水稻显性早熟基因Ef-cd 的分离鉴定和早熟效应分析

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表 1 6 个 B5F2 和 B4F2 代株系的抽穗期和微卫星标记 RM231 的分离 Table 1 Segregation of heading dates and SSR marker RM231 in six B5F2 and B4F2 breeding lines
株系
组合和世代
抽穗期的分离（植株数）
总数 Total
不同带型 Different SSR pattern
EE EL LL
63-3
6442S-7/明恢 63 B5F2
79
60
19 0.004
20
7 11 2
14
6442S-7/MH 63 B5F2
63-5
6442S-7/明恢 63 B5F2
81
64
17 0.498
21
7 13 1
13
6442S-7/MH来自百度文库63 B5F2
860
中国农业科学
38 卷
隆和育种应用奠定基础。
1 材料与方法
1.1 植物材料 早籼不育系 6442S-7、珍汕 97A（珍汕 A）、冈
46A、D702A 和金 23A，以及中籼迟熟品系明恢 63、 蜀恢 881、蜀恢 527、明恢 86 和 9311。 1.2 Ef-cd 基因的分离、检测及近等基因系构建
摘要：Ef-cd 基因是位于水稻第 3 染色体短臂上的一个显性早熟基因。本研究以早籼核不育系 6442S-7 为 Ef-cd 基因的供体亲本，通过连续回交与自交以及分子标记辅助选择，分离了 Ef-cd 基因，分别构建了以迟熟籼稻品系 明恢 63、蜀恢 881 和蜀恢 527 为受体亲本（遗传背景）的近等基因系，并在此基础上探明 Ef-cd 基因在纯合及杂 合状态下一般可使水稻提早抽穗 11～14 d。Ef-cd 基因对促进水稻早熟与高产的有机结合，快速、高效培育出早 熟超高产新品种具有重要意义。
对 63-3、63-5、881-3、881-5、881-7 和 527-5 等 6 个被鉴定为只携带 Ef-cd 单基因的株系，选早熟植株 连续自交，或选早熟植株继续与受体亲本回交若干代， 然后再连续自交，相应地获得了 E63-3、E63-5、E881-3、 E881-5、E881-7 和 E527-5 等 6 个遗传稳定的早熟株 系群（近等基因系）。分别种植这些早熟株系群及其原 始受体亲本明恢 63、蜀恢 881 和蜀恢 527，结果表明，
关键词：水稻；生育期；早熟性；显性早熟基因；基因效应
Isolation, Identification and Earliness Effect Analysis of Rice Dominant Earliness Gene Ef-cd
DENG Xiao-jian1,2, WANG Ping-rong1, LI Xiu-lan1, DONG Chun-lin1, YANG Zhi-rong 2
收稿日期：2004-07-30 基金项目：国家自然科学基金资助（30070469） 作者简介：邓晓建（1962-），男，湖南邵阳人，研究员，博士，主要从事水稻遗传育种与分子生物学方面的研究。邓晓建和杨志荣为通讯作者，Tel：
028-82745350；Fax：028-82726875；E-mail：dengxj@mail.sc.cninfo.net
2003 年在四川成都春夏季（自然长日条件）和 2002/2003 年在海南陵水冬春季（自然短日条件）分别 种植早熟近等基因系（包括原始受体亲本），每个材料 40 株。同时，将早熟近等基因系分别与不同熟期的测 交品种（早籼不育系和中籼迟熟品系）杂交，在四川 成都种植 F1 代，每个材料 20～60 株。隔日逐株观察 记载始穗期，以每株主穗抽出 1 cm 作为该株始穗的标 准，以播种到始穗的平均天数作为抽穗期。 1.4 水稻叶片 DNA 的提取和微卫星分析
图 1 6 个 B5F2 和 B4F2 代株系（组合名称见表 1）的抽穗期分布 Fig.1 Distribution of heading dates in six B5F2 and B4F2 breeding lines (Combination name is as Table 1)
5期
邓晓建等：水稻显性早熟基因 Ef-cd 的分离鉴定和早熟效应分析
1998～2002 年在四川成都和海南陵水以 6442S-7 为早熟基因供体亲本，明恢 63、蜀恢 881 和蜀恢 527 为受体亲本，进行杂交、连续回交和自交。在自交分 离世代，对早熟与迟熟植株数呈 3∶1 分离的株系，分 单株取叶片提取 DNA，用与 Ef-cd 基因连锁的微卫星 标记 RM231 进行检测，鉴定该株系中显性早熟基因 是否为 Ef-cd 基因。对鉴定为 Ef-cd 基因的株系，选早 熟植株连续自交，或选早熟植株继续与受体亲本回交 若干代，然后再连续自交，直至获得整齐一致的早熟 近等基因系。 1.3 早熟效应观察
水稻的早熟性一般由隐性主基因和/或微效多基 因控制，显性早熟基因报道较少。Tsai 首先在粳稻上 发现显性早熟基因 Ef-1，它位于第 10 染色体，可使水 稻抽穗期提早 10 d 左右[1~3]。Sato 等人在粳稻上发现
显性早熟基因 Ef-x，它位于第 2 染色体，该基因本身 的早熟效应较小且对温度敏感，但与 Ef-1 基因结合、 共同起作用时早熟效应显著增加且对温度不敏感[4]。 邓晓建等人首次发现早籼核不育系 6442S-7 具有完全 显性早熟特性，该特性由 2 对显性早熟基因控制，并 利用 AFLP、RAPD、SSR 和 RFLP 等 4 种分子标记将 其中的 1 对显性早熟基因 Ef-cd 定位于第 3 染色体短 臂，与微卫星标记 RM231 的遗传距离为 6.7 cM[5,6]。 本研究通过连续回交与自交以及分子标记辅助选择， 分离了 Ef-cd 基因，构建了近等基因系，并在此基础 上分析了该基因的早熟效应，以期为该基因的分子克
80
58
22 0.150
18
6 11 1
21
6442S-7/SH 881 B4F2
527-5
6442S-7/蜀恢 527 B4F2
80
63
17 0.417
22
6 15 1
15
