全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(10): 1865−1868 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

基金项目: 福建省重大科技项目(2001Z007); 教育部科学技术研究重点项目(205097)
作者简介: 黄显波(1964–), 男, 副研究员, 从事水稻遗传育种研究。E-mail: huangxb_2000@163.com
*
通讯作者(Corresponding author): 田志宏。Tel: 0716-8066858; E-mail: zhtian@yangtzeu.edu.cn
Received(收稿日期): 2008-03-13; Accepted(接受日期): 2008-06-12.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.01865
水稻三明显性核不育基因的初步鉴定
黄显波1 田志宏2,* 邓则勤1 郑家团3 林成豹1 唐江霞1
(1 福建省三明市农业科学研究所, 福建沙县 365509; 2 长江大学生命科学学院, 湖北荆州 434025; 3 福建省农业科学院水稻研究所,
福建福州 350019)
摘 要: 2001年在福建省尤溪县西城镇凤元村进行两系核不育系育性鉴定时, 在SE21S/Basmati 370组合编号为S221
的 800 多株F2代分离群体中发现 1 株与其他不育株的花粉败育形态不同的植株。经测交、回交、姐妹交的后代育性
分离调查, 不育株与可育株呈 1︰1分离, 以不育株为母本与普通品种配制杂交组合, 其后代育性呈 1︰1分离, 可育
株后代分离不出不育株, 表明S221不育性受核内 1对显性不育基因控制。
关键词: 水稻; 显性雄性核不育基因; 无花粉型
Preliminary Identification of a Novel Sanming Dominant Male Sterile
Gene in Rice (Oryza sativa L.)
HUANG Xian-Bo1, TIAN Zhi-Hong2,*, DENG Ze-Qin1, ZHENG Jia-Tuan3, LIN Cheng-Bao1, and TANG
Jiang-Xia1
(1 Sanming Institute of Agricultural Sciences, Shaxian 365509, Fujian; 2 College of Life Sciences, Yangtze University, Jingzhou 434025, Hubei; 3 Rice
Institute, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350019, Fujian, China)
Abstract: In the studies on the fertility in Fengyuan village, Xicheng town, Youxi county, Fujian province in 2001, a special
sterile plant was found in the F2 populations of No. S221 from combination SE21S/Basmati 370. Its pollen abortion type was dif-
ferent from others. From the studies of test-crossing, back-crosses and sib-crossing, sterile and fertile plants segregated in a 1:1
ratio in the descendant populations. When the sterile plant was used as female parent and crossed to normal variety, sterile and
fertile plants segregated in a 1:1 ratio in the descendant populations also, and no sterile plants cound be separated from fertile
plants. All of the results proved that the male sterility of S221 is controlled by one pair of dominant male sterility gene.
Keywords: Rice (Oryza sativa L.); A dominant male sterile gene; Non-pollen type
雄性不育是植物界一种普遍存在的现象, 迄今已在
43个科的 162个属的 617种植物中发现了这一现象, 其中包
括水稻、小麦、玉米、油菜和棉花等重要大田作物[1-5]。
早在 20世纪 20年代就有关于水稻雄性不育的报道, 之后,
国内外相继发现了许多不同遗传类型的水稻雄性不育材
料, 但绝大多数为隐性核不育, 包括目前杂交水稻上广泛
应用的核质互作型雄性不育、光温敏隐性核不育以及用于
水稻轮回选择的单基因隐性核不育 , 只有极少数为显性
核不育。虽然Salaman在 1910年就报道了马铃薯雄性显性
核不育的现象, 但迄今为止, 仅在 10余种作物上发现了 23
例显性核不育材料, 其中我国发现 11例(小麦 2例, 水稻 4
例, 谷子 1例, 油菜 2例, 亚麻 1例, 大白菜 1例)。但迄今
仅报道了 4份水稻显性核不育材料, 即萍乡显性核不育材
料和四川农业大学的低温敏显性核不育等材料[6-10]。三明
市农业科学研究所于 2001 年在两系不育系育性鉴定田中
发现 1株与以往报道的显性核不育基因有明显差异, 经初
步鉴定为一新的显性核不育材料, 暂定名为“三明显性核
不 育 (Sanming Dominant Genic Male Sterile, 简 称
SMDGMS)”。
1 材料与方法
1.1 材料来源
三明市农业科学研究所于 2001年在福建省尤溪县西
城镇凤元村中海拔条件下种植两系核不育系F2代分离群
1866 作 物 学 报 第 34卷

