9311與日本晴間一個(gè)雜種不育基因的鑒定與定位

張宏根張麗佳孫一標(biāo) 司 華 劉巧泉 湯述翥顧銘洪揚(yáng)州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育點(diǎn) / 糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心 / 教育部植物功能基因組學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇揚(yáng)州225009

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9311與日本晴間一個(gè)雜種不育基因的鑒定與定位

張宏根**張麗佳**孫一標(biāo) 司 華 劉巧泉 湯述翥*顧銘洪
揚(yáng)州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育點(diǎn) / 糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心 / 教育部植物功能基因組學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇揚(yáng)州225009

摘 要：以克服亞種間雜種不育來充分發(fā)掘亞種間雜種優(yōu)勢是提高水稻單產(chǎn)的一條有效途徑。本研究從一套以日本晴為背景、9311為供體的染色體片段代換系中鑒定出一個(gè)系T9424，其與日本晴配置的F1植株小穗與花粉育性較雙親顯著降低，雙親間存在不親和。重測序結(jié)果表明T9424在第1、第4和第5染色體上導(dǎo)入9311片段。日本晴/T9424 F2群體內(nèi)單株基因型及育性鑒定結(jié)果表明，T9424與日本晴間雜種不育基因位于第5染色體上。利用F2群體內(nèi)790株單株將該雜種不育基因定位于第5染色體分子標(biāo)記PSM8與A14之間110 kb的物理區(qū)段內(nèi)。對(duì)日本晴/T9424 F1植株花粉與胚囊育性鑒定結(jié)果表明該雜種不育基因同時(shí)控制雌、雄配子敗育，將該基因暫命名為S39（t）。相關(guān)結(jié)果有助于加深對(duì)水稻亞種間雜種不育現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，為該基因克隆及其育種利用奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：水稻；雜種不育基因；基因定位

本研究由國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2011CB100101）和江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程項(xiàng)目資助。

This study was supported by the Key Project of Chinese National Programs for Fundamental Research and Development （2011CB100101）and the Project Funded by the Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions.

第一作者聯(lián)系方式∶ 張宏根，E-mail∶ zhg@yzu.edu.cn ；張麗佳，E-mail∶ 1255012022@qq.com

URL∶ http∶//www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160322.1600.002.html

水稻秈粳亞種間雜交較品種間雜交具有更強(qiáng)的雜種優(yōu)勢，利用秈粳亞種間雜種優(yōu)勢打破限制水稻產(chǎn)量大幅提升的瓶頸，成為育種研究者的共識(shí)。但是秈粳亞種間遺傳距離遠(yuǎn)，遺傳背景差異大，亞種間存在生殖隔離。根據(jù)發(fā)生時(shí)間可將其分為合子形成前的生殖隔離和合子形成后的生殖隔離，前者包括物理隔離（來自地理、生態(tài)、形態(tài)等因素）、物種間的生殖隔離、不同物種間的配子不兼容、精子沒有適合的酶穿透卵膜等導(dǎo)致不能形成合子的生殖隔離；后者又稱為雜交障礙，包括配子型、合子型、胚或胚囊、雜種無活、雜種不育和雜種衰敗［1-2］。造成水稻雜種不育的原因很多，包括雄配子敗育，雌配子敗育，雌、雄配子同時(shí)敗育以及其他細(xì)胞學(xué)原因，例如花藥開裂障礙、雌雄異熟、環(huán)境條件等因素對(duì)F1小穗育性的影響［3-7］。

目前，對(duì)秈粳雜種不育遺傳機(jī)理有細(xì)胞質(zhì)效應(yīng)［8］、染色體結(jié)構(gòu)差異［9］和基因控制理論［10］3種解釋，其中基因控制理論受到國內(nèi)外學(xué)者普遍支持，并定位與克隆了許多雜種不育基因，包括 S5［11］、S7［12］、S8［13］、S15［14］、S16［15］、S17［16］、S29［17］、S30［18］、S31［19］、S32［20］及S35［21］等雌配子敗育基因，Sb、Sc、Sd、Se、Sf［22-24］、S20［25］、S24［26］、S36［27］等已鑒定或定位的和Sa［28］、S27［29］、S28［29］、DPL1［30］、DPL2［30］等5個(gè)已成功克隆的雄配子敗育基因，以及S1［31-32］、S10［33］和S6［34］等控制雌、雄配子同時(shí)敗育的基因。

