[发明专利]玉米S型胞质雄性不育育性恢复基因Rf3的定位新方法

说明书

技术领域

本发明属于玉米基因定位技术领域，具体涉及一种定位玉米S型胞质雄性不育育性恢复基因Rf3的新方法。

背景技术

玉米不仅是世界三大粮食作物之一，还是重要的饲料及工业原料作物。从未来发展看，玉米将是世界上需求增长最快的作物，挖掘玉米的生产潜力是满足这一需求的关键。玉米产量的提高主要是通过种植杂交种实现的，因此，配制具有高产潜力、高纯度的杂交种是保证玉米高产的关键环节。生产杂交种的过程中需要进行母本去雄，在集约化生产杂交种子的过程中，母本去雄工作量大，种子成本高，而且往往由于去雄不彻底，产生自交种子造成杂交种纯度降低。玉米雄性不育种质资源的发掘和研究开拓了杂交种不育化制种的新途径。利用细胞核雄性不育(Genic Male Sterility，GMS)的SPT制种法以及利用胞质雄性不育(Cytoplasmic Male Sterility，CMS)的三系制种法是不育化制种的两种主要方法。目前，SPT制种法已经受到了美国先锋公司的专利保护。在T、C与S三组CMS不育系中，T和CI亚组的不育系和杂交种易遭受玉米小斑病菌T和C小种的侵染，而S组不育系对T、C小种表现免疫。因此，S型CMS不育系对我国玉米生产具有极为重要的实践意义。

CMS的表达由细胞质基因与细胞核基因共同控制，在细胞质基因为不育类型且细胞核中无恢复基因时，其表现为雄性不育；在正常细胞质基因或细胞核恢复基因存在的条件下，其育性恢复正常。S型CMS的不育胞质类型为S，其雄性不育的恢复基因为一显性基因Rf3，定位于玉米2号染色体长臂上，属于配子体雄性不育，育性反应由配子体的基因型控制。在F₁代，50％的花粉带有Rf3，表现为散粉可育；50％的花粉带有rf3基因，表现为不散粉。

生产上使用的玉米自交系大多胞质为可育类型，且不带有恢复基因。因此，在利用CMS的三系制种法中，需要将杂交种的母本胞质转育为不育类型且将恢复基因转育到父本中去。其中，由于胞质主要是由雌配子进行传递且对植株的表型影响不大，因此胞质的转育比较简单。而恢复基因的转育则需要通过回交的方式进行。

在作物育种中，基因的回交转育有两种方式：基于表型选择的常规育种方法和分子标记辅助选择的育种方法。前者效率低、周期长、盲目性大，已经不能满足现代育种的需求；后者可以提高育种效率、缩短育种周期、降低育种的盲目性，已经逐渐成为现代育种的趋势。要想对基因进行分子标记辅助的回交转育，其前提是必须知道基因的确切位置，也就是定位基因。

玉米细胞质雄性不育属于质量性状。质量性状是指表现为非连续变化的性状。这种性状多为单基因控制，受环境和遗传背景影响较小，因此定位起来相对容易。基因定位的基本原理是两点测验和三点测验，其首要工作是组配定位群体。根据组配的群体的不同，质量性状基因定位主要可以分为以下两种方法：

方法一，利用回交群体(BC群体)的质量性状基因定位

BC群体通过杂交一代F₁和隐性亲本回交得到。通过表型鉴定判断个体的基因型，检测其分子标记基因型，利用两点测验和三点测验计算出基因和各分子标记之间的遗传距离，将基因定位在两个分子标记之间。

方法二，利用自交群体(F₂群体)的质量性状基因定位

F₂群体通过杂交一代F₁自交得到。从群体中筛选出表型为隐性的个体，检测其分子标记基因型，利用两点测验和三点测验计算出基因与各分子标记之间的遗传距离，将基因定位在两个分子标记之间。

以上两种方法其核心思想是一样的，即通过表型推断分离群体的基因型并对其进行分子标记检测，利用两点测验和三点测验计算基因和分子标记间的遗传距离来定位基因。所不同的是BC群体中利用的个体有两种类型：杂合体和隐性个体，而F₂群体中，由于无法区分显性纯合体和杂合体，所以一般只利用隐性个体进行基因的定位。