体, 在组合来源为SE21S/Basmati 370的 800多株的F2群体
中发现 1株雄性不育株, 编号为S221, 其败育的花药形态
特别 , 在开放的颖花中 , 花丝、花药细小 , 几乎呈线型 ,
白色, 花药不开裂, 柱头白色、发达, 外露极好; 在未开
放的颖花中, 花丝和花药细小, 位于柱头下方, 小而隐蔽,
株高 90 cm左右, 茎秆中粗, 有顶芒, 白尖, 包茎, 穗长
21 cm, 粒长约 5 mm, 粒宽约 4 mm。将该株稻蔸种植于
三明市农业科学研究所试验基地, 被命名为S221不育株。
1.2 不育株花粉育性观察
每年 11月底从三明市农业科学研究所试验基地带原
始S221 不育株稻蔸到海南南繁基地, 次年 5 月初带稻蔸
回三明市农业科学研究所 , 保留其原始单株并观察其育
性是否发生变化。肉眼观察结合 1%的I2-KI溶液镜检确定
花粉育性。
1.3 不育性遗传研究
首先, 用S221 不育株与“佳辐占”、“龙特甫B”、“佳
禾早占”杂交、回交, 杂交后代得F1种子(S1F1), 选择不育
株进行回交(S2BC1, 以下顺推), 跟踪调查各世代可育株
与不育株分离比例; 其次, 选择不育株与“福伊B”、“协青
B”、“佳 801”、“明恢 62”等不同类型亲本杂交并跟踪调查
后代可育株与不育株分离比例; 第三, 在以“佳辐占”、“龙
特甫B”为轮回亲本的S4BC3中以及“明恢 62”等恢复系测
交后代中选择不育株和可育株进行姐妹交 , 调查其后代
不育株与可育株的分离比例; 第四, 混收或分单株收获其
杂交后代的可育株种子 , 种植F2代并调查不育株与可育
株的分离比例。
2 结果与分析
2.1 不育株花粉育性观察
自 2001年发现 S221不育株以来, 每年冬季带稻蔸去
海南, 翌年 4 月底从海南带回三明市农业科学研究所, 经
5 年观察, 均未发现高温和低温可育现象, 花药败育形态
保持原状不变, 花粉育性镜检未发现典败、圆败或成熟花
粉粒, 不育株套袋自交不结实。2005—2006年, 在海南和
三明种植 S221 不育株与萍乡显性核不育株, 进行不育株
比较, 未发现 S221 不育株高温和低温可育现象, 其花药
形态未发生变化 , 而萍乡显性核不育则表现在高温条件
下正常开花散粉 , 能自交结实 , 在较低温度下其花药黄
色、瘦小、不开裂, 经镜检花粉, 发现以典败为主。
2.2 S221不育株的遗传初步鉴定
S221 不育株与“佳禾早占”、“佳辐占”、“龙特甫B”
杂交F1及高世代回交后代中均分离出可育和不育两种类
型, 不育株的育性特性同原始株S221, 为无花粉型, 经χ2
测验, 其育性分离符合 1︰1(表 1)。由此可见, 控制S221
不育株的基因属于显性核基因遗传。
选择不育株与“福伊B”、“协青B”、“佳 801”、“明恢
62”等不同类型亲本杂交并跟踪调查后代可育株与不育株
分离比例, 经χ2测验, 其育性分离符合 1︰1(表 1)。
以“佳辐占”、“龙特甫B”为轮回亲本的S4BC3中以及“明
恢 62”等恢复系测交后代中选择不育株和可育株进行姐妹交,
调查其后代的不育株与可育株的分离比例, 经χ2测验, 其育
性分离符合 1︰1(表 1)。可育株自交后代育性不分离。
混收或分单株收获其杂交后代的可育株种子, 种植
F2代并调查不育株与可育株的分离比例 , 结果未发现不
育株。
3 讨论
6年的初步观察表明, S221不育株为无花粉型, 其育
性不随光照长度和温度而发生改变。S221不育株与“佳辐
占”无论是测交、回交、姐妹交(不育株×可育株), 其后代
不育株与可育株都呈 1︰1 的分离, 表明该不育株的育性
是受 1对显性核基因控制的无花粉型显性核不育, 与典败
型的萍乡显性核不育水稻和显性雄性核不育系、以典败为
主的低温敏显性核不育水稻“8987”等明显不同。在育性方
面, 也与其他的材料有着显著的区别。萍乡显性核不育水
稻在 30℃以上可育 , 低温敏显性核不育水稻“8987”在
26℃以上可育 , 而三明显性核不育水稻不受温度光照条
件影响, 无论在高温, 还是低温条件下, 都表现不育。陈
学伟等 [11]利用SSLP和RFLP标记将萍乡显性核不育基因
Ms-p定位于第 10号染色体上, 位于微卫星标记RM228和
RM258 之间, 且距离RFLP标记G2155 为 2.6 cM, 贺浩华
等[12]又将其定位于距离微卫星标记RM239 为 5.65 cM处,
Huang等 [13]进一步根据Ms-p的定位结果 , 发现微卫星标
记RM171和RM6745位于Ms-p的两侧, 距离分别为 0.3 cM
和 3.0 cM, 将Ms-p界定在约 730 kb的范围内, 并构建了
Ms-p的电子重叠群, 同时将显性上位恢复基因Rfe定位在
水稻第 10 染色体的RM311 和RM3152 一侧, 遗传距离分
别为 7.9 cM和 3.6 cM。李仕贵等[14]将低温敏水稻“8987”
显性核不育基因TMS定位于第 6染色体上, 位于微卫星标
记RM50 和RELP标记C235 之间, 距离RM50 为 12.9 cM,
C235为 6.4 cM。Jiang等[15]证实水稻无花粉的Osnop基因
控制雄配子发育, Luo等[16]研究表明水稻花药特异性RTS
基因的表达与育性有关。目前我们正在进行三明显性核不
育水稻的基因定位及差显表达研究 , 以探明其不育发生
的机制。
三明显性核不育在水稻遗传育种上有着较好利用前
景。其一, 可利用显性核不育基因表达的特点, 导入抗稻
瘟病、白叶枯病、白背飞虱等多种基因, 建立水稻抗病虫
基因库; 其二, 可利用显性核不育基因作为遗传载体与分
子标记辅助育种技术相结合, 在导入目标基因过程中利
用显性核不育基因优点, 建立有效、便捷的分子育种体系;
其三, 借鉴太谷核不育小麦利用研究的成功经验, 建立高
第 10期 黄显波等: 水稻三明显性核不育基因的初步鉴定 1867