日本晴作為一個(gè)典型的日本粳稻品種，被廣泛用于水稻分子科學(xué)研究。9311 （揚(yáng)稻6號(hào)）是由江蘇省里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所培育的中秈品種，具強(qiáng)大的生物學(xué)優(yōu)勢、理想的株型、優(yōu)異的抗逆性、與不育系配組的高配合力，常被用于水稻育種和分子科學(xué)研究。為挖掘9311中控制產(chǎn)量、品質(zhì)等性狀的優(yōu)良等位基因，本實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了一套以日本晴為背景，9311為供體的染色體片段代換系，目前利用該套染色體片段代換系已就控制產(chǎn)量、品質(zhì)等性狀的基因開展了廣泛研究［35］。在該套染色體片段代換系中，有一系（編號(hào)為T9424）與日本晴及部分代換系配置的 F1小穗育性在多年鑒定中均表現(xiàn)為部分可育，這說明 T9424與日本晴間存在不親和，初步推測是由9311與日本晴間雜種不育基因控制。

本研究以代換系T9424重測序來明確其背景中導(dǎo)入的9311片段，在此基礎(chǔ)上利用T9424與日本晴配置 F2群體對(duì)雜種不育基因精細(xì)定位，同時(shí)通過對(duì)T9424與日本晴F1花粉和胚囊的細(xì)胞學(xué)觀察確定該雜種不育基因的作用方式，相關(guān)結(jié)果為該基因克隆及育種利用研究打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

2012年冬季在海南種植T9424與日本晴，配置日本晴/T9424 F1組合；2013年正季在揚(yáng)州種植T9424、日本晴及配置的F1（分成兩份，一份種植，一份保留到次年種植），成熟時(shí)收獲日本晴/T9424組合的F2種子；2014年正季在揚(yáng)州種植日本晴/T9424 F1及F2群體、BT型日本晴A及C418，以BT型日本晴A為母本，配置BT型日本晴A//日本晴/T9424三交群體，同時(shí)分別以BT型日本晴A、日本晴/T9424 F1為母本，人工剪穎后以C418為父本飽和授粉；2014年冬季在揚(yáng)州溫室種植日本晴A//日本晴/T9424三交群體。

1.2 育性鑒定

每日早晨 7∶00—9∶00，從田間每個(gè)始花植株上選取一個(gè)已抽出約 1/3的主穗或較大分蘗穗。選取每個(gè)穗子中上部枝梗3朵當(dāng)天要開放的穎花，用1% I2-KI液染色、壓片，在低倍顯微鏡下觀察花粉育性。根據(jù)花粉粒的形狀和對(duì)I2-KI液的染色反應(yīng)，將花粉劃分為典敗、圓敗、染敗和正常 4種類型。選擇分布均勻、花粉數(shù)目超過 100粒的視野，分別記錄 4類花粉的數(shù)目，并計(jì)算4類花粉的百分率。

抽穗期間，每日上午 7∶00—9∶00，選取尚未開花的小穗套袋，每袋2穗，20 d后，剔除折斷或自交袋破損的穗子，同時(shí)選擇單株中較大的兩穗考查自然小穗育性，調(diào)查單株的套袋小穗育性與自然小穗育性。對(duì)親本及F1群體各考查5株。采用子房整體透明法觀察水稻胚囊［36］以鑒定F1雌配子育性。

1.3 DNA提取與分子標(biāo)記分析

采用 CTAB法［37］提取水稻基因組 DNA。普通PCR體系含模板DNA 1.0 μL、10×PCR的緩沖液2.0 μL、25 mmol L-1的MgCl22.0 μL、2 mmol L-1的dNTP 2.0 μL、0.3 μmol L-1的引物2.0 μL、Taq酶0.5 U，加ddH2O補(bǔ)足20 μL。PCR擴(kuò)增條件為95℃預(yù)變性5 min，94℃變性40 s，55℃退火40 s （溫度因引物不同而異），72℃延伸40 s （不同長度的預(yù)期產(chǎn)物按1 kb min-1調(diào)整延伸時(shí)間），擴(kuò)增32個(gè)循環(huán)；72℃延伸10 min，18℃保溫。PCR產(chǎn)物經(jīng)3%瓊脂糖凝膠電泳，溴化乙錠染色后在UVP Bioimaging-Systems凝膠成像儀上成像。根據(jù)分子標(biāo)記檢測的結(jié)果，具有日本晴帶型的個(gè)體賦值1，具有9311帶型的個(gè)體賦值3，具有雙親帶型（雜合帶）的個(gè)體賦值2。

