特种稻米色遗传分析及其杂种优势的利用
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摘要
本文利用红宝石B和红宝石A和不同类型的保持系，恢复系及其不育系杂交，构建遗传群体对红米米色遗传及其杂种优势的利用进行分析研究，主要结果有：
1．有色米色素表达位置：
分别挑选100粒白米、红米和黑米于21℃条件下在水中浸泡两天。两天后，在试管中能看到：白米溶液呈五色，红米溶液呈橘红色，黑米溶液呈紫黑色。将浸泡后的米粒徒手切片放在电子显微镜下观察，发现有色米色素都着生在种皮和果皮中，种皮颜色比果皮颜色深，而且不同的细胞其颜色深浅不一致。
2．米色基因遗传分析及其基因定位：
将珍汕97B、Ⅱ-32B、D_(62)B、G_(46)B分别和特种稻红宝石B做正反交，F1(对于果皮和种皮来说是F0)谷粒剥去谷壳皆表现为红色。首次发现特种稻米色素遗传存在花粉直感效应，我们称为种皮果皮直感效应。F_2谷粒的颜色有了分离，表现为15(深红、红)：1(白色)，深红和红色间无明显的界限。可以说明红色基因为显性遗传基因，同时除了由主效基因控制之外，红色性状还受到微效基因的修饰作用，呈数量性状表现。分别剥8个组合F_2的稻谷，其分离状况及适合性X~2测验可知红色性状受到两对主效基因控制。
构建了F2分离群体，同时对F3的米色进行米色统计，选取F2中182株纯隐性植株(白米株)和397个SSR引物对米色色素基因进行了粗略定位，其中第1染色体上的RM212与目的基因紧密连锁，遗传距离是9.6cM。由于该基因首次定位，暂且命名为RRM。
3．对红宝石B弱恢复性的分析及其恢复基因的定位
为了对此红宝石B实现三系配套，回交转育了红宝石A，并对制种过程中出现的一些问题进行研究探讨，在试制的开始，在F1代几乎全不育，但是在回交一代出现了育性恢复的现象，但是随着回交代数的增加，核基因的增加，不育度又逐渐加大。那么为了测定红宝石B的核基因对不育系不育基因的表达影响情况，重新配制(珍汕97A、D62A、G46A和D702A)和红宝石B的F1、BC1和F2，并对这三代进行花粉育性调查，得出红宝石B对这几个不育系具有微效恢复基因。并发现F1的米粒是红色的，进一步证明了花粉直感效应的存在。
利用SSR分子标记对F2分离群体进行基因定位，在第7染色体上找到与主效恢复
基因紧密连锁的分子标记RM182，遗传距离是7.4CM，不属于恢复系恢复基因在第10染
色体上成族分布的形式，所以是一个比较特殊的恢复基因。
另外利用RM182，对亲本，BCI、BCZ和BC3中的不育株提取总DNA进行PCR和电泳
检测，结果认为随着回交代数的增加，其带型越接近不育系，说明了利用有性杂交，以
不育系为基础用红宝石B回交转育不育系是可行的。
4.不育基因等位性分析
不同细胞质来源的野败型不育系珍汕97A、印尼水田谷型不育系11一32A、D型不育
系D62A、G型不育系G，6A、红宝石A(来源于D62A)分别与珍汕97B、11一32B、DoZB、G，。B、
红宝石B测交，其四个组合F1花粉可育度基本为0，所以来源于这四种不同胞质的不育
系育性基因具有等位性。
5.恢复基因等位性分析
进行不育胞质的恢复基因分析，将珍汕97A、n一32A、D6zA、G扒、红宝石A分别与
Bg一639、R527、Rssl、250(eDR22/Bg403)杂交。结果可知恢复这几个不育系的恢复基因
等位。
6.红宝石A杂种优势分析
为了测定新选育的红米不育系的杂种优势，我们对红宝石A分别与Bg1639、R527、
R881、250(CDR22/Bg403)杂交一代进行考种分析，发现在每亩产量上Fl杂种显著大于
常规稻红宝石B，最大每亩能增产159.SKg，证明了红宝石A具有强的配合力和杂种优势，
具有生产利用价值。
The high quality special rice including red rice, black rice and the like has abundant nutrition and microelement and the medicinal value. So they have a potential market occupy percentage. This paper deals with the rice color genetic analysis and it's heterotic vigor utilizing. The main results are summarized as blow:
1.the location of color rice pigment in rice grain
At 21℃, the 100 red, white and black rice grains were soaked respectively in water. After two days, we could see three different colors: colorless in white rice solution, reddish orange in red rice solution and purplish red in black rice solution. Also with the electron microscope the rice pigment was found to be in the "testa and fruit-cavity of rice grain, the color in the testa was thicker than in the fruit-cavity and the thickness was different in the different the testa cells.
