水稻杂种花粉不育基因Sc的分子进化 (2).doc

水稻杂种花粉不育基因Sc的分子进化

一项目简介：

对不同来源的籼稻，粳稻，AA组野生稻以及其他组基因组野生稻用分子标记和soundthern杂交以及测序检测等位基因的变异，探索Sc基因座的分子进化。

二立项依据（项目的意义现状分析）

水稻是重要的粮食作物之一，全球有一半人以水稻为主食。建国以来，水稻育种发生了两次革命，第一次是上世纪五六十年代，以矮化育种为主要内容的“绿色革命”，通过提高水稻的收获指数和抗倒伏能力，增加了水稻的单产；第二次是七十年代杂交稻的育成和推广，以利用水稻品种间的杂种优势而增加了水稻的产量。这两次育种革命，使我国水稻产量有了大幅度的提高，也对世界水稻生产产生了巨大影响。但是八十年代以后，水稻品种的产量上升幅度有限。国内外许多农业科学家将进一步提高水稻单产的希望寄托在籼梗杂种优势利用和株型育种结合上(张桂权，1997)。1981年石明松发现了“光敏核不育基因(PGMS)”，后池桥宏等人(1984)提出了籼粳杂交不亲和性及广亲和性的概念。袁隆平(1997)在杂交水稻超高产育种中提出利用亚种间优势的思路。

栽培稻(OryzasativaL)是世界上最重要的粮食作物之一，在其11500多年的栽培驯化历史中因适应不同的农业生态环境，亚洲栽培稻形成了丰富的遗传多样性和明显的遗传分化，产生了适应于热带和亚热带低纬度地区种植的籼稻(Indica)生态型和适应于高纬度和高海拔冷环境种植的粳稻(Japonica)生态型。籼稻与粳稻分别代表了亚洲栽培稻中两个具有一定生殖隔离的基因库(genepool)，它们之间在形态性状农艺性状和生理生化反应等方面存在明显的差异利用籼稻和粳稻之间遗传上的差异进行杂交获得较高的杂种优势是实现水稻超高产育种目标的途径之一。

然而，籼稻和粳稻杂交容易产生不育或育性较低的F1植株，成为限制籼粳稻杂种优势利用的瓶颈。因此，了解所用亲本籼稻和粳稻的遗传分化程度对于籼粳稻杂种优势的利用和培育高产优质的杂交稻具有重要指导作用。而在水稻育种中，准确地鉴定籼稻和粳稻品种，对于优化杂交组合，获得优良品种也非常必要。长期以来，程氏六性状指数法是农业生产上用于籼粳品种鉴定的主要方法。近20年来，生化(同工酶)标记和分子标记的不断被开发和运用于籼稻和粳稻的鉴定及其遗传分化的研究，对于水稻育种和进化的研究都起到了积极的推动作用。

水稻的籼-粳分化是一个缓慢的进化过程，对于籼-粳亚种的起源存在若干假说，主要有两个假说：“籼粳同源”的一源论和“籼粳异源”的二源论。其中“籼粳同源”的一源论认为籼粳都来自于普通野生稻，而“籼粳异源”论认为籼稻与粳稻是分别从各自的祖先野生稻演化而来，即原始型普通野生稻演化成偏籼型普通野生稻和偏粳型普通野生稻，再分别演化籼稻和粳稻，水稻的籼-粳分化发生在人为驯化开始之前的野生状态。

本研究前期已对水稻籼粳亚种花粉不育基因Sc进行精细定位并已确定候选基因，发现该基因在籼稻中存在两个同源拷贝，而粳稻只有一个拷贝；同时在基因序列内部也存在一些差异。

因此本项目试用基因内部的分子标记并结合southern杂交以及测序等手段检测不同来源的籼稻，粳稻，AA组野生稻以及其他组基因组野生稻的等位基因的变异，探索Sc基因的分子进化,以便更好地利用Sc进行分子育种，加快育种进程。

三项目研究的基本内容与实施方案

基本内容：

1根据候选基因的测序结果，利用基因内部分子标记筛选不同来源的籼稻粳稻AA组野生稻以及其他组基因组野生稻。

2利用Souther杂交进一步验证内容1的结果

3根据内容1中分子标记的检测结果，挑选不同来源水稻的几个样进行测序，分析测序结果探讨Sc基因的进化。

实验方案：

四预期成果

通过对不同来源水稻的Sc基因的测序分析，阐明Sc基因的分子进化。

五本项目的特色与创新之处

从Sc基因的分子进化过程来探索水稻的籼粳分化，从分子水平揭示水稻的遗传分化。