秋稻品种Dular广亲和基因的RFLP分析
作者：严长杰 梁国华 朱立煌 顾铭洪
单位：严长杰 梁国华 顾铭洪(扬州大学农学院农学系，江苏扬州225009)；朱立煌(中国科学院遗传研究所，北京 100101)
关键词：水稻；广亲和基因；分群分析法；区间作图
遗传学报000505 摘要：利用Balilla//Dular/IR36和南京11//Dular/2533两个三交F1群体对秋稻品种Dular的广亲和性进行了遗传分析。为使杂种群体在相对一致的条件下抽穗，所有三交F1植株于穗分化前集中进行了为期1周的短日照处理。结果表明，两个群体的小穗育性均呈多峰连续分布，说明三交群体的育性可能受几个主基因控制，并受到微效基因的修饰。进一步采用分群分析法，以南京11//Dular/2533为分析群体进行广亲和基因的定位和分析，发现第6染色体上RFLP标记RG213、G200、RG64以及第12染色体上RG651和RG901所在的两个染色体片段与育性基因连锁。区间作图分析表明，在第6染色体的RG213～C235区间内存在1个QTL(即Sn5， LOD＝9.03)，其加性效应为19.58%，可解释表型变异的32.3%；在第12染色体检测到2个QTL， 1个QTL(LOD＝2.61)位于RG901～RG413区间内，加性效应为10.87%，可解释表型变异的10.5%；另一个QTL(LOD＝2.14)位于G402～RG651区间内，其加性效应为13.03%，可解释表型变异的15.1%。在第12染色体上的两个广亲和基因暂时分别命名为Snd1(t)和Snd2(t)。
, http://www.100md.com
中图分类号：Q943； S511.1 文献标识码：A 文章编号：0379-4172(2000)05-0409-09
RFLP Analysis on Wide Compatibility Genes in Rice Variety
Dular of Ecotype Aus
YAN ChangJie LIANG GuoHua GU MingHong
(Department of Agronomy, Agricultural. College, Yangzhou University, Yangzhou 225009 China)
ZHU LiHuang
(Institute ofGenetics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101 China)
, 百拇医药
Abstract: Dular is one of the typical wide compatibility varieties in ecotype Aus of rice. Genetic analysis on wide compatibility genes (WCG) from Dular based on triple crosses (indica//Dular/japonica) was conducted. In the condition of being shaded for 7 days, the individual spikelet fertility segregated obviously, and the continuous distributions of spikelet fertility with a handful of peaks were observed. This suggested that the segregation of spikelet fertility in triple cross populations was controlled by one or more major genes, also modified by some minor genes. Based on 109 individuals of triple cross Nanjing 11 (indica)//Dular/2533(japonica, a marker gene line,Rc and g), fertile and semisterile pools were set up by bulked segregant analysis, the RFLP analysis of the two pools led to the discovery of three chromosomal segments co-segregating with fertility. The one is on the interval RG213～C235 on chromosome 6. According to the previous studies, it may be the wide compatibility gene Sn5. The other two were on the interval RG901～RG413 and G402～RG651 on chromosome 12, temporarily designated as Snd1(t) and Snd2(t),respectively. Because of the continuous distribution for spikelet fertility, we also used a quantitative model to evaluate the effects of those three loci. On the basis of interval analysis with Mapmaker/QTL, 32.3% of the phenotypic variance associated with spikelet fertility was explained by the Sn5 (LOD＝9.03), and the other two chromosomal segments were responsible for 10.5%(LOD＝2.61) and 10.9%(LOD＝2.14) phenotypic variance, respectively. The results demonstrated that the wide compatibility variety Dular contained three WCGs. To introgress the three WCGs into a restorer line or an abortive line will overcome the hybrid sterility barrier of indica/japonica crosses, and the precise RFLP mapping will be useful for breeders to accumulate a few genes of interest into one cultivar by means of molecular marker assisted selection.
, 百拇医药
Key words: rice; wide compatibility gene; bulked segregant analysis; interval mapping
普通栽培稻一般分为籼稻和粳稻两个典型的亚种，它们在形态、抗性、品质等方面都具有不同的特征。不同亚种间的水稻品种杂交， F1代一般均表现有明显的杂种优势，这种优势尤以典型籼粳杂交的F1表现得更为明显。近10多年来由于水稻品
种间杂种优势在产量潜力上出现徘徊不前的局面，亚种间杂种优势利用受到了育种家的普遍关注[1～3]。但是，由于亚种间杂种往往伴随有明显的不育性，使亚种间杂种优势很难获得有效的利用。水稻广亲和种质的发现和利用为克服这一障碍提供了可能[2，4，5]。
池桥等通过不同生态型水稻品种间的杂交研究，发现了一些品种与籼粳杂交都具有较高的小穗育性，并称之为广亲和品种，认为广亲和品种可以克服亚种间杂种的不育性[5]。池桥进一步研究表明[6，7]：籼、粳稻间杂种1代的育性与第6染色体上S-5座位的一组等位基因的相互作用有关，其作用方式符合Kitamura提出的单位点孢子体-配子体互作遗传模式。而Oka[8，9]通过A/B//C的三交方式和F1不育性的近等基因系的遗传分析提出了导致花粉不育的重复隐性配子致死模型。 不同研究者的研究结果表明：籼、粳亚种间的杂种不育性可能具有不同的遗传机理[10，11]，不同的广亲和品种携带有不同的广亲和基因[12～14]。通过对不同广亲和品种中携带的广亲和基因的遗传定位分析，可有目的地选择具有不同广亲和基因的品种进行杂交，以选育出聚合有不同广亲和基因、亲和力更强的广谱广亲和系[15]。
, 百拇医药