SSR引物的信息來自Gramene網(wǎng)站（http∶//www. gramene.org/）。DNA聚合酶、普通PCR試劑購自上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司，引物由上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司和上海捷瑞生物工程有限公司合成。

1.4 染色體片段代換系重測序

由深圳華大基因科技服務(wù)有限公司完成。

1.5 統(tǒng)計(jì)方法與數(shù)據(jù)分析

利用 SPSS 19.0完成數(shù)據(jù)多重比較。利用Mapmaker 3.0作圖軟件進(jìn)行基因位點(diǎn)與標(biāo)記間連鎖分析，并用 Kosambi函數(shù)將重組率轉(zhuǎn)化為遺傳距離（cM）。在Microsoft Excel 2013中處理其他數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 親本及日本晴/T9424 F1的農(nóng)藝性狀及育性鑒定

2014年正季，分別調(diào)查代換系 T9424、日本晴及日本晴/T9424 F1植株抽穗期、株高、花粉育性和自然小穗育性。

表1 雙親及F1抽穗期、株高、花粉育性與小穗育性Table 1 Heading stage，plant height，pollen and spikelet fertility of the parents and F1

由表1可知，日本晴、T9424和日本晴/T9424 F1抽穗期相同，但雙親與 F1株高、花粉育性和自然小穗育性均有顯著差異，日本晴/T9424 F1的花粉育性和自然小穗育性較雙親顯著降低，敗育花粉以圓敗為主（圖1）。

2.2 代換系T9424的重測序

T9424為日本晴背景代換系，為明確該代換系中導(dǎo)入的 9311片段，2013年冬季，溫室發(fā)苗提取DNA后交由深圳華大基因科技服務(wù)有限公司重測序，結(jié)果如圖2所示。

重測序結(jié)果表明，代換系 T9424在日本晴核背景中共導(dǎo)入 3個(gè) 9311片段，分別位于第 1染色體35 532 181 ～ 40 686 256 bp、第4染色體557 914 ～ 3 601 565 bp和第5染色體1 ～ 5 791 607 bp之間。根據(jù)Gramene （http∶//www.gramene.org/）網(wǎng)站提供的SSR序列信息及本實(shí)驗(yàn)室已有的分子標(biāo)記信息，在第1、第4和第5染色體相應(yīng)區(qū)段內(nèi)分別合成35、3 和15對(duì)標(biāo)記，獲得15、2和3對(duì)9311與日本晴間具有多態(tài)的標(biāo)記。選用第 1染色體上的標(biāo)記RM1361、第4染色體上的標(biāo)記STS4-7.1和第5染色體上的標(biāo)記RM1200對(duì)9311、日本晴和T9424進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示這3個(gè)標(biāo)記在T9424的擴(kuò)增條帶與9311一致，標(biāo)記檢測結(jié)果與重測序結(jié)果相吻合。由于代換系T9424在第1染色體上導(dǎo)入片段中包含sd1基因，代換系 T9424株高顯著降低，日本晴/ T9424 F1株高則表現(xiàn)為雙親中間型（圖1-A）。

圖1 雙親及F1的植株和花粉Fig. 1 Plant and pollen grains phenotype of the parents and F1

圖2 T9424的全基因組重測序Fig. 2 Whole genome re-sequencing of T9424

2.3 9311與日本晴間雜種不育基因的初步定位

2014年正季，在揚(yáng)州種植日本晴/T9424 F2群體790株。利用RM1361、STS4-7.1和RM1200三對(duì)標(biāo)記對(duì)該群體內(nèi)單株進(jìn)行檢測，結(jié)果如表2所示。

表2 目標(biāo)標(biāo)記在日本晴/T9424 F2群體中分離情況Table 2 Segregation of the target markers in Nipponbare/T9424 F2Population

由表 2可知，群體內(nèi)單株在標(biāo)記 RM1361及RM1200處基因型均偏離 1∶2∶1的分離比（χ2= 31.92，111.11 ＞ χ20.05，2= 5.99），在STS4-7.1處的基因型符合1∶2∶1的分離比（χ2= 4.02 ＜ χ20.05，2= 5.99）。根據(jù)檢測結(jié)果，初步推測該雜種不育基因可能位于第1和第5染色體上。