6442S-7/SH527 B4F2 EE. 早熟亲本 6442S-7 的带型；LL. 迟熟亲本明恢 63、蜀恢 881 或蜀恢 527 的带型；EL. 早熟与迟熟亲本的杂合带型
微卫星标记 RM231 的分离(植株数)
Breeding
Combination and
Segregation of heading date (No. of plants)
Segregation of SSR marker RM231 (No. of plants)
line
generation
检测的早熟植株
水稻叶片 DNA 提取参照 McCouch 等人的方法[7]。
微卫星分析按 Panaud 等人和 Chen 等人的方法[8,9]，扩 增产物用 3.0%～3.5%琼脂糖凝胶电泳。
2 结果与分析
2.1 Ef-cd 基因的分离与鉴定 将早熟基因供体亲本 6442S-7 与受体亲本明恢
63、蜀恢 881 和蜀恢 527 进行杂交、连续回交和自交， 对 B5F2 和 B4F2 等自交分离群体的抽穗期进行逐株调 查，并对早熟与迟熟植株数呈 3∶1 分离的株系，用 Ef-cd 基因的连锁标记 RM231 进行检测，结果有 63-3、 63-5、881-3、881-5、881-7 和 527-5 等 6 个株系（分 离群体）的显性早熟基因为 Ef-cd 单基因，其特征是 （图 1，表 1）：（1）抽穗期呈典型的双峰分布，峰谷 十分明显；（2）早熟与迟熟植株分离比，经 χ2 测验符 合 3∶1；（3）RM231 带型与抽穗期的早或迟呈现明 显的共分离。此外，也检测到一些呈 3∶1 分离的株系， 其 RM231 带型无分离，早熟和迟熟植株都是迟熟亲 本（受体亲本）的带型，表明这些株系在多次回交过 程中早熟亲本 6442S-7 的带型已发生交换。对这些株 系，用 RM231 不能鉴别其显性早熟基因是 Ef-cd 基因 还是 6442S-7 的另一个显性早熟基因。 2.2 Ef-cd 基因的早熟效应分析
(1 Rice Research Institute, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130; 2 College of Life Sciences, Sichuan University, Chengdu 610064 )
Abstract: Ef-cd gene is a dominant earliness gene located on the short arm of rice chromosome 3. In this paper, through continuous backcross, self-pollination and molecular marker assisted selection, individual Ef-cd gene was isolated and nearly isogenic early-maturing lines were constructed by using a genic male-sterile and early-maturing indica line 6442S-7 as donor, and late-maturing indica lines Minghui 63 (MH 63), Shuhui 881 (SH 881) and Shuhui 527 (SH 527) as recipients (genetic background), respectively. Further, it was found out that Ef-cd gene could generally advance rice to head 11-14 days earlier. So, it is considered that Ef-cd gene has an important role in rapid developing early-maturing and super high-yielding rice varieties.
0
3 11
0
1 12
0
0 15
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4 12
0
7 14
0
4 11
EE. SSR pattern of early heading parent 6442S-7; LL: SSR pattern of late heading parent MH 63, SH 881 or SH 527; EL. Hybrid pattern of early and late
中国农业科学 2005,38(5):859-864 Scientia Agricultura Sinica
水稻显性早熟基因 Ef-cd 的分离鉴定和早熟效应分析
邓晓建 1,2，王平荣 1，李秀兰 1，董春林 1，杨志荣 2
（1 四川农业大学水稻研究所，成都 611130；2 四川大学生命科学学院，成都 610064）
Key words: Rice; Growth season; Earliness; Dominant earliness gene; Gene effect
中国及世界稻作分布十分广泛，生态条件复杂， 耕作制度多种多样，各地对品种生育期的要求不同。 另一方面，不少研究和实践表明，随着品种生育期的 缩短，水稻生物学产量和经济产量可能降低，但并非 呈线性关系。因此，培育优良早熟品种，可满足许多 生态地区和生产季节的需要，并获得高产稳产，这对 水稻生产具有十分重要的意义。
检测的迟熟植株
总数 Total
早熟 Early heading
迟熟 Late heading
χ2 (3∶1)
Early heading plants detected
总数 Total
不同带型 Different SSR pattern
EE EL LL
Late heading plants detected
881-3
6442S-7/蜀恢 881 B5F2
81
63
18 0.202
21
8 13 0
15
6442S-7/SH 881 B5F2
881-5
6442S-7/蜀恢 881 B5F2
80
62
18 0.150
23
4 17 2
16
6442S-7/SH 881 B5F2
881-7
6442S-7/蜀恢 881 B4F2