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摘要 为了更好地发挥水稻广亲和基因S5-n在水稻育种中的作用，本研究分析了S5-n在264份水稻核心种质中的分布情况。结果表明，共检测到含有S5-n基因的材料26份，检出频率9.8%。其中，国内材料10份，国外材料16份。含有S5-n基因的26份材料中籼稻、粳稻各为13份。S5-n基因在核心种质资源中的分布没有表现出籼、粳偏好。
关键词 水稻；广亲和基因S5-n；水稻核心种质资源；分布
中图分类号 S511 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）21-0033-01
水稻是重要的粮食作物，我国有半数以上的人口以稻米为主食。籼粳远缘杂交具有较强的杂种优势，在杂交稻育种中发挥着重要作用。但是籼粳远缘杂交往往存在育性障碍，杂交结实率低，限制了籼粳杂种优势的利用。S5-n是控制水稻亚种间杂种育性的广亲和基因，杨 杰等[1]根据等位基因序列设计并开发了相关的功能标记，通过鉴定水稻材料中的S5-n基因可以大幅提高籼粳杂种优势的利用效率。胡標林等[2]认为，水稻核心种质资源中含有丰富的遗传变异，对水稻核心种质资源材料的利用可以改变目前育种中由于骨干亲本相同、遗传基础狭窄造成的抗性下降、产量水平难以突破的问题。明确S5-n基因在水稻核心种质资源中的分布，可以有效提高核心种质资源在籼粳杂种优势利用中的效率，更好地发挥水稻核心种质资源在水稻育种的作用[3-5]。
1 材料与方法
1.1 供试材料
水稻核心种质资源共264份（籼稻141份，粳稻123份），由本课题组2016年夏季种植于湖北省农业科学院粮食作物研究所武汉南湖试验基地。其中，包括国内材料175份、国外材料89份。国外材料分别为亚洲54份、大洋洲10份、欧洲9份、非洲8份、美洲8份。
广亲和基因S5-n功能性标记S5136引物由武汉昆泰锐生物科技有限公司合成，其引物序列为S5136-F：5′-ATCA ACCCATTTCCTTTCCT-3′；S5136-R：5′-ATACGCTCGATCGG ATTAAC-3′。含有S5-n的材料可以扩增出441 bp的片段，不含S5-n的材料扩增出577 bp的片段。
1.2 样品DNA提取及PCR扩增
以葉片为材料，采取CTAB法提取水稻基因组DNA（黄瑞等，2015）。PCR反应体系为15 μL，含1.5 μL 10×Buffer、1.0 μL dNTPs（2.5 mmol/L），前后引物各为0.1 μmol/L，Taq酶0.2 μL（5 U/μL），2.0 μL模板DNA（50 ng/μL），其余用ddH2O补齐；PCR反应程序：94 ℃预变性5 min；94 ℃变性30 s，50 ℃退火30 s，72 ℃延伸40 s，共35个循环；72 ℃延伸5 min，扩增产物在1.5%琼脂糖凝胶中电泳，用凝胶成像仪扫描并记录结果[6-7]。
2 结果与分析
2.1 广亲和基因S5-n在264份水稻核心种质资源中的分布
利用功能性标记S5136检测广亲和基因S5-n的分布情况，结果显示在264份水稻核心种质资源材料中有26份材料含有S5-n，该基因的携带频率为9.8%（表1）。部分扩增结果见图1。
2.2 广亲和基因S5-n在籼粳亚种间及不同地域间的分布
在264份水稻核心种质资源材料中，籼稻占53.4%，粳稻占46.6%。在26份含有S5-n的材料中，籼稻与粳稻分别占50%，没有表现出明显的亚种间偏好。26份含有S5-n的材料中有10份来源于国内，16份来源于国外。国外材料在264份水稻核心种质资源材料中占33.7%，在26份含有S5-n的材料中占61.5%，国外材料中含有S5-n的比例显著高于国内材料。含有S5-n的国内材料主要集中于湖南和云南（表2）。
3 结论与讨论
广亲和基因S5-n是控制水稻亚种间杂种育性的主效基因，确定S5-n在水稻核心种质资源中的分布对于籼粳杂种优势利用有着重要意义。本研究利用S5-n的功能性标记对水稻核心种质资源进行鉴定，发现26份材料含有S5-n，其中国外材料16份，所占比例显著高于国内材料。携带S5-n基因的国内材料主要来源于湖南和云南，与杨 杰等[1]人的结果一致。携带S5-n基因的国外材料主要来源于印度和澳大利亚。今后应加强国外种质资源材料在籼粳杂种优势中的利用。
4 参考文献
[1] 杨杰，王军，曹卿，等.水稻广亲和基因S5-n的功能标记开发及其应用[J].作物学报，2009，35（11）：2000-2007.