2.the rice red character genetic analysis and the key controlling gene mapping Zhenshan97B, II-32B, D62B, G46B were positively and negatively crossed with ruby B and the F1 rice grains were red. That indicated the rice red character genetic had the testa and fruit-cavity xenia. The rice grain color of F2 was segregative: thick red, red (15) and white (1) under the effect of the polygene. By the X2 test of the 8 F2, the red character was found controlled by the two dominant key genes.
By using the recessive white population made of 182 plants and 397 SSR primers, one pigment key gene was first found tightly linked to the RM212 on chromosome 1, and genetic distance is 9.6cM. We named this new mapped gene RRM.
3.the restoring analysis of Ruby B and the fertility-restoring gene mapping To utilize the heterotic vigor, we succeeded in breeding the Ruby A by backcrossing based on the Ruby B. We found that the Fl population all is sterile but the BC1 generate fertility restoring, and the percentage of the sterile plants rising with the backcross frequency rising at the breeding process. The pollen fertility of the (zhenshan97A, D62A, G46A and D702A)/ Ruby B Fl,and F2 ,BC1 populations examined, the results showed one main fertility-restoring gene effecting the fertility's expression by the X2 test and the formula
K=(logm-logn)/0.6021.
The controlling gene was liked to RM182 on the chromosome 7 and the genetic distance is 7.4CM. That was not the same as the usually fertility-restoring gene family location on the chromosome 10 so it was a special gene.
Otherwise, the BC1 > BC2 and BC3 sterile plant of the Ruby B were analyzed by the RM182, and the result showed that the backcross based on the Ruby B time and again could breed the new sterile lines.
4. sterile gene allelism analysis
Zhenshan97A, II-32A, D62A , G46A and Ruby A were crossed with the zhenshan97B, II-32B, D62B, G46B and Ruby B. That the all Fl pollens were almost sterile indicated the sterile genes of different kytoplasm sterile lines allelic. S.fertility- restoring gene allelism analysis
By crossing zhenshan97A, II-32A, D62A , G46A and Ruby A with Bg1639, R527, R881, 250(CDR22/Bg403), these restoring genes were found to be allelic. 6. the heterotic vigor analysis of Ruby A
To test the heterotic vigor of Ruby A, the Ruby B yield and Bg 1639s R527. R88K 250(CDR22/Bg403)XRuby A Flwere tested. The yield comparison between the Fl and Ruby B showed that Ruby A had a strong heterotic vigor and good combining ability for that the biggest F1 yield could add 159.5Kg.
1．有色米色素表达位置：
分别挑选100粒白米、红米和黑米于21℃条件下在水中浸泡两天。两天后，在试管中能看到：白米溶液呈五色，红米溶液呈橘红色，黑米溶液呈紫黑色。将浸泡后的米粒徒手切片放在电子显微镜下观察，发现有色米色素都着生在种皮和果皮中，种皮颜色比果皮颜色深，而且不同的细胞其颜色深浅不一致。
2．米色基因遗传分析及其基因定位：
将珍汕97B、Ⅱ-32B、D_(62)B、G_(46)B分别和特种稻红宝石B做正反交，F1(对于果皮和种皮来说是F0)谷粒剥去谷壳皆表现为红色。首次发现特种稻米色素遗传存在花粉直感效应，我们称为种皮果皮直感效应。F_2谷粒的颜色有了分离，表现为15(深红、红)：1(白色)，深红和红色间无明显的界限。可以说明红色基因为显性遗传基因，同时除了由主效基因控制之外，红色性状还受到微效基因的修饰作用，呈数量性状表现。分别剥8个组合F_2的稻谷，其分离状况及适合性X~2测验可知红色性状受到两对主效基因控制。
构建了F2分离群体，同时对F3的米色进行米色统计，选取F2中182株纯隐性植株(白米株)和397个SSR引物对米色色素基因进行了粗略定位，其中第1染色体上的RM212与目的基因紧密连锁，遗传距离是9.6cM。由于该基因首次定位，暂且命名为RRM。
3．对红宝石B弱恢复性的分析及其恢复基因的定位
为了对此红宝石B实现三系配套，回交转育了红宝石A，并对制种过程中出现的一些问题进行研究探讨，在试制的开始，在F1代几乎全不育，但是在回交一代出现了育性恢复的现象，但是随着回交代数的增加，核基因的增加，不育度又逐渐加大。那么为了测定红宝石B的核基因对不育系不育基因的表达影响情况，重新配制(珍汕97A、D62A、G46A和D702A)和红宝石B的F1、BC1和F2，并对这三代进行花粉育性调查，得出红宝石B对这几个不育系具有微效恢复基因。并发现F1的米粒是红色的，进一步证明了花粉直感效应的存在。
利用SSR分子标记对F2分离群体进行基因定位，在第7染色体上找到与主效恢复
基因紧密连锁的分子标记RM182，遗传距离是7.4CM，不属于恢复系恢复基因在第10染
色体上成族分布的形式，所以是一个比较特殊的恢复基因。
另外利用RM182，对亲本，BCI、BCZ和BC3中的不育株提取总DNA进行PCR和电泳
检测，结果认为随着回交代数的增加，其带型越接近不育系，说明了利用有性杂交，以
不育系为基础用红宝石B回交转育不育系是可行的。
4.不育基因等位性分析
不同细胞质来源的野败型不育系珍汕97A、印尼水田谷型不育系11一32A、D型不育
系D62A、G型不育系G，6A、红宝石A(来源于D62A)分别与珍汕97B、11一32B、DoZB、G，。B、
红宝石B测交，其四个组合F1花粉可育度基本为0，所以来源于这四种不同胞质的不育
系育性基因具有等位性。