Dular是印度次大陆秋稻中的1个地方品种，该品种与一般籼、粳稻品种均具有良好的亲和性。池桥[5]在报道Dular属于广亲和品种之后，提出Dular除了含有Sn5以外，还具有其他的广亲和基因。顾铭洪等[10]研究认为Dular所携带的广亲和基因可能与Sn5不同。Wan等[14]利用同工酶标记研究了Dular/IR2061-628(籼稻)杂种不育性的遗传基础，认为其不育性是由S-15位点内的基因互作造成的。但是，Dular与大多数籼、粳稻品种的杂种育性都较高，且较为稳定[16]。Wang等[33]在三交群体Balilla/Dular/南京11中，利用分子标记在Dular中检测到了4个QTLs可以提高杂种的育性。利用分子标记对广亲和基因进行精确的定位，将有助于快速进行广亲和基因的聚合，培育出新的广亲和系。
本研究以Balilla//Dular/IR36和南京11//Dular/2533两个三交F1群体为材料，研究了Dular的广亲和性的遗传，在此基础上进一步以南京11//Dular/2533为分析群体，采用分群分析法
, 百拇医药
(Bulked segregant analysis, BSA)快速寻找与育性基因连锁的分子标记，并用Mapmaker/QTL软件进行了基因的效应和位置的估计。
1 材料和方法
1.1 田间实验
广亲和品种Dular引自国际水稻研究所；籼型测验种为南京11号(Nanjing 11)、 IR36、中籼3037；粳型测验种有粳稻标志基因系2533(具褐果皮基因，Rc；长护颖基因， g)、巴利拉(Balilla)和秋光(Akihikari)。1995年夏在扬州配制单交组合，同年冬送海南加代，第2年春配制三交F1群体南京11//Dular/2533和Balilla//Dular/IR36。1997年夏将单交F1和三交F1群体种植于扬州大学农学院网室内，常规水肥管理。为使杂种在相对一致的时间内抽穗、开花，避免环境条件不同对育性的可能影响，本实验对所有杂种给予了短日照处理，时间从7月18日开始(大致相当于8～9叶龄期)。每天遮光时间为14h，7月24日处理结束，共处理7d。在灌浆以后成熟以前考查小穗育性，凡子房膨大伸长的小穗均视为可育。每株考查3穗，取其平均值代表该株的小穗育性。
, 百拇医药
1.2 RFLP检测
RFLP标记分别由美国Cornell大学Tanksley博士和日本琉球大学Suzuki博士提供。RFLP检测技术参考McCouch等的程序[17]。
1.3 与广亲和基因连锁标记的鉴定
运用Michilmore等[18]提出的分群分析法，从南京11//Dular/2533 F1群体中分别选择极端高育和低育个体构建成2个池，即高育池(Pool F)和低育池(Pool S)。高育池由14株高育株等量DNA混合而成，低育池由15株低育株等量DNA混合而成。选用分布在12条染色体上，并能揭示亲本多态性的探针，与高育池和低育池的酶切DNA分别杂交。若分子标记与广亲和基因紧密连锁，高育池与低育池之间杂交带型将出现明显差异；若分子标记与目的基因相距较远或不连锁，2池间杂交带型则无差异。
, 百拇医药
1.4 广亲和基因在RFLP图谱上的定位
在南京11//Dular/2533三交群体中随机抽取109株用于构建上述在2池间显示多态性的分子标记所在染色体的框架图，根据X-光片显影结果，将三交群体中下南京11/Dular和南京11/2533相同带型的个体分别赋值1和2，缺失的赋值为0。所得数据利用Mapmaker/QTL软件构建染色体框架图并进行广亲和基因的定位和效应分析[19]。
2 结果与分析
2.1 Dular的亲和性表现
广亲和品种Dular与各籼、粳测验种的单交F1小穗育性均达80%以上，尤其是与籼型测验种的单交F1的小穗育性达90%以上，说明Dular确实是1个广亲和品种，且亲和性略微偏籼。各测交组合杂种F1的育性列于表1。
, 百拇医药
表1 单交F1的平均穗育性 组合Crosses
调查株数Num.of plants assessed
小穗育性Spikelet fertility(%)
Dular/IR36
5
93.7
Dular/南京11(Nanjing11)
4
92.4
Dular/南特号(Nantehao)
, http://www.100md.com
5
95.6
Dular/Balilla
6
87.6
Dular/Akihikari
3
83.3
Dular/2533
5
85.7
南京11(nanjing11)/2533
, http://www.100md.com
5
33.6
IR36/2533
5
38.3
2.2 三交F1群体中小穗育性分布
水稻的小穗育性是受环境影响较大的性状，在分离群体中，各单株的生育期也同时发生分离，变幅一般在30～40d。在不同时期扬花、抽穗的单株小穗育性缺乏可比性，难以进行有效的遗传分析[20]。本研究的2个实验群体种植于本院网室内，在8～9叶期分别进行遮光处理。 结果表明：2个群体都能集中在1个星期内抽穗，抽穗期约在8月10日左右。有效地控制了生育期，保证了分离群体中各单株小穗育性表达环境的相对一致性。成熟期考查了三交F1群体中各单株的小穗育性和稃尖色。在2个群体中小穗育性呈明显分离(图1)。在三交F1群体Balilla//Dular/IR36(共计204株)中，育性呈多峰连续分布。进一步考查单株育性与稃尖色的关系，发现两者有明显相关，且稃尖有色株的育性(61.54%)要高于无色株(44.97%)，平均育性相差16.57%。根据已有的研究可知，在稃尖色这一性状上，Balilla和IR36的基因型均为ccAAPP[12]， Dular的稃尖呈紫色，其基因型必为CCAAPP。稃尖色在群体中的分离实质上是色素原基因C的分离，可以推测在该群体中育性与色素原基因C存在连锁关系。在群体南京11//Dular/2533中，因为粳型测验种2533的稃尖也呈紫色，所以稃尖色未发生分离。
, 百拇医药
图1三交群体在遮光条件下的小穗育性分布
Fig.1 The distribution of spikelet fertility in triple crosses under the condition of being shaded for 7 days at 8～9 leaf stage
如果广亲和性是遗传力较高、且是由1个基因控制的性状，那么在上述三交群体中高育株和低育株将会明显分离，呈双峰分布，且分离比约为11。而事实上，在本实验的两个群体中，育性均呈多峰的连续分布。这一结果暗示了广亲和品种Dular的广亲和性是由1个以上的基因控制的。
2.3 用分群法(BSA)检测与育性连锁的分子标记
为了弄清Dular中所携带的广亲和基因的数目和在染色体上的位置，以及各个位点的效应，本研究以三交F1群体南京11//Dular/2533为RFLP分析群体，利用BSA法快速寻找可能与育性连锁的分子标记。选择育性高于88%和育性低于60%的单株分别建成高育池(Pool F)和低育池(Pool S)，亲本和两个DNA池分别用6种限制性内切酶(EcoRⅠ、EcoRV、HindⅢ、BglⅡ、DraⅠ、ScaⅠ)进行酶切，选用已在Causse[21]和Kurata[22]发表的分子图谱上定位的、且分布在12条染色体上的96个分子标记检测亲本的多态性。研究结果表明：有63个(65.6%)标记至少有1种酶能揭示双亲之间的多态性。进一步用这些在亲本间揭示多态性的标记与高育池和低育池的酶切DNA杂交。发现在两池间表现多态的，在第6染色体上有标记G200、RG213和RG64；在第12染色体上有RG901和RG651。在其他染色体上未检测到在2个基因池间揭示多态性的标记。
, 百拇医药
2.4 单个标记与小穗育性的连锁分析
为了进一步验证在上述等基因池间揭示多态性的分子标记是否与育性存在真实的连锁关系，将探针RG213、G200、RG651和RG901等分子标记分别与各单株的相应酶切DNA杂交。根据探针显示的带型，将群体中的各单株分为两组，对两组的育性平均值进行t测验，结果见表2。
表2 分子标记与育性性状的连锁分析
Table 2 Linkage relationship analysis between molecular markers and spikelet fertility 标记
Marker
染色体
Chromosome
, 百拇医药
基因型1
Genotype 1
基因型2
Genotype 2
育性差异
Difference
t-测验
t-test
AF(%)
NP
VA
AF(%)
NP
, http://www.100md.com
VA
RG213
6
83.07
67
123.79
63.64
41
294.14
19.43
6.48**
G200
6
, 百拇医药
83.24
65
116.73
64.67
43
307.56
18.57
6.21**
RG64
6
81.43
54
151.79
, 百拇医药
67.39
35
315.25
14.04
4.08**
RG651
12
81.25
53
222.5
69.75
52
272.53
, 百拇医药
11.50
3.75**
RG901
12
81.84
53
210.69
70.00
54
291.75
11.84
3.87**
, 百拇医药
注:AF(%):小穗育性(%);NP:个体数;VA:方差 AF(%)Average fertility(%);NP:Number of plants;
