化学与分子生物学报》期刊2011年08期）
李莉,宋书锋,李娜[10]（2011）在《水稻光温敏雄性不育的遗传研究进展》一文中研究指出光温敏雄性不育水稻的花粉育性受光照、温度的控制,长日、高温条件下表现不育,短日、低温条件下表现可育。水稻对光温敏核不育基因的表达条件、遗传规律、基因定位的研究对于两系法杂交稻育种的利用研究至关重要。(本文来源于《湖南农业科学》期刊2011年11期）
光温敏雄性不育水稻论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
水稻是世界上主要的粮食作物之一。杂交水稻对于全球水稻产量的增加做出了很大的贡献,基于光温敏核不育系的两系杂交水稻在农业中有着非常广泛的应用。然而,目前国内外均是以二倍体水稻品种间杂种为主体,籼粳亚种间杂种尚在兴起,持续10多年的高产徘徊局面正困扰着水稻育种家。如何突破二倍体水稻的染色体基因组都非常小,优良基因大都存在野生稻种的局限而选育高抗性、高产量超级稻存在很多的困难。面对越来越严峻的粮食危机,必须对水稻育种提出新的要求。利用多倍体和远缘杂交的双重优势选育超级稻是一种新的水稻育种战略,从进化角度来说多倍体水稻因为有利的基因组合概率增加,所以具有潜在的高抗性和高产量。同时,随着分子生物学的发展,对于光温敏核不育的分子机制一直是研究的热门领域,在2011年,张启发的团队成功在光敏核不育系农垦58S中克隆了光敏核不育基因pms3,一种与光敏核不育相关的长链非编码 RNA,名为 LDMAR(long-day-Specific male-fertility-associated RNA)。此基因位于第12号染色体,全长1236bp。农垦58S中的这段序列相比于农垦58N由于自发突变产生了一个C→G的SNP,导致此序列的启动子区甲基化升高,减少了长日照条件下的转录水平,从而使花粉中细胞程序性死亡过早发生,导致光敏雄性不育的发生。可是,多倍体化后这种光敏核不育基因pms3是否能够表现出不育功能呢?为此,将典型水稻光温敏雄性不育系多倍体化得到同源多倍体对认识雄性核不育基因的特性和功能、创造籼粳亚种杂交种的意义重大。本论文以光敏核不育系的代表品种农垦58S及其衍生的籼型温敏核不育系培矮64S和另一种温敏核不育系HD9802S为实验材料,分别对二倍体与同源四倍体进行形态学、细胞学、农艺性状与分子生物学的比较,了解光温敏雄性不育系同源四倍体的性状,为亚种杂交选择更好的不育品系打下基础。具体的实验创新结果如下:1)创造多倍体,通过组织培养将叁个材料的成熟胚诱导愈伤组织,然后接入含有秋水仙素的加倍液悬浮培养,然后经过分化、生根培养成苗,将二倍体水稻加倍成四倍体水稻。其结果是农垦58S与培矮64S成功得到其同源多倍体,而HD9802S仅培养出二倍体而未能创造出多倍体品系,说明不同基因型品种培养加倍性有差异。2)得到多倍体后,通过形态学观察和细胞学实验对得到的多倍体植株进行倍体检测,确定多倍体材料的成功出世。对农垦58S-4X与培矮64S-4X的根尖染色体检测时发现其染色体相对于二倍体2n=24,明显多出一倍2n=48。从气孔密度和大小上看:四倍体的气孔更大,密度更小。再从外植体形态、花药、穗子、谷粒的观察发现同源四倍体与二倍体存在明显的差异,农垦58S-4X相比于二倍体分蘖更少,矮化明显,谷粒存在明显的芒,但粒子的大小与二倍体没有明显的区别;而培矮64S-4X的株高却与二倍体相似,谷粒明显增大,也存在芒,分蘖也少于二倍体。3)进行了农艺性状统计和花粉育性观察。对农垦58S-2X与4X、培矮64S-2X与4X在2015年6月植入武汉油料所大田后,分别对同时期的二倍体与四倍体进行农艺性状统计(株高、剑叶长宽、穗数、穗长、粒长、粒宽、每穗总粒数、每穗实粒数和结实率)和花粉育性观察。到11月将稻蔸带往海南陵水县种入南繁种植基地后,再对农艺性状和花粉进行统一观察。对比武汉(高温、长日照)和陵水(低温、短日照)两个不同自然环境下四倍体与二倍体的生长差异。武汉田间试验的结果显示:农垦58S-2X与培矮64S-2X的育性符合以往的研究规律,7—9月上旬雄性不育;9月中下旬逐渐从不育转变为部分可育,10月上旬转化为完全可育。在陵水则是由3月底的可育转变为4月初的部分可育,直至4月中旬的完全不育。而两个同源四倍体在武汉地区从7月下旬至10月中旬一直表现出雄性不育,其不育性未受温度和光照的明显影响;而在陵水则持续表现部分可育,直至4月中旬才完全不育,与二倍体植株特性有相似性,但可育期的结实率仍很低,可能缺乏PMeS基因对多倍体不育系影响更大。4)首先通过普通PCR对四个样本植株中的pms3进行基因型检测,表明在基因组中pms3序列完好,且存在C→G的SNP。基因并没有受到组织培养体细胞突变和秋水仙素的影响,尤其是两个同源倍体材料,也没有受到染色体丢失、基因突变等负面影响。再对其进行荧光定量PCR测定pms3在四倍体中的表达量差异,结果显示在叶片和育性敏感期的幼穗RNA中四倍体的表达量都降低。此结果说明了pms 在同源四倍体中存在表达差异。最后研究说明,与利用典型光温敏雄性不育系亲本的二倍体离体培养处理创造同源四倍体雄性不育系是可行的;多倍体与二倍体不育系比较在各个方面都存在不同,但是其光温敏特性尚在,而且多倍体的不育系更彻底;此外,不同同源四倍体品系之间的性状也存在差异,说明育种家可以借鉴二倍体雄性不育系的特点而创造和选择符合育种目标的同源四倍体不育系,其中培矮64s-4x更适合作为转育材料在多倍体杂种优势中广泛应用。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
光温敏雄性不育水稻论文参考文献
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