5.恢复基因等位性分析
进行不育胞质的恢复基因分析，将珍汕97A、n一32A、D6zA、G扒、红宝石A分别与
Bg一639、R527、Rssl、250(eDR22/Bg403)杂交。结果可知恢复这几个不育系的恢复基因
等位。
6.红宝石A杂种优势分析
为了测定新选育的红米不育系的杂种优势，我们对红宝石A分别与Bg1639、R527、
R881、250(CDR22/Bg403)杂交一代进行考种分析，发现在每亩产量上Fl杂种显著大于
常规稻红宝石B，最大每亩能增产159.SKg，证明了红宝石A具有强的配合力和杂种优势，
具有生产利用价值。
The high quality special rice including red rice, black rice and the like has abundant nutrition and microelement and the medicinal value. So they have a potential market occupy percentage. This paper deals with the rice color genetic analysis and it's heterotic vigor utilizing. The main results are summarized as blow:
1.the location of color rice pigment in rice grain
At 21℃, the 100 red, white and black rice grains were soaked respectively in water. After two days, we could see three different colors: colorless in white rice solution, reddish orange in red rice solution and purplish red in black rice solution. Also with the electron microscope the rice pigment was found to be in the "testa and fruit-cavity of rice grain, the color in the testa was thicker than in the fruit-cavity and the thickness was different in the different the testa cells.
2.the rice red character genetic analysis and the key controlling gene mapping Zhenshan97B, II-32B, D62B, G46B were positively and negatively crossed with ruby B and the F1 rice grains were red. That indicated the rice red character genetic had the testa and fruit-cavity xenia. The rice grain color of F2 was segregative: thick red, red (15) and white (1) under the effect of the polygene. By the X2 test of the 8 F2, the red character was found controlled by the two dominant key genes.
By using the recessive white population made of 182 plants and 397 SSR primers, one pigment key gene was first found tightly linked to the RM212 on chromosome 1, and genetic distance is 9.6cM. We named this new mapped gene RRM.
3.the restoring analysis of Ruby B and the fertility-restoring gene mapping To utilize the heterotic vigor, we succeeded in breeding the Ruby A by backcrossing based on the Ruby B. We found that the Fl population all is sterile but the BC1 generate fertility restoring, and the percentage of the sterile plants rising with the backcross frequency rising at the breeding process. The pollen fertility of the (zhenshan97A, D62A, G46A and D702A)/ Ruby B Fl,and F2 ,BC1 populations examined, the results showed one main fertility-restoring gene effecting the fertility's expression by the X2 test and the formula
K=(logm-logn)/0.6021.
The controlling gene was liked to RM182 on the chromosome 7 and the genetic distance is 7.4CM. That was not the same as the usually fertility-restoring gene family location on the chromosome 10 so it was a special gene.
Otherwise, the BC1 > BC2 and BC3 sterile plant of the Ruby B were analyzed by the RM182, and the result showed that the backcross based on the Ruby B time and again could breed the new sterile lines.
4. sterile gene allelism analysis
Zhenshan97A, II-32A, D62A , G46A and Ruby A were crossed with the zhenshan97B, II-32B, D62B, G46B and Ruby B. That the all Fl pollens were almost sterile indicated the sterile genes of different kytoplasm sterile lines allelic. S.fertility- restoring gene allelism analysis
By crossing zhenshan97A, II-32A, D62A , G46A and Ruby A with Bg1639, R527, R881, 250(CDR22/Bg403), these restoring genes were found to be allelic. 6. the heterotic vigor analysis of Ruby A
To test the heterotic vigor of Ruby A, the Ruby B yield and Bg 1639s R527. R88K 250(CDR22/Bg403)XRuby A Flwere tested. The yield comparison between the Fl and Ruby B showed that Ruby A had a strong heterotic vigor and good combining ability for that the biggest F1 yield could add 159.5Kg.
引文
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