從理論上講，日本晴/T9424 F2群體內(nèi)單株在標(biāo)記RM1361、STS4-7.1及RM1200處應(yīng)包含27種基因型。本研究中，在日本晴/T9424 F2群體內(nèi)790株植株中共檢測出 26種，相同基因型單株最少 6株，最多98株。計(jì)算相同基因型單株的平均自然小穗育性，以RM1361、STS4-7.1及RM1200標(biāo)記處基因型分別統(tǒng)計(jì)，26種基因型植株自然小穗育性與RM1361、STS4-7.1及RM1200位點(diǎn)上基因型的關(guān)系如圖3所示。

由圖3可見，在標(biāo)記 RM1361和 STS4-7.1處，植株基因型與小穗育性間沒有規(guī)律（圖3-A，B）；在標(biāo)記RM1200處，當(dāng)植株為純合基因型時(shí)，自然小穗育性表現(xiàn)正常，與親本日本晴、T9424相當(dāng)，當(dāng)植株為雜合基因型時(shí)，其自然小穗育性與日本晴/T9424 F1植株育性相仿（60%左右），較基因型純合單株育性明顯偏低（圖3-C），據(jù)此初步將該雜種不育基因定位于第5染色體，與標(biāo)記RM1200連鎖。已有研究表明，在此定位區(qū)段內(nèi)，報(bào)道過多個(gè)雜種不育基因，包括李文濤等［38］定位的S-b，Takahiko等［39］定位的S24，Wang等［40］定位的f5-Du，Zhao等［19］定位的雌配子敗育基因S31。與這些基因不同的是，本研究雜種不育基因能夠同時(shí)影響花粉育性與小穗育性，因此將該雜種不育基因暫命名為S39（t）。

2.4 S39（t）的精細(xì)定位

在標(biāo)記 RM1200所在的染色體區(qū)段上，結(jié)合Gramene網(wǎng)站上（http∶//www.gramene.org/）提供的SSR序列信息合成17對(duì)SSR標(biāo)記、5對(duì)S-b基因的定位標(biāo)記［38］及根據(jù)9311、日本晴之間序列差異設(shè)計(jì)的9對(duì)STS標(biāo)記，在T9424與日本晴間進(jìn)行多態(tài)性分析，其中 3對(duì) S-b基因定位標(biāo)記 PSM8、A14、PSM202和2對(duì)STS標(biāo)記STS5-3、X7等5對(duì)標(biāo)記有多態(tài)。STS5-3引物序列為F∶ 5′-TTGGACAGAGGG AGTAGA-3′，R∶ 5′-TCAGAAATGCAGAACAATA-3′；X7引物序列為F∶ 5′-CAAGTCTCGTATCAAACAG C-3′，R∶ 5′-ATTACTTGGTTGGTTGAAAA-3′。

選取標(biāo)記X7對(duì)日本晴/T9424 F2群體790株單株進(jìn)行檢測，結(jié)果表明在標(biāo)記X7與RM1200之間發(fā)生交換的單株有91株，根據(jù)交換株的自然小穗育性與基因型，將S39（t）初步定位在X7與RM1200之間，其中標(biāo)記RM1200、X7處的交換株數(shù)分別為29株和62株。進(jìn)一步利用PSM8、STS5-3、A14、PSM202等多態(tài)性標(biāo)記對(duì)上述91株交換株進(jìn)行檢測，PSM8、STS5-3、A14、PSM202檢測到交換株株數(shù)分別為3、0、2、11，由此將 S39（t）定位在標(biāo)記 PSM8與 A14之間，STS5-3與該基因共分離，標(biāo)記PSM8與A14間物理距離為110 kb （圖4）。

圖3 不同基因型與小穗育性分布圖Fig. 3 Distribution of different genotypes and spikelet fertility