表 1 S221不育株的育性遗传分析
Table 1 Genetic analysis of male sterility of S221
组合
Combination
总株数
No. of
plants
不育株数
No. of sterile
plants
可育株数
No. of fertile
plants
期望分离比例
Expected ratio
of segregation
χ2
S1F1/佳禾早占 S1F1/Jiahezaozhan 25 11 14 1 ׃1 0.160
S2BC1 37 17 20 1 ׃1 0.108
S3BC2 178 87 91 1 ׃1 0.337
S221不育株/佳禾早占
S221 sterile plants/
Jiahezaozhan
S4BC3 30 16 14 1 ׃1 0.033

S1F1/佳辐占 S1F1/Jiafuzhan 28 15 13 1 ׃1 0.357
S2BC1 93 44 49 1 ׃1 0.172
S3BC2 178 87 91 1 ׃1 0.051
S4BC3 30 16 14 1 ׃1 0.033
S221不育株/佳辐占
S221 sterile plants/Jiafuzhan
S5BC4 143 66 77 1 ׃1 0.699

S1F1/龙特甫B S1F1/Longtefu B 82 41 41 1 ׃1 0.012
S2BC1 47 23 24 1 ׃1 0
S3BC2 200 96 104 1 ׃1 0.245
S221不育株/龙特甫 B
S221 sterile plants/Longtefu
B
S4BC3 62 32 30 1 ׃1 0.016

S3BC2(佳辐占)/福伊B(保持系)
S3BC2 (Jiafuzhan)/Fuyi B (maintainer line)
166 81 85 1 ׃1 0.054
S3BC2(佳辐占)/协青B(保持系)
S3BC2 (Jiafuzhan)/Xieqing B (maintainer line)
397 208 189 1 ׃1 0.816
S3BC2(佳辐占)/佳 801(常规早籼)
S3BC2 (Jiafuzhan)/Jia 801 (conventional early
Indica rice)
44 19 25 1 ׃1 0.568
S3BC2(佳辐占)/HC501(保持系)
S3BC2 (Jiafuzhan)/HC501 (maintainer line)
194 99 95 1 ׃1 0.046
S3BC2(佳辐占)/明恢 62(恢复系)
S3BC2 (Jiafuzhan)/Minghui 62 (restoring line)
157 78 79 1 ׃1 0
S3BC2(佳辐占)/乐恢 188(恢复系)
S3BC2 (Jiafuzhan)/Lehui 188 (restoring line)
16 8 8 1 ׃1 0.063
S3BC2(佳辐占)/多系 1号(恢复系)
S3BC2 (Jiafuzhan)/Duoxi 1 (restoring line)
13 5 7 1 ׃1 0.308
S3BC2(佳辐占)不育株与其
他品种测交一代
The test-crossing F1 of
sterile plants from S3BC2
(Jiafuzhan) with other lines
S3BC2(佳辐占)/R118(恢复系)
S3BC2 (Jiafuzhan)/R118 (restoring line)
37 16 21 1 ׃1 0.432

S4BC3不育/可育(佳辐占)
S4BC3 (sterile)/fertile (Jiafuzhan)
43 21 22 1 ׃1 0
S4BC3不育/可育(龙特甫B)
S4BC3 (sterile)/fertile (Longtefu B)
36 18 18 1 ׃1 0.028
BC3不育株与可育株姐妹
交一代
The sib-crossing F1 of ster-
ile and fertile from BC3
S221(不育)/明恢 62(恢复系)
S221 (sterile)/Minghui 62 (restoring line)
392 203 189 1 ׃1 0.431
χ20.05,1 = 3.84

效轮回选择育种新体系, 提高水稻新品种的抗性、品质、
产量水平。
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