Note:AF(%)Average fertility(%);NP:Number of plants;VA:Variance 由表2可以看出，同一个标记的不同基因型间的平均育性均存在极显著的差异，说明上述标记与育性均存在连锁关系。参照McCouch和Kurata等已发表的分子图谱可知，RG213、G200和RG64位于第6染色体的同一区域内，而RG901和RG651则分别位于第12染色体的两个不同的区域内，这说明在广亲和品种Dular中带有3个广亲和基因。进一步分析各个位点的遗传效应，在第6染色体上与RG213连锁的育性位点的加性效应为19.43%，在第12染色体上与RG901连锁的育性位点的效应为11.84%，与RG651连锁的育性位点的效应为11.5%，3个位点的联合效应值为30.92%(表3)。
, 百拇医药 表3 群体中不同基因型的平均小穗育性
Table 3 Average spikelet fertility for different genotypes in the Nanjing 11//Dular/2533 population RG213
(6)
RG651
(12)
RG901
(12)
株数
Sample size
小穗育性
, 百拇医药
Spikelet fertility(%)
RG213
(6)
RG651
(12)
RG901
(12)
株数
Sample size
小穗育性
Spikelet fertility(%)
1*
, http://www.100md.com
1
1
28
89.49
2
1
1
13
64.73
1
1
2
7
83.70
, http://www.100md.com
2
1
2
4
70.97
1
2
1
6
82.10
2
2
1
4
, http://www.100md.com
75.05
1
2
2
21
75.49
2
2
2
9
58.47
*基因型1含有Dular和南京11的等位基因；基因型2带有2533和南京11的等位基因
*Genotype 1 consisted of Dular and Nanjing 11 alleles,genptype 2 consisted of 2533 and Nanjing 11 alleles 因为小穗育性的表达受到许多因素的影响，如温度、花粉的育性、雌雄蕊异熟，以及合子的活力等等，所以不能完全分清低育株的产生到底是雌配子育性的影响还是上述其他因素的影响，而只有小穗育性极高的个体才能代表其遗传潜力。所以本研究中选用小穗育性大于90%的19株个体进行了初步的遗传距离估算，结果发现第6染色体上的育性位点与RG213和G200的交换值分别为5.26%和10.53%，第12染色体的育性位点与RG651和RG901之间的交换值分别为21.05%和26.32%。根据前人的研究结果可知，广亲和基因Sn5与RG213相距4.0cM左右[22，23]。而Dular在第6染色体上的广亲和基因与RG213之间的交换值为5.26%，与他人的研究结果相似。据此可推测广亲和品种Dular携带广亲和基因Sn5。
, 百拇医药
2.5 广亲和基因的位置和效应的估计
通过单个标记的方差分析，虽然可以判断分子标记与分析性状之间的连锁关系，但小穗育性在三交群体中呈连续性分布，不能对个体进行明确的分组，因而难以进行基因的精确定位。从三交群体南京11//Dular/2533中随机抽取109个个体构建第6和第12染色体的RFLP框架图(图2)，并利用Mapmaker/QTL软件进行基因的定位和效应的估计。在第6染色体的RG213～C235区间内存在一个QTL(即Sn5， LOD＝9.03)，该QTL离RG213的距离为0.0cM，即正好与RG213重合，其加性效应为19.58%，可解释表型变异的32.3%；在第12染色体检测到2个QTL， 1个QTL(LOD＝2.61)位于RG901～RG413区间内，距RG901约0.2cM，加性效应为10.87%，可解释表型变异的10.5%；另一个QTL(LOD＝2.14)位于G402～RG651区间内，距RG651约5.2cM，其加性效应值约为13.03%，可解释表型变异的15.1%。在第12染色体上的两个广亲和基因暂时分别命名为Snd1(t)和Snd2(t)。
, http://www.100md.com
图2广亲和基因在染色体上的分布
Fig.2 The distribution of wide compatibility genes on chromosome 6 and 12
由上可见，用单个标记的方差分析和利用Mapmaker/QTL软件进行的区间作图分析的结果有很好的可比性，两者的结果相吻合。
3 讨论
许多研究者对水稻亚种间杂种的不育性进行过研究，根据前人的报道，已发现16个育性基因位点，并定位在相应的染色体区段上，其中第6染色体上就有10个[25，26]。但这些基因都是在不同的组合中检测到的，不同的组合中控制育性的基因位点数目和位置都不尽相同。这就为进一步利用亚种间的杂种优势带来了困难。为了克服这一障碍，势必要培育出一些广谱广亲和系，尽可能在籼、粳亚种间的不育位点都具有广亲和基因。本研究的目的就是对一典型广亲和品种Dular进行广亲和性的分析和基因定位，为聚合不同的广亲和基因提供理论依据和快捷的手段。
, 百拇医药
水稻亚种间的不育性是一个非常复杂的性状，迄今对于不育性所涉及的基因对数以及基因的作用方式尚无定论。这种复杂性的原因可能有3个方面：(1)在育性分析时，人为地将分离群体按小穗育性或花粉育性的高低进行分组，而实际上育性往往在分离群体中呈连续性分布，对于中间类型的个体难以明确分组；(2)育性非常易受环境的影响，尤其是温度的影响。同一基因型在不同的时期抽穗，育性相差很大，在分离群体中除了育性发生分离以外，群体中抽穗期也同时发生分离，造成不同基因型个体的育性在不同的环境下表达，缺乏可比性；(3)在不同的组合中，育性基因存在的数目和位置，以及作用的方式可能不一样。本研究对南京11/Dular/2533三交F1群体进行遮光处理，保证分离群体中的所有个体都在适宜的时期抽穗，使得各个体的育性在同一环境下表达。运用数量性状的研究方法，对育性进行区间作图分析，克服了对育性进行人为分组所带来的误差。RFLP分析结果表明：Dular携带有3个广亲和基因，其中以Sn5的效应最大，可增加育性19.58%，其他2个位点的效应只有10%左右。这与Liu等人以02428/南京11//Balilla为群体的分析结果相一致[27]。但是两者所检测到的效应较小的基因位点却不尽相同。这一结果暗示了在选育广谱广亲和系时，不仅要注意聚合效应较大的基因，而且要聚合不同位点的效应较小的基因。借助于分子标记辅助选择便不难做到。
, http://www.100md.com
刘永胜[28，29]和Zhu[31]等人研究认为，水稻籼、粳亚种间杂种的不育性的主要表现为胚囊败育、花粉败育、开花时花药不开裂和雌雄异熟等4个方面，并认为胚囊败育是籼、粳杂种不育的主要原因。对水稻籼、粳亚种的雌配子的育性，Kitamura提出了单座位孢子体-配子体互作模型[7]。池桥等利用形态标记和生化标记对籼、粳杂种不育性的遗传基础进行了验证，提出了广亲和基因模式，认为水稻亚种间杂交亲和性主要受同一座位的一组复等位基因控制。Yanagihara等[23]和Wan等[13，14]用类似的方法分别定位了栽培稻品种类群间杂种不育的另外5个位点，即S-7、S-8、S-9、S-15和S-16，且认为这些位点在不同的组合中对雌配子育性起作用。刘永胜等[30]进一步利用京系17/窄叶青8号的加倍单倍体与双亲回交，构成2个回交群体分别定位了2个胚囊败育基因位点esa-1和esa-2， esa-1位于第6染色体的G200～C235区间内，esa-2位于第12染色体的RG323～RG463区间内。本研究所发现的Sn5和Snd1(t)所在位置分别与esa-1和esa-2相当，可能分别是这两个位点的中性基因，从而可以克服籼、粳杂种在这两个位点上引起的雌配子败育。有趣的是，Wan等认为Dular/IR2061-628杂种不育性是由S-15位点的等位基因的互作造成的，而S-15与第12染色体上的同工酶标记Acp-1、Acp-2、Sdh-1和Pox-2连锁，根据沈利爽的研究可知，Acp-1、Acp-2与分子标记RG323和RG463等紧密连锁。说明S-15和S杁1(t)都位于第12染色体的长臂上，二者之间的关系还有待于进一步的研究。
, http://www.100md.com
Wang等[33]在三交群体Balilla/Dular/南京11中，利用分子标记在Dular中检测到了4个QTLs可以提高杂种的育性，其中第5染色体上的f5效应最大，效应值为25.3%，可解释表型变异的26.6%。但在本研究中未检测到f5等位点。造成这一差别的原因可能有两个：一是研究Dular的广亲和基因时所用的测验种不同，而不同的测验种之间发生互作的位点可能不一样；二是两者使用的研究方法不同，前者是对基因组进行全面的搜索，而后者采用分群法检测主效基因，对微效基因未予考虑。因此，要全面分析一个广亲和品种的广亲和性还必须采用多对测验种配制适宜的遗传分析群体进行研究。
国家863计划(BH-01-02-01)资助
参考文献
[1] 袁隆平. 杂交水稻的育种战略设想. 杂交水稻，1987，1：1～3.
