廣親和基因S5—n在水稻核心種質(zhì)資源中的分布研究

徐華山　周雷　蔣醫(yī)蔚

摘要 為了更好地發(fā)揮水稻廣親和基因S5-n在水稻育種中的作用，本研究分析了S5-n在264份水稻核心種質(zhì)中的分布情況。結(jié)果表明，共檢測到含有S5-n基因的材料26份，檢出頻率9.8%。其中，國內(nèi)材料10份，國外材料16份。含有S5-n基因的26份材料中秈稻、粳稻各為13份。S5-n基因在核心種質(zhì)資源中的分布沒有表現(xiàn)出秈、粳偏好。

關(guān)鍵詞 水稻；廣親和基因S5-n；水稻核心種質(zhì)資源；分布

中圖分類號 S511 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）21-0033-01

水稻是重要的糧食作物，我國有半數(shù)以上的人口以稻米為主食。秈粳遠緣雜交具有較強的雜種優(yōu)勢，在雜交稻育種中發(fā)揮著重要作用。但是秈粳遠緣雜交往往存在育性障礙，雜交結(jié)實率低，限制了秈粳雜種優(yōu)勢的利用。S5-n是控制水稻亞種間雜種育性的廣親和基因，楊 杰等[1]根據(jù)等位基因序列設(shè)計并開發(fā)了相關(guān)的功能標(biāo)記，通過鑒定水稻材料中的S5-n基因可以大幅提高秈粳雜種優(yōu)勢的利用效率。胡標(biāo)林等[2]認(rèn)為，水稻核心種質(zhì)資源中含有豐富的遺傳變異，對水稻核心種質(zhì)資源材料的利用可以改變目前育種中由于骨干親本相同、遺傳基礎(chǔ)狹窄造成的抗性下降、產(chǎn)量水平難以突破的問題。明確S5-n基因在水稻核心種質(zhì)資源中的分布，可以有效提高核心種質(zhì)資源在秈粳雜種優(yōu)勢利用中的效率，更好地發(fā)揮水稻核心種質(zhì)資源在水稻育種的作用[3-5]。

1 材料與方法

1.1 供試材料

水稻核心種質(zhì)資源共264份（秈稻141份，粳稻123份），由本課題組2016年夏季種植于湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所武漢南湖試驗基地。其中，包括國內(nèi)材料175份、國外材料89份。國外材料分別為亞洲54份、大洋洲10份、歐洲9份、非洲8份、美洲8份。

廣親和基因S5-n功能性標(biāo)記S5136引物由武漢昆泰銳生物科技有限公司合成，其引物序列為S5136-F：5′-ATCA ACCCATTTCCTTTCCT-3′；S5136-R：5′-ATACGCTCGATCGG ATTAAC-3′。含有S5-n的材料可以擴增出441 bp的片段，不含S5-n的材料擴增出577 bp的片段。

1.2 樣品DNA提取及PCR擴增

以葉片為材料，采取CTAB法提取水稻基因組DNA（黃瑞等，2015）。PCR反應(yīng)體系為15 μL，含1.5 μL 10×Buffer、1.0 μL dNTPs（2.5 mmol/L），前后引物各為0.1 μmol/L，Taq酶0.2 μL（5 U/μL），2.0 μL模板DNA（50 ng/μL），其余用ddH2O補齊；PCR反應(yīng)程序：94 ℃預(yù)變性5 min；94 ℃變性30 s，50 ℃退火30 s，72 ℃延伸40 s，共35個循環(huán)；72 ℃延伸5 min，擴增產(chǎn)物在1.5%瓊脂糖凝膠中電泳，用凝膠成像儀掃描并記錄結(jié)果[6-7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 廣親和基因S5-n在264份水稻核心種質(zhì)資源中的分布

利用功能性標(biāo)記S5136檢測廣親和基因S5-n的分布情況，結(jié)果顯示在264份水稻核心種質(zhì)資源材料中有26份材料含有S5-n，該基因的攜帶頻率為9.8%（表1）。部分?jǐn)U增結(jié)果見圖1。

2.2 廣親和基因S5-n在秈粳亞種間及不同地域間的分布

在264份水稻核心種質(zhì)資源材料中，秈稻占53.4%，粳稻占46.6%。在26份含有S5-n的材料中，秈稻與粳稻分別占50%，沒有表現(xiàn)出明顯的亞種間偏好。26份含有S5-n的材料中有10份來源于國內(nèi)，16份來源于國外。國外材料在264份水稻核心種質(zhì)資源材料中占33.7%，在26份含有S5-n的材料中占61.5%，國外材料中含有S5-n的比例顯著高于國內(nèi)材料。含有S5-n的國內(nèi)材料主要集中于湖南和云南（表2）。

3 結(jié)論與討論

廣親和基因S5-n是控制水稻亞種間雜種育性的主效基因，確定S5-n在水稻核心種質(zhì)資源中的分布對于秈粳雜種優(yōu)勢利用有著重要意義。本研究利用S5-n的功能性標(biāo)記對水稻核心種質(zhì)資源進行鑒定，發(fā)現(xiàn)26份材料含有S5-n，其中國外材料16份，所占比例顯著高于國內(nèi)材料。攜帶S5-n基因的國內(nèi)材料主要來源于湖南和云南，與楊 杰等[1]人的結(jié)果一致。攜帶S5-n基因的國外材料主要來源于印度和澳大利亞。今后應(yīng)加強國外種質(zhì)資源材料在秈粳雜種優(yōu)勢中的利用。

4 參考文獻

[1] 楊杰，王軍，曹卿，等.水稻廣親和基因S5-n的功能標(biāo)記開發(fā)及其應(yīng)用[J].作物學(xué)報，2009，35（11）：2000-2007.

[2] 胡標(biāo)林，萬勇，李霞，等.水稻核心種質(zhì)表型遺傳多樣性分析及綜合評價[J].作物學(xué)報，2012，38（5）：829-839.

[3] 夏士健，張啟軍，楊杰，等.水稻不育系的廣親和基因檢測及秈粳型分析[C]//第1屆中國雜交水稻大會論文集，2010：112-117.

[4] 張愛偉，楊杰，夏士健，等.利用廣親和基因S5-n的功能標(biāo)記鑒定水稻資源和檢測雜交種純度[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報，2010，26（6）：1133-1138.

[5] 葉凌鳳，徐啟來，王立廣，等.國外水稻種質(zhì)資源抗稻瘟病基因Pi-ta和Pi-b的分布和基因型分析[J].分子植物育種，2017，15（3）：785-791.

[6] 姚國新，盛繼群，李長春，等.利用InDel標(biāo)記量化中國栽培水稻微核心種質(zhì)的秈粳成分[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，53（16）：3741-3745.

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