圖4 S39（t）基因的精細(xì)定位Fig. 4 Fine-mapping of the gene S39（t）

2.5 S39（t）作用方式分析

2012—2014年間，觀察日本晴/T9424 F1發(fā)現(xiàn)，其花粉育性超過 50%，小穗育性只有 60%左右，推測其胚囊敗育。為了驗(yàn)證該推測，一是2014年正季，以粳稻恢復(fù)系C418為父本、日本晴/T9424 F1和BT型日本晴A分別為母本配制組合，人工剪穎后（每個(gè)組合10個(gè)穗子），采用飽和授粉，9月底收取稻穗統(tǒng)計(jì)其結(jié)實(shí)率，其中日本晴/T9424 F1植株結(jié)實(shí)率為40.17%±19.79%，BT型日本晴 A 植株結(jié)實(shí)率為85.34%±6.98%；二是2014年正季，以子房整體透明法觀察20個(gè)親本胚囊及72個(gè)日本晴/T9424 F1的胚囊，其中親本20個(gè)胚囊均正常（圖5-A），日本晴/T9424 F1植株有28個(gè)敗育胚囊（圖5-B），胚囊育性61.11%，與其自然小穗育性相當(dāng)。以上結(jié)果表明日本晴/T9424 F1植株雌配子部分?jǐn)∮?/p>

圖5 T9424及日本晴/T9424 F1胚囊Fig. 5 Embryo-sac of T9424 and F1

為明確日本晴/T9424 F1植株敗育雄配子的基因型，2014年正季，以日本晴/T9424 F1為父本、BT型日本晴A為母本配置群體。10月底收雜交種，實(shí)驗(yàn)室發(fā)苗得到植株 96株，用共分離標(biāo)記STS5-3檢測植株基因型，結(jié)果顯示其中24株單株為日本晴基因型，72株單株為雜合基因型，2種基因型植株數(shù)不符合1∶1的分離比（χ2= 48 ＞ χ20.05，1= 3.84），帶有日本晴基因型的植株明顯偏少，表明日本晴/T9424 F1植株中帶有日本晴基因型的花粉部分?jǐn)∮?/p>

3 討論

雜交水稻的興起與發(fā)展極大提高了水稻單產(chǎn)，水稻亞種間雜交較品種間雜交表現(xiàn)出更為強(qiáng)大的雜種優(yōu)勢，但亞種間雜種不育限制了水稻亞種間雜種優(yōu)勢的利用，克服亞種間雜種不育來充分發(fā)掘亞種間雜種優(yōu)勢成為提高水稻單產(chǎn)的一條有效途徑。已有的研究表明，水稻雜種不育主要是由核內(nèi)雜種不育基因造成的。20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)廣親和基因S5n［41］，為亞種間雜種優(yōu)勢的利用提供了可能，但是大量的育種實(shí)踐表明 S5n不能克服所有雜種不育。因此，加強(qiáng)水稻雜種不育基因的挖掘及機(jī)制研究，可以為水稻的育種改良提供理論基礎(chǔ)，同時(shí)也有利于加深對(duì)生殖隔離現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)。本研究中，在一套以日本晴為背景，9311為供體的染色體片段代換系中鑒定出一個(gè)系 T9424，其與受體親本日本晴間存在不親和，是研究日本晴與9311亞種間雜種不育的理想材料。

水稻育性是一個(gè)復(fù)雜的性狀，易受環(huán)境影響，因此在水稻育性研究中，表型鑒定成為科研工作者首先面對(duì)的難題。采用 F2、三交群體、回交群體等初級(jí)群體時(shí)，群體內(nèi)植株育性表現(xiàn)呈連續(xù)分布，不育株與可育株鑒定存在一定困難。染色體片段代換系是通過多代回交將供體親本的少部分染色體片段導(dǎo)入受體中構(gòu)建而成，其與受體親本雜交衍生的后代遺傳背景基本一致，有利于性狀準(zhǔn)確鑒定，是QTL精細(xì)定位與克隆的理想材料［42］。本研究中，代換系T9424在日本晴核背景中僅第1、第4、第5染色體上有少部分染色體片段被9311替換，在日本晴/T9424 F2群體中，植株抽穗期等表型一致，育性分離明顯，表型鑒定準(zhǔn)確，有利于雜種不育基因的遺傳分析與基因定位。