, http://www.100md.com [2] 顾铭洪. 水稻广亲和基因的遗传及其利用. 江苏农学院报，1988，9(2)：19～26.
[3] 熊振民，程式华，曹立勇. 水稻籼、粳杂种优势利用研究的现状与展望. 水稻文摘，1989，8(5)：1～4.
[4] 顾铭洪. 水稻广亲和性的研究现状及其发展. 见：袁隆平主编. 两系法杂交水稻研究论文集. 北京：农业出版社，1992，23～29.
[5] Ikehashi H, Araki H. Varietal Screening of Compatibility Types Revealed in F1 Fertility of Distant Crosses in Rice. Japan J. Breed, 1984, 34(3):304～313.
[6] Ikehashi H, Araki H. Multiple Alleles Controlling F1 Sterility in Remote Crosses of Rice (Oryza sativa L.). Japan J. Breed, 1988, 42:793～801.
, 百拇医药
[7] Kitamura E. Genetic studies on sterility observed in hybrids between distantly related varieties of rice (Oryza sativa L.). Bull. Chgoku. Agr. Exp. Sta., 1962, Series A, 141～205.
[8] Oka H I. Genetic analysis for the sterility of hybrids between distantly related varieties of cultivated rice. Japan J. Genet., 1957, 55:397～409.
[9] Oka H I. Analysis of genes controlling F1 sterility in rice by the use of isogenic lines. Genetics, 1974, 77:521～534.
, 百拇医药
[10] 张桂权，卢永根. 栽培稻杂种不育性的遗传研究II： F1花粉不育性的基因模式. 遗传学报，1993，20：222～228.
[11] 顾铭洪，游艾青，潘学彪. 水稻品种广亲和基因等位关系的遗传分析. 中国农业科学，1993，26(1)：13～21.
[12] 陆驹飞，严长杰，朱立煌等. 秋稻品种Aus373广亲和基因的RFLP分析. 江苏农学院学报， 1997，18(4)：5～11.
[13] Wan J, Yanagihara S, Kato H et al. Multiple alleles at a new locus causing hybrid sterility between a Korean indica variety and a japonica variety in rice. Jpn. J. Breed, 1993, 43:507～516.
, 百拇医药
[14] Wan J, Yamaguchi Y, Kato H et al. Two new loci for hybrid sterility in cultivated rice (Oryza sativa L.). Theor. Appl. Genet., 1996, 92:183～190.
[15] 袁隆平，武小金，颜应成等. 水稻广谱广亲和系的选育策略. 中国农业科学，1997，30(4)：1～8.
[16] 贾继增. 分子标记种质资源鉴定和分子标记育种. 中国农业科学，1996，29(4)：1～10.
[17] McCouch S R, Kochert G, Yu Z H et al. Molecular Mapping of Rice Chromosome. Theor. Appl. Genet., 1988, 76:815～829.
, 百拇医药
[18] Michelmore R W, Paran I, Kesseli R V et al. Identification of marrkers linked to disease resistance genes by bulked segregant analysis: a rapid method to detect markers in specific genomic regions by using segregating populations. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1991, 88:9828～9832.
[19] Lincoln S E, Daly M J, Lander E S et al. Mapping genes controlling quantitative traits using MAPMAKER/QTL version 1.1. A tutorial and reference manual. In: A White Institute for Biometrical Research Technical Report. 2nd ed. Cambridge: Mass, 1993.
, http://www.100md.com
[20] 严长杰，陆驹飞，汤述翥等. 云南稻品种窝爱嘎的广亲和性初步分析. 扬州大学学报(自然科学版)，1999，2(1)：38～41.
[21] Causse M A, Fulton T M, Cho Y G et al. Saturated molecular map of the rice genome based on an interspecific backcross population. Genetics, 1994, 138:1251～1274.
[22] Kurata N, Nagamura Y, Yamamoto K et al. A 300 kilobase interval genetic map of rice including 883 expressed sequences. Nature Genetics, 1994, 8:365～372.
[23] Yangihara S, McCouch S R, Ishikawa K et al. Molecular analysis of the inheritance of the S-5 locus, confering wide compatibility in indica hybrids of Rice (O. sativa L.). Theor Appl. Genet., 1995, 90:182～188.
, 百拇医药
[24] 顾兴友，顾铭洪，潘学彪. 水稻品种轮回422的广亲和基因定位研究. 江苏农学院学报，1993，14(4)：7～14.
[25] Kinoshita T. Report of the committee on gene symbolization, nomenclature and linkage group. Rice Genet. Newsl., 1991 8:2～17.
[26] Kinoshita T. Report of the committe on gene symbolization, nomenclature and linkage group. Rice Genet. Newsl., 1993, 10:7～19.
[27] Liu K D, Wang J, Li H B et al. A genome-wide analysis of wide compatibility in rice and the precise location of the S-5 locus in the molecular map. Theor Appl. Genet., 1997, 95:809～814.
, http://www.100md.com
[28] 刘永胜，孙敬三，周开达等. 水稻籼粳杂种雌性不育的细胞学初步观察， 实验生物学报，1993，26：985～991.
[29] 刘永胜，朱立煌，孙敬三等. 水稻籼粳杂种生殖障碍的基因定位分析. 植物学报，1997，39(12)：1099～1104.
[30] 刘永胜，朱立煌，孙敬三等. 水稻籼粳杂交胚囊败育的遗传分析和基因定位. 中国科学(C辑)，1997，27(5)：421～425.
[31] Zhu Xiao-Hong, Cao Xian-Zu, Zhu Qin-Sen. Investigation on gametophytic sterility and its contribution to spikelet sterility of F1 plants of indica×japonica in rice. Acta Agronomica Sinica, 1998, 24(4):421～430.
, http://www.100md.com
[32] Xu Y, Zhu L, Xiao J et al. Chromosomal regions associated with segregation distortion of molecular markers in F2, backcross, doubled haploid, and recombinant inbred populations in rice (Oryza sativa L.). Mol. Gen. Genet., 1997, 253:535～545.
[33] Wang J, Liu K, Xu G et al. The high level of wide-compatibility of variety 'Dular' has a complex genetic basis. Theor Appl. Genet., 1998, 97:407～412.
