水稻无花粉型温敏核不育性的分子基础研究

不育性稳定性是光温敏核不育水稻生产利用的关键。我们前期研究表明，在低于不育临界温度时，无花粉型不育系比典败型不育系能够耐受较长的低温持续时间，即对短期低温的耐受度较强，因此低不育临界温度的无花粉型不育系在生产上具有较广阔的利用前景。目前我们已将自行培育的由籼黄占自然突变而来的具有稳定不育性的无花粉型温敏核不育系籼S的不育基因精细定位，经等位性分析发现多个不同来源的无花粉型不育系的不育基因等位。本项目在此基础上，将开展如下研究：（1）利用籼S对无花粉型温敏核不育基因进行克隆和功能分析；（2）利用不育基因等位而不育临界温度有差异的无花粉型不育系籼S和安农S进行不育临界温度的QTL定位和互作分析；（3）利用不育临界温度相同而不育性低温耐受度不同的无花粉型不育系籼S和典败型不育系培矮64S进行不育性低温耐受度的QTL定位和互作分析。目的是为了明确实用无花粉型温敏核不育水稻不育性稳定的分子基础。

无花粉型光温敏核不育水稻是一类比目前生产上广泛利用的典败型光温敏核不育水稻败育更加彻底的种质资源。在不育临界温度相同时，无花粉型不育系比典败型不育系对短期低温的耐受度强，因此低不育临界温度的无花粉型不育系在生产上具有较广阔的利用前景，其稳定的不育性可以降低异常低温引起不育系育性波动而导致的制种失败风险。但是目前关于这类种质不育性稳定的分子机理尚不清楚。为此，本项目对无花粉型温敏核不育性展开研究，主要研究结果如下：（1）在对无花粉型温敏核不育系籼S不育基因tmsX精细定位的基础上，通过tmsX所在染色体区间的基因预测和序列比对，初步确定tmsX是RNaseZ基因，该基因在第71个碱基位置由C到A的变化导致了终止密码子TAG的提早产生和翻译提前终止。其它不同来源的无花粉型温敏核不育系安农S、N28S、Q523S、Q524S、Q527S有相同的单碱基突变。有报道表明安农S的不育基因tms5是RNaseZS1基因，其功能缺失使得高温下UbL40 mRNA过度积累，从而引起花粉不育；（2）利用“籼S×安农S”的F2群体和SSR标记技术，定位了1个控制不育临界温度的QTL，位于第1染色体的标记RM237和RM297之间。基于分子标记的位置信息可知，该QTL与已定位在第1染色体上的光温敏核不育基因不等位；（3）利用“N727S×N38S”的F2群体和SSR标记技术，定位了3个控制低温敏感度的QTL，分别位于水稻第1染色体的PSM12与RM583之间、水稻第4染色体的PSM194与RM273之间和RM273与PSM103之间。基于分子标记的位置信息可知，3个控制育性可转换性的QTL与已定位的光温敏核不育水稻育性相关基因不等位。这些研究结果将为无花粉型温敏核不育性分子机理的全面阐明和育种应用提供依据。