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三系杂交水稻的发展为提高水稻产量作出了重大贡献。生产上的杂交稻以杂交籼稻为主,杂交籼稻主要利用野败(WA)型雄性不育细胞质,但WA型不育系育性恢复的遗传研究相对于WA型不育胞质的应用还较滞后,恢复基因资源较为狭窄,同时部分WA型不育系在外界环境影响下存在自交结实现象,这些因素直接影响杂交种的制种纯度和水稻杂种优势的利用。相较于杂交籼稻,杂交粳稻主要利用包台(BT)型细胞质雄性不育细胞质,因细胞质来源单一,产量较常规粳稻没有竞争优势而发展相对缓慢。本课题组综合考虑同核异质粳稻不育系不育性稳定性、开花习性和可恢复性,提出发展红莲(HL)型杂交粳稻的构想,并通过回交转育的方法成功转育成HL型粳稻不育系,但现有的BT型粳稻恢复系仅存在较少的HL型粳稻恢复系。因此,加强WA型恢复基因挖掘和HL型粳稻恢复基因的研究有助于三系杂交稻的进一步发展。本文以BT型粳稻恢复系泗R2982为研究材料,对其携带的HL型恢复基因进行研究,并在此基础上构建了高世代回交群体明确恢复基因对HL型粳稻不育系的恢复力,同时对一个WA型恢复基因进行定位,具体研究结果如下:(1)以800株和1,200株HL-六千辛A//六千辛/泗R2982三交F2和F3单株为精细定位群体,根据交换株信息,明确BT型粳稻恢复系泗R2982中的恢复基因位于第10染色体长臂标记STS10-65和STS10-63之间,物理距离约100kb,Rf1a(Rf5)在此区段内。BT型粳稻恢复系恢复基因来源单一,多数恢复系只携带Rf1位点,因此推测该恢复基因可能为Rfa(Rf5),测序结果证实这一推测。(2)HL-六千辛A//六千辛/泗R2982三交群体内可育株的育性呈现连续分布,这些可育株的平均自然小穗育性明显低于HL-六千辛A/泗R2982 F1植株的育性,表明Rf5对HL-六千辛A只具有部分恢复能力,泗R2982中可能存在其他一些微效基因或修饰基因使育性恢复到完全正常。利用HL-六千辛A为轮回亲本构建HL-六千辛A//六千辛/泗R2982 BC4F2群体,群体内基因型为Rf5Rf5的植株小穗育性显著高于基因型为Rf5rf5的植株,说明Rf5对HL型粳稻不育系的恢复作用存在剂量效应。(3)天丰A为广东农科院育成的WA型不育系,该不育系配合力好但存在高温结实现象,说明其可能携带有微效恢复基因。为改良天丰A不育性稳定性,本研究中配制了天丰A/珍汕97B//珍汕97B和天丰A/珍汕97B//天丰B群体。正常气温条件下,在这两个群体中,均出现结实单株,说明保持系珍汕97B与天丰B中都存在恢复基因,且2个保持系中的恢复基因可能存在互补作用和剂量效应。同时,天丰A/珍汕97B//珍汕97B群体内结实株的比例及育性水平低于天丰A/珍汕97B//天丰B群体,表明保持系天丰B中恢复基因的数目要多于珍汕97B。(4)选取天丰A/珍汕97B//天丰B群体内可育株(株号P2-1014)为父本,天丰A为轮回亲本构建天丰A/珍汕97B//天丰B的BC4F1和BC4F2群体。2014年和2015年,根据BC4F1和BC4F2群体内植株的花粉育性和自然小穗育性,推断天丰A的育性恢复受1对显性基因控制,暂命名为Rf19(t)。(5)选取BC4F1群体内可育株及不育株各50株分别混成可育池与不育池,采用SLAF-seq对两个池进行测序,在此基础上利用SNPindex,ED算法和贝叶斯算法3种关联分析方法将Rf19(t)初步定位于第10染色体9.93~13.32Mb区段内。以BC4F2群体为精细定位群体,将Rf19(t)定位于第10染色体13.08~13.84Mb标记25300S-3/DraI和RM25384之间,遗传距离分别为0.23cM和0.30cM。(6)qRT-PCR结果表明Rf19(t)可降解线粒体不育基因WA352转录本,与已克隆的WA型主效恢复基因Rf4的育性恢复机制可能一致。Rf4编码PPR蛋白,根据RGAP(Rice Genome AnnotationProject)网站提供的基因注释信息,推测定位区段内唯一编码PPR蛋白的Os10g26070可能为Rf19(t)的候选基因。(7)测序结果表明,天丰中Os10g26070基因编码区的序列与珍汕97一致,而与群体内可育株(基因型为Rf19(t)Rf19(t))存在5个碱基差异,表明Rf19(t)不是来源于珍汕97B,但从定位区间来看,Rf19(t)仍然是一个新的WA型恢复基因。这些结果为Rf19(t)的克隆打下基础,为WA型三系的选育提供参考。