1999-05-18
1999-11-20, http://www.100md.com
单位：严长杰 梁国华 顾铭洪(扬州大学农学院农学系，江苏扬州225009)；朱立煌(中国科学院遗传研究所，北京 100101)
关键词：水稻；广亲和基因；分群分析法；区间作图
遗传学报000505 摘要：利用Balilla//Dular/IR36和南京11//Dular/2533两个三交F1群体对秋稻品种Dular的广亲和性进行了遗传分析。为使杂种群体在相对一致的条件下抽穗，所有三交F1植株于穗分化前集中进行了为期1周的短日照处理。结果表明，两个群体的小穗育性均呈多峰连续分布，说明三交群体的育性可能受几个主基因控制，并受到微效基因的修饰。进一步采用分群分析法，以南京11//Dular/2533为分析群体进行广亲和基因的定位和分析，发现第6染色体上RFLP标记RG213、G200、RG64以及第12染色体上RG651和RG901所在的两个染色体片段与育性基因连锁。区间作图分析表明，在第6染色体的RG213～C235区间内存在1个QTL(即Sn5， LOD＝9.03)，其加性效应为19.58%，可解释表型变异的32.3%；在第12染色体检测到2个QTL， 1个QTL(LOD＝2.61)位于RG901～RG413区间内，加性效应为10.87%，可解释表型变异的10.5%；另一个QTL(LOD＝2.14)位于G402～RG651区间内，其加性效应为13.03%，可解释表型变异的15.1%。在第12染色体上的两个广亲和基因暂时分别命名为Snd1(t)和Snd2(t)。
, http://www.100md.com
中图分类号：Q943； S511.1 文献标识码：A 文章编号：0379-4172(2000)05-0409-09
RFLP Analysis on Wide Compatibility Genes in Rice Variety
Dular of Ecotype Aus
YAN ChangJie LIANG GuoHua GU MingHong
(Department of Agronomy, Agricultural. College, Yangzhou University, Yangzhou 225009 China)
ZHU LiHuang
(Institute ofGenetics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101 China)
, 百拇医药
Abstract: Dular is one of the typical wide compatibility varieties in ecotype Aus of rice. Genetic analysis on wide compatibility genes (WCG) from Dular based on triple crosses (indica//Dular/japonica) was conducted. In the condition of being shaded for 7 days, the individual spikelet fertility segregated obviously, and the continuous distributions of spikelet fertility with a handful of peaks were observed. This suggested that the segregation of spikelet fertility in triple cross populations was controlled by one or more major genes, also modified by some minor genes. Based on 109 individuals of triple cross Nanjing 11 (indica)//Dular/2533(japonica, a marker gene line,Rc and g), fertile and semisterile pools were set up by bulked segregant analysis, the RFLP analysis of the two pools led to the discovery of three chromosomal segments co-segregating with fertility. The one is on the interval RG213～C235 on chromosome 6. According to the previous studies, it may be the wide compatibility gene Sn5. The other two were on the interval RG901～RG413 and G402～RG651 on chromosome 12, temporarily designated as Snd1(t) and Snd2(t),respectively. Because of the continuous distribution for spikelet fertility, we also used a quantitative model to evaluate the effects of those three loci. On the basis of interval analysis with Mapmaker/QTL, 32.3% of the phenotypic variance associated with spikelet fertility was explained by the Sn5 (LOD＝9.03), and the other two chromosomal segments were responsible for 10.5%(LOD＝2.61) and 10.9%(LOD＝2.14) phenotypic variance, respectively. The results demonstrated that the wide compatibility variety Dular contained three WCGs. To introgress the three WCGs into a restorer line or an abortive line will overcome the hybrid sterility barrier of indica/japonica crosses, and the precise RFLP mapping will be useful for breeders to accumulate a few genes of interest into one cultivar by means of molecular marker assisted selection.
, 百拇医药
Key words: rice; wide compatibility gene; bulked segregant analysis; interval mapping
普通栽培稻一般分为籼稻和粳稻两个典型的亚种，它们在形态、抗性、品质等方面都具有不同的特征。不同亚种间的水稻品种杂交， F1代一般均表现有明显的杂种优势，这种优势尤以典型籼粳杂交的F1表现得更为明显。近10多年来由于水稻品
种间杂种优势在产量潜力上出现徘徊不前的局面，亚种间杂种优势利用受到了育种家的普遍关注[1～3]。但是，由于亚种间杂种往往伴随有明显的不育性，使亚种间杂种优势很难获得有效的利用。水稻广亲和种质的发现和利用为克服这一障碍提供了可能[2，4，5]。
池桥等通过不同生态型水稻品种间的杂交研究，发现了一些品种与籼粳杂交都具有较高的小穗育性，并称之为广亲和品种，认为广亲和品种可以克服亚种间杂种的不育性[5]。池桥进一步研究表明[6，7]：籼、粳稻间杂种1代的育性与第6染色体上S-5座位的一组等位基因的相互作用有关，其作用方式符合Kitamura提出的单位点孢子体-配子体互作遗传模式。而Oka[8，9]通过A/B//C的三交方式和F1不育性的近等基因系的遗传分析提出了导致花粉不育的重复隐性配子致死模型。 不同研究者的研究结果表明：籼、粳亚种间的杂种不育性可能具有不同的遗传机理[10，11]，不同的广亲和品种携带有不同的广亲和基因[12～14]。通过对不同广亲和品种中携带的广亲和基因的遗传定位分析，可有目的地选择具有不同广亲和基因的品种进行杂交，以选育出聚合有不同广亲和基因、亲和力更强的广谱广亲和系[15]。
, 百拇医药