雜種不育基因的敗育機(jī)制主要分為重復(fù)隱性基因配子體致死模式和單基因座孢子體—配子體互作模式兩種。前者又叫做雙基因座模式，認(rèn)為非等位基因的互作導(dǎo)致水稻雌、雄配子在減數(shù)分裂后期攜帶致死基因的配子體敗育。后者最早由Kitamura［43］提出，他認(rèn)為在秈粳亞種間雜交 F1出現(xiàn)的配子體不育是由一對(duì)等位基因互作導(dǎo)致的。根據(jù)日本晴/T9424 F2群體單株育性與基因型鑒定結(jié)果，明確了日本晴與 T9424間不親和由單個(gè)基因控制，該基因位于第 5染色體上，符合單基因座孢子體—配子體互作模式。利用該 F2群體將基因定位到分子標(biāo)記PSM8與A14之間110 kb的物理區(qū)段內(nèi)。在該定位區(qū)段內(nèi)，已報(bào)道了S-b［38］、S24［39］、f5-Du［40］3個(gè)雜種花粉不育基因及雌配子敗育基因 S31［19］，但相關(guān)基因未被克隆。根據(jù)基因定位結(jié)果，推測這3個(gè)雜種花粉不育基因可能為同一基因。本研究中發(fā)現(xiàn)的雜種不育基因能夠同時(shí)影響雌、雄配子的育性，與上述該定位區(qū)段內(nèi)雜種不育基因的表現(xiàn)均不相同，因此將該雜種不育基因暫命名為S39（t）。S39（t）可能是一個(gè)新的雜種不育基因，不同水稻材料在 S39（t）位點(diǎn)上具有不同復(fù)等位基因，不同復(fù)等位基因互作效應(yīng)不同，如引起雌配子敗育的S31，引起雄配子敗育的Sb；也可能是9311在S39（t）定位區(qū)段內(nèi)同時(shí)存在緊密連鎖的雌配子雜種不育基因 S31和雄配子雜種不育基因 Sb，從而使得雜種雌、雄配子同時(shí)敗育，相關(guān)問題有待進(jìn)一步研究探明。

4 結(jié)論

從一套以日本晴為背景，9311為供體的染色體片段代換系中鑒定出一個(gè)系 T9424，其與日本晴配置的 F1植株小穗與花粉育性較雙親顯著降低，雙親間存在不親和，受1對(duì)雜種不育基因S39（t）控制。利用日本晴/T9424 F2群體內(nèi)790株單株將S39（t）定位于第5染色體分子標(biāo)記PSM8與A14之間110 kb的物理區(qū)段內(nèi)，該雜種不育基因同時(shí)控制雌、雄配子敗育，帶有日本晴基因型的雄配子部分?jǐn)∮?/p>

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Identification and Mapping of a Hybrid Sterility Gene between 9311 and Nipponbare

ZHANG Hong-Gen**，ZHANG Li-Jia**，SUN Yi-Biao，SI Hua，LIU Qiao-Quan，TANG Shu-Zhu*，and GU Ming-Hong
Jiangsu Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology / Co-Innovation Center for Modern Production Technology of Grain Crops / Key Laboratory of Plant Functional Genomics of the Ministry of Education，Yangzhou University，Yangzhou 225009，China

Abstract：Exploitation of subspecific heterosis is an effective method to improve rice yield by overcoming hybrid sterility between subspecies. In this study，F(xiàn)1plants of the cross between Nipponbare and T9424，a line from a set of chromosome segment substitution lines with Nipponbare background as recipient and 9311 as donor，showed the decreasing spikelet and pollen fertility compared with the two parents，indicating that there was the incompatibility between the parents. Three substituted chromosome segments on chromosome 1，4，and 5，respectively，were identified by whole genome re-sequencing of T9424. Analysis of the genotypes and spikelet fertility of plants in Nipponbare/T9424 F2population indicated that hybrid sterility gene between T9424 and Nipponbare was located on chromosome 5. A total of 790 plants were then used for mapping the hybrid sterility gene，and the target gene was mapped to a candidate region with the physical distance of 110 kb between PSM8 and A14 on chromosome 5. The hybrid sterility gene，named S39（t） temporarily，controlled partial abortion of both pollen grains and embryo-sac of Nipponbare/T9424 F1plants. These results are useful for deepening understanding of the phenomenon of hybrid sterility，and lay the groundwork for the gene cloning and its use in breeding.

Keywords：Rice；Hybrid sterility gene；Gene mapping

DOI：10.3724/SP.J.1006.2016.00787

*通訊作者（

Corresponding author）∶ 湯述翥，E-mail∶ sztang@yzu.edu.cn**同等貢獻(xiàn)（Contributed equally to this work）

收稿日期Received（）∶ 2015-12-08；Accepted（接受日期）∶ 2016-03-14；Published online（網(wǎng)絡(luò)出版日期）∶ 2016-03-22.