Dular是印度次大陆秋稻中的1个地方品种，该品种与一般籼、粳稻品种均具有良好的亲和性。池桥[5]在报道Dular属于广亲和品种之后，提出Dular除了含有Sn5以外，还具有其他的广亲和基因。顾铭洪等[10]研究认为Dular所携带的广亲和基因可能与Sn5不同。Wan等[14]利用同工酶标记研究了Dular/IR2061-628(籼稻)杂种不育性的遗传基础，认为其不育性是由S-15位点内的基因互作造成的。但是，Dular与大多数籼、粳稻品种的杂种育性都较高，且较为稳定[16]。Wang等[33]在三交群体Balilla/Dular/南京11中，利用分子标记在Dular中检测到了4个QTLs可以提高杂种的育性。利用分子标记对广亲和基因进行精确的定位，将有助于快速进行广亲和基因的聚合，培育出新的广亲和系。
本研究以Balilla//Dular/IR36和南京11//Dular/2533两个三交F1群体为材料，研究了Dular的广亲和性的遗传，在此基础上进一步以南京11//Dular/2533为分析群体，采用分群分析法
, 百拇医药
(Bulked segregant analysis, BSA)快速寻找与育性基因连锁的分子标记，并用Mapmaker/QTL软件进行了基因的效应和位置的估计。
1 材料和方法
1.1 田间实验
广亲和品种Dular引自国际水稻研究所；籼型测验种为南京11号(Nanjing 11)、 IR36、中籼3037；粳型测验种有粳稻标志基因系2533(具褐果皮基因，Rc；长护颖基因， g)、巴利拉(Balilla)和秋光(Akihikari)。1995年夏在扬州配制单交组合，同年冬送海南加代，第2年春配制三交F1群体南京11//Dular/2533和Balilla//Dular/IR36。1997年夏将单交F1和三交F1群体种植于扬州大学农学院网室内，常规水肥管理。为使杂种在相对一致的时间内抽穗、开花，避免环境条件不同对育性的可能影响，本实验对所有杂种给予了短日照处理，时间从7月18日开始(大致相当于8～9叶龄期)。每天遮光时间为14h，7月24日处理结束，共处理7d。在灌浆以后成熟以前考查小穗育性，凡子房膨大伸长的小穗均视为可育。每株考查3穗，取其平均值代表该株的小穗育性。
, 百拇医药
1.2 RFLP检测
RFLP标记分别由美国Cornell大学Tanksley博士和日本琉球大学Suzuki博士提供。RFLP检测技术参考McCouch等的程序[17]。
1.3 与广亲和基因连锁标记的鉴定
运用Michilmore等[18]提出的分群分析法，从南京11//Dular/2533 F1群体中分别选择极端高育和低育个体构建成2个池，即高育池(Pool F)和低育池(Pool S)。高育池由14株高育株等量DNA混合而成，低育池由15株低育株等量DNA混合而成。选用分布在12条染色体上，并能揭示亲本多态性的探针，与高育池和低育池的酶切DNA分别杂交。若分子标记与广亲和基因紧密连锁，高育池与低育池之间杂交带型将出现明显差异；若分子标记与目的基因相距较远或不连锁，2池间杂交带型则无差异。
, 百拇医药
1.4 广亲和基因在RFLP图谱上的定位
在南京11//Dular/2533三交群体中随机抽取109株用于构建上述在2池间显示多态性的分子标记所在染色体的框架图，根据X-光片显影结果，将三交群体中下南京11/Dular和南京11/2533相同带型的个体分别赋值1和2，缺失的赋值为0。所得数据利用Mapmaker/QTL软件构建染色体框架图并进行广亲和基因的定位和效应分析[19]。
2 结果与分析
2.1 Dular的亲和性表现
广亲和品种Dular与各籼、粳测验种的单交F1小穗育性均达80%以上，尤其是与籼型测验种的单交F1的小穗育性达90%以上，说明Dular确实是1个广亲和品种，且亲和性略微偏籼。各测交组合杂种F1的育性列于表1。
, 百拇医药
表1 单交F1的平均穗育性 组合Crosses
调查株数Num.of plants assessed
小穗育性Spikelet fertility(%)
Dular/IR36
5
93.7
Dular/南京11(Nanjing11)
4
92.4
Dular/南特号(Nantehao)
, http://www.100md.com
5
95.6
Dular/Balilla
6
87.6
Dular/Akihikari
3
83.3
Dular/2533
5
85.7
南京11(nanjing11)/2533
, http://www.100md.com
5
33.6
IR36/2533
5
38.3
2.2 三交F1群体中小穗育性分布
水稻的小穗育性是受环境影响较大的性状，在分离群体中，各单株的生育期也同时发生分离，变幅一般在30～40d。在不同时期扬花、抽穗的单株小穗育性缺乏可比性，难以进行有效的遗传分析[20]。本研究的2个实验群体种植于本院网室内，在8～9叶期分别进行遮光处理。 结果表明：2个群体都能集中在1个星期内抽穗，抽穗期约在8月10日左右。有效地控制了生育期，保证了分离群体中各单株小穗育性表达环境的相对一致性。成熟期考查了三交F1群体中各单株的小穗育性和稃尖色。在2个群体中小穗育性呈明显分离(图1)。在三交F1群体Balilla//Dular/IR36(共计204株)中，育性呈多峰连续分布。进一步考查单株育性与稃尖色的关系，发现两者有明显相关，且稃尖有色株的育性(61.54%)要高于无色株(44.97%)，平均育性相差16.57%。根据已有的研究可知，在稃尖色这一性状上，Balilla和IR36的基因型均为ccAAPP[12]， Dular的稃尖呈紫色，其基因型必为CCAAPP。稃尖色在群体中的分离实质上是色素原基因C的分离，可以推测在该群体中育性与色素原基因C存在连锁关系。在群体南京11//Dular/2533中，因为粳型测验种2533的稃尖也呈紫色，所以稃尖色未发生分离。
, 百拇医药
图1三交群体在遮光条件下的小穗育性分布
Fig.1 The distribution of spikelet fertility in triple crosses under the condition of being shaded for 7 days at 8～9 leaf stage
如果广亲和性是遗传力较高、且是由1个基因控制的性状，那么在上述三交群体中高育株和低育株将会明显分离，呈双峰分布，且分离比约为11。而事实上，在本实验的两个群体中，育性均呈多峰的连续分布。这一结果暗示了广亲和品种Dular的广亲和性是由1个以上的基因控制的。
2.3 用分群法(BSA)检测与育性连锁的分子标记
为了弄清Dular中所携带的广亲和基因的数目和在染色体上的位置，以及各个位点的效应，本研究以三交F1群体南京11//Dular/2533为RFLP分析群体，利用BSA法快速寻找可能与育性连锁的分子标记。选择育性高于88%和育性低于60%的单株分别建成高育池(Pool F)和低育池(Pool S)，亲本和两个DNA池分别用6种限制性内切酶(EcoRⅠ、EcoRV、HindⅢ、BglⅡ、DraⅠ、ScaⅠ)进行酶切，选用已在Causse[21]和Kurata[22]发表的分子图谱上定位的、且分布在12条染色体上的96个分子标记检测亲本的多态性。研究结果表明：有63个(65.6%)标记至少有1种酶能揭示双亲之间的多态性。进一步用这些在亲本间揭示多态性的标记与高育池和低育池的酶切DNA杂交。发现在两池间表现多态的，在第6染色体上有标记G200、RG213和RG64；在第12染色体上有RG901和RG651。在其他染色体上未检测到在2个基因池间揭示多态性的标记。
, 百拇医药
2.4 单个标记与小穗育性的连锁分析
为了进一步验证在上述等基因池间揭示多态性的分子标记是否与育性存在真实的连锁关系，将探针RG213、G200、RG651和RG901等分子标记分别与各单株的相应酶切DNA杂交。根据探针显示的带型，将群体中的各单株分为两组，对两组的育性平均值进行t测验，结果见表2。
表2 分子标记与育性性状的连锁分析
Table 2 Linkage relationship analysis between molecular markers and spikelet fertility 标记
Marker
染色体
Chromosome
, 百拇医药
基因型1
Genotype 1
基因型2
Genotype 2
育性差异
Difference
t-测验
t-test
AF(%)
NP
VA
AF(%)
NP
, http://www.100md.com
VA
RG213
6
83.07
67
123.79
63.64
41
294.14
19.43
6.48**
G200
6
, 百拇医药
83.24
65
116.73
64.67
43
307.56
18.57
6.21**
RG64
6
81.43
54
151.79
, 百拇医药
67.39
35
315.25
14.04
4.08**
RG651
12
81.25
53
222.5
69.75
52
272.53
, 百拇医药
11.50
3.75**
RG901
12
81.84
53
210.69
70.00
54
291.75
11.84
3.87**
, 百拇医药
注:AF(%):小穗育性(%);NP:个体数;VA:方差 AF(%)Average fertility(%);NP:Number of plants;
Note:AF(%)Average fertility(%);NP:Number of plants;VA:Variance 由表2可以看出，同一个标记的不同基因型间的平均育性均存在极显著的差异，说明上述标记与育性均存在连锁关系。参照McCouch和Kurata等已发表的分子图谱可知，RG213、G200和RG64位于第6染色体的同一区域内，而RG901和RG651则分别位于第12染色体的两个不同的区域内，这说明在广亲和品种Dular中带有3个广亲和基因。进一步分析各个位点的遗传效应，在第6染色体上与RG213连锁的育性位点的加性效应为19.43%，在第12染色体上与RG901连锁的育性位点的效应为11.84%，与RG651连锁的育性位点的效应为11.5%，3个位点的联合效应值为30.92%(表3)。
, 百拇医药 表3 群体中不同基因型的平均小穗育性
Table 3 Average spikelet fertility for different genotypes in the Nanjing 11//Dular/2533 population RG213
(6)
RG651
(12)
RG901
(12)
株数
Sample size
小穗育性
, 百拇医药
Spikelet fertility(%)
RG213
(6)
RG651
(12)
RG901
(12)
株数
Sample size
小穗育性
Spikelet fertility(%)
1*
, http://www.100md.com
1
1
28
89.49
2
1
1
13
64.73
1
1
2
7
83.70
, http://www.100md.com
2
1
2
4
70.97
1
2
1
6
82.10
2
2
1
4
, http://www.100md.com
75.05
1
2
2
21
75.49
2
2
2
9
58.47
*基因型1含有Dular和南京11的等位基因；基因型2带有2533和南京11的等位基因
*Genotype 1 consisted of Dular and Nanjing 11 alleles,genptype 2 consisted of 2533 and Nanjing 11 alleles 因为小穗育性的表达受到许多因素的影响，如温度、花粉的育性、雌雄蕊异熟，以及合子的活力等等，所以不能完全分清低育株的产生到底是雌配子育性的影响还是上述其他因素的影响，而只有小穗育性极高的个体才能代表其遗传潜力。所以本研究中选用小穗育性大于90%的19株个体进行了初步的遗传距离估算，结果发现第6染色体上的育性位点与RG213和G200的交换值分别为5.26%和10.53%，第12染色体的育性位点与RG651和RG901之间的交换值分别为21.05%和26.32%。根据前人的研究结果可知，广亲和基因Sn5与RG213相距4.0cM左右[22，23]。而Dular在第6染色体上的广亲和基因与RG213之间的交换值为5.26%，与他人的研究结果相似。据此可推测广亲和品种Dular携带广亲和基因Sn5。
, 百拇医药
2.5 广亲和基因的位置和效应的估计
通过单个标记的方差分析，虽然可以判断分子标记与分析性状之间的连锁关系，但小穗育性在三交群体中呈连续性分布，不能对个体进行明确的分组，因而难以进行基因的精确定位。从三交群体南京11//Dular/2533中随机抽取109个个体构建第6和第12染色体的RFLP框架图(图2)，并利用Mapmaker/QTL软件进行基因的定位和效应的估计。在第6染色体的RG213～C235区间内存在一个QTL(即Sn5， LOD＝9.03)，该QTL离RG213的距离为0.0cM，即正好与RG213重合，其加性效应为19.58%，可解释表型变异的32.3%；在第12染色体检测到2个QTL， 1个QTL(LOD＝2.61)位于RG901～RG413区间内，距RG901约0.2cM，加性效应为10.87%，可解释表型变异的10.5%；另一个QTL(LOD＝2.14)位于G402～RG651区间内，距RG651约5.2cM，其加性效应值约为13.03%，可解释表型变异的15.1%。在第12染色体上的两个广亲和基因暂时分别命名为Snd1(t)和Snd2(t)。
, http://www.100md.com
图2广亲和基因在染色体上的分布
Fig.2 The distribution of wide compatibility genes on chromosome 6 and 12
由上可见，用单个标记的方差分析和利用Mapmaker/QTL软件进行的区间作图分析的结果有很好的可比性，两者的结果相吻合。
3 讨论
许多研究者对水稻亚种间杂种的不育性进行过研究，根据前人的报道，已发现16个育性基因位点，并定位在相应的染色体区段上，其中第6染色体上就有10个[25，26]。但这些基因都是在不同的组合中检测到的，不同的组合中控制育性的基因位点数目和位置都不尽相同。这就为进一步利用亚种间的杂种优势带来了困难。为了克服这一障碍，势必要培育出一些广谱广亲和系，尽可能在籼、粳亚种间的不育位点都具有广亲和基因。本研究的目的就是对一典型广亲和品种Dular进行广亲和性的分析和基因定位，为聚合不同的广亲和基因提供理论依据和快捷的手段。
, 百拇医药
水稻亚种间的不育性是一个非常复杂的性状，迄今对于不育性所涉及的基因对数以及基因的作用方式尚无定论。这种复杂性的原因可能有3个方面：(1)在育性分析时，人为地将分离群体按小穗育性或花粉育性的高低进行分组，而实际上育性往往在分离群体中呈连续性分布，对于中间类型的个体难以明确分组；(2)育性非常易受环境的影响，尤其是温度的影响。同一基因型在不同的时期抽穗，育性相差很大，在分离群体中除了育性发生分离以外，群体中抽穗期也同时发生分离，造成不同基因型个体的育性在不同的环境下表达，缺乏可比性；(3)在不同的组合中，育性基因存在的数目和位置，以及作用的方式可能不一样。本研究对南京11/Dular/2533三交F1群体进行遮光处理，保证分离群体中的所有个体都在适宜的时期抽穗，使得各个体的育性在同一环境下表达。运用数量性状的研究方法，对育性进行区间作图分析，克服了对育性进行人为分组所带来的误差。RFLP分析结果表明：Dular携带有3个广亲和基因，其中以Sn5的效应最大，可增加育性19.58%，其他2个位点的效应只有10%左右。这与Liu等人以02428/南京11//Balilla为群体的分析结果相一致[27]。但是两者所检测到的效应较小的基因位点却不尽相同。这一结果暗示了在选育广谱广亲和系时，不仅要注意聚合效应较大的基因，而且要聚合不同位点的效应较小的基因。借助于分子标记辅助选择便不难做到。
, http://www.100md.com
刘永胜[28，29]和Zhu[31]等人研究认为，水稻籼、粳亚种间杂种的不育性的主要表现为胚囊败育、花粉败育、开花时花药不开裂和雌雄异熟等4个方面，并认为胚囊败育是籼、粳杂种不育的主要原因。对水稻籼、粳亚种的雌配子的育性，Kitamura提出了单座位孢子体-配子体互作模型[7]。池桥等利用形态标记和生化标记对籼、粳杂种不育性的遗传基础进行了验证，提出了广亲和基因模式，认为水稻亚种间杂交亲和性主要受同一座位的一组复等位基因控制。Yanagihara等[23]和Wan等[13，14]用类似的方法分别定位了栽培稻品种类群间杂种不育的另外5个位点，即S-7、S-8、S-9、S-15和S-16，且认为这些位点在不同的组合中对雌配子育性起作用。刘永胜等[30]进一步利用京系17/窄叶青8号的加倍单倍体与双亲回交，构成2个回交群体分别定位了2个胚囊败育基因位点esa-1和esa-2， esa-1位于第6染色体的G200～C235区间内，esa-2位于第12染色体的RG323～RG463区间内。本研究所发现的Sn5和Snd1(t)所在位置分别与esa-1和esa-2相当，可能分别是这两个位点的中性基因，从而可以克服籼、粳杂种在这两个位点上引起的雌配子败育。有趣的是，Wan等认为Dular/IR2061-628杂种不育性是由S-15位点的等位基因的互作造成的，而S-15与第12染色体上的同工酶标记Acp-1、Acp-2、Sdh-1和Pox-2连锁，根据沈利爽的研究可知，Acp-1、Acp-2与分子标记RG323和RG463等紧密连锁。说明S-15和S杁1(t)都位于第12染色体的长臂上，二者之间的关系还有待于进一步的研究。
, http://www.100md.com
Wang等[33]在三交群体Balilla/Dular/南京11中，利用分子标记在Dular中检测到了4个QTLs可以提高杂种的育性，其中第5染色体上的f5效应最大，效应值为25.3%，可解释表型变异的26.6%。但在本研究中未检测到f5等位点。造成这一差别的原因可能有两个：一是研究Dular的广亲和基因时所用的测验种不同，而不同的测验种之间发生互作的位点可能不一样；二是两者使用的研究方法不同，前者是对基因组进行全面的搜索，而后者采用分群法检测主效基因，对微效基因未予考虑。因此，要全面分析一个广亲和品种的广亲和性还必须采用多对测验种配制适宜的遗传分析群体进行研究。
国家863计划(BH-01-02-01)资助
参考文献
[1] 袁隆平. 杂交水稻的育种战略设想. 杂交水稻，1987，1：1～3.
, http://www.100md.com [2] 顾铭洪. 水稻广亲和基因的遗传及其利用. 江苏农学院报，1988，9(2)：19～26.
[3] 熊振民，程式华，曹立勇. 水稻籼、粳杂种优势利用研究的现状与展望. 水稻文摘，1989，8(5)：1～4.
[4] 顾铭洪. 水稻广亲和性的研究现状及其发展. 见：袁隆平主编. 两系法杂交水稻研究论文集. 北京：农业出版社，1992，23～29.
[5] Ikehashi H, Araki H. Varietal Screening of Compatibility Types Revealed in F1 Fertility of Distant Crosses in Rice. Japan J. Breed, 1984, 34(3):304～313.
[6] Ikehashi H, Araki H. Multiple Alleles Controlling F1 Sterility in Remote Crosses of Rice (Oryza sativa L.). Japan J. Breed, 1988, 42:793～801.
, 百拇医药
[7] Kitamura E. Genetic studies on sterility observed in hybrids between distantly related varieties of rice (Oryza sativa L.). Bull. Chgoku. Agr. Exp. Sta., 1962, Series A, 141～205.
[8] Oka H I. Genetic analysis for the sterility of hybrids between distantly related varieties of cultivated rice. Japan J. Genet., 1957, 55:397～409.
[9] Oka H I. Analysis of genes controlling F1 sterility in rice by the use of isogenic lines. Genetics, 1974, 77:521～534.
, 百拇医药
[10] 张桂权，卢永根. 栽培稻杂种不育性的遗传研究II： F1花粉不育性的基因模式. 遗传学报，1993，20：222～228.
[11] 顾铭洪，游艾青，潘学彪. 水稻品种广亲和基因等位关系的遗传分析. 中国农业科学，1993，26(1)：13～21.
[12] 陆驹飞，严长杰，朱立煌等. 秋稻品种Aus373广亲和基因的RFLP分析. 江苏农学院学报， 1997，18(4)：5～11.
[13] Wan J, Yanagihara S, Kato H et al. Multiple alleles at a new locus causing hybrid sterility between a Korean indica variety and a japonica variety in rice. Jpn. J. Breed, 1993, 43:507～516.
, 百拇医药
[14] Wan J, Yamaguchi Y, Kato H et al. Two new loci for hybrid sterility in cultivated rice (Oryza sativa L.). Theor. Appl. Genet., 1996, 92:183～190.
[15] 袁隆平，武小金，颜应成等. 水稻广谱广亲和系的选育策略. 中国农业科学，1997，30(4)：1～8.
[16] 贾继增. 分子标记种质资源鉴定和分子标记育种. 中国农业科学，1996，29(4)：1～10.
[17] McCouch S R, Kochert G, Yu Z H et al. Molecular Mapping of Rice Chromosome. Theor. Appl. Genet., 1988, 76:815～829.
, 百拇医药
[18] Michelmore R W, Paran I, Kesseli R V et al. Identification of marrkers linked to disease resistance genes by bulked segregant analysis: a rapid method to detect markers in specific genomic regions by using segregating populations. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1991, 88:9828～9832.
[19] Lincoln S E, Daly M J, Lander E S et al. Mapping genes controlling quantitative traits using MAPMAKER/QTL version 1.1. A tutorial and reference manual. In: A White Institute for Biometrical Research Technical Report. 2nd ed. Cambridge: Mass, 1993.
, http://www.100md.com
[20] 严长杰，陆驹飞，汤述翥等. 云南稻品种窝爱嘎的广亲和性初步分析. 扬州大学学报(自然科学版)，1999，2(1)：38～41.
[21] Causse M A, Fulton T M, Cho Y G et al. Saturated molecular map of the rice genome based on an interspecific backcross population. Genetics, 1994, 138:1251～1274.
[22] Kurata N, Nagamura Y, Yamamoto K et al. A 300 kilobase interval genetic map of rice including 883 expressed sequences. Nature Genetics, 1994, 8:365～372.
[23] Yangihara S, McCouch S R, Ishikawa K et al. Molecular analysis of the inheritance of the S-5 locus, confering wide compatibility in indica hybrids of Rice (O. sativa L.). Theor Appl. Genet., 1995, 90:182～188.
, 百拇医药
[24] 顾兴友，顾铭洪，潘学彪. 水稻品种轮回422的广亲和基因定位研究. 江苏农学院学报，1993，14(4)：7～14.
[25] Kinoshita T. Report of the committee on gene symbolization, nomenclature and linkage group. Rice Genet. Newsl., 1991 8:2～17.
[26] Kinoshita T. Report of the committe on gene symbolization, nomenclature and linkage group. Rice Genet. Newsl., 1993, 10:7～19.
[27] Liu K D, Wang J, Li H B et al. A genome-wide analysis of wide compatibility in rice and the precise location of the S-5 locus in the molecular map. Theor Appl. Genet., 1997, 95:809～814.
, http://www.100md.com
[28] 刘永胜，孙敬三，周开达等. 水稻籼粳杂种雌性不育的细胞学初步观察， 实验生物学报，1993，26：985～991.
[29] 刘永胜，朱立煌，孙敬三等. 水稻籼粳杂种生殖障碍的基因定位分析. 植物学报，1997，39(12)：1099～1104.
[30] 刘永胜，朱立煌，孙敬三等. 水稻籼粳杂交胚囊败育的遗传分析和基因定位. 中国科学(C辑)，1997，27(5)：421～425.
[31] Zhu Xiao-Hong, Cao Xian-Zu, Zhu Qin-Sen. Investigation on gametophytic sterility and its contribution to spikelet sterility of F1 plants of indica×japonica in rice. Acta Agronomica Sinica, 1998, 24(4):421～430.
, http://www.100md.com
[32] Xu Y, Zhu L, Xiao J et al. Chromosomal regions associated with segregation distortion of molecular markers in F2, backcross, doubled haploid, and recombinant inbred populations in rice (Oryza sativa L.). Mol. Gen. Genet., 1997, 253:535～545.
[33] Wang J, Liu K, Xu G et al. The high level of wide-compatibility of variety 'Dular' has a complex genetic basis. Theor Appl. Genet., 1998, 97:407～412.
1999-05-18
1999-11-20, http://www.100md.com