[2] 胡标林，万勇，李霞，等.水稻核心种质表型遗传多样性分析及综合评价[J].作物学报，2012，38（5）：829-839.
[3] 夏士健，张启军，杨杰，等.水稻不育系的广亲和基因检测及籼粳型分析[C]//第1届中国杂交水稻大会论文集，2010：112-117.
[4] 张爱伟，杨杰，夏士健，等.利用广亲和基因S5-n的功能标记鉴定水稻资源和检测杂交种纯度[J].江苏农业学报，2010，26（6）：1133-1138.
[5] 叶凌凤，徐启来，王立广，等.国外水稻种质资源抗稻瘟病基因Pi-ta和Pi-b的分布和基因型分析[J].分子植物育种，2017，15（3）：785-791.
[6] 姚国新，盛继群，李长春，等.利用InDel标记量化中国栽培水稻微核心种质的籼粳成分[J].湖北农业科学，2014，53（16）：3741-3745.
[7] 黄瑞，周雷，何卫，等.非洲水稻种质资源SSR指纹图谱的构建及遗传多样性分析[J].分子植物育种，2015，13（7）：1476-1486.
关键词 水稻；广亲和基因S5-n；水稻核心种质资源；分布
中图分类号 S511 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）21-0033-01
水稻是重要的粮食作物，我国有半数以上的人口以稻米为主食。籼粳远缘杂交具有较强的杂种优势，在杂交稻育种中发挥着重要作用。但是籼粳远缘杂交往往存在育性障碍，杂交结实率低，限制了籼粳杂种优势的利用。S5-n是控制水稻亚种间杂种育性的广亲和基因，杨 杰等[1]根据等位基因序列设计并开发了相关的功能标记，通过鉴定水稻材料中的S5-n基因可以大幅提高籼粳杂种优势的利用效率。胡標林等[2]认为，水稻核心种质资源中含有丰富的遗传变异，对水稻核心种质资源材料的利用可以改变目前育种中由于骨干亲本相同、遗传基础狭窄造成的抗性下降、产量水平难以突破的问题。明确S5-n基因在水稻核心种质资源中的分布，可以有效提高核心种质资源在籼粳杂种优势利用中的效率，更好地发挥水稻核心种质资源在水稻育种的作用[3-5]。
1 材料与方法
1.1 供试材料
水稻核心种质资源共264份（籼稻141份，粳稻123份），由本课题组2016年夏季种植于湖北省农业科学院粮食作物研究所武汉南湖试验基地。其中，包括国内材料175份、国外材料89份。国外材料分别为亚洲54份、大洋洲10份、欧洲9份、非洲8份、美洲8份。
广亲和基因S5-n功能性标记S5136引物由武汉昆泰锐生物科技有限公司合成，其引物序列为S5136-F：5′-ATCA ACCCATTTCCTTTCCT-3′；S5136-R：5′-ATACGCTCGATCGG ATTAAC-3′。含有S5-n的材料可以扩增出441 bp的片段，不含S5-n的材料扩增出577 bp的片段。
1.2 样品DNA提取及PCR扩增
以葉片为材料，采取CTAB法提取水稻基因组DNA（黄瑞等，2015）。PCR反应体系为15 μL，含1.5 μL 10×Buffer、1.0 μL dNTPs（2.5 mmol/L），前后引物各为0.1 μmol/L，Taq酶0.2 μL（5 U/μL），2.0 μL模板DNA（50 ng/μL），其余用ddH2O补齐；PCR反应程序：94 ℃预变性5 min；94 ℃变性30 s，50 ℃退火30 s，72 ℃延伸40 s，共35个循环；72 ℃延伸5 min，扩增产物在1.5%琼脂糖凝胶中电泳，用凝胶成像仪扫描并记录结果[6-7]。
2 结果与分析
2.1 广亲和基因S5-n在264份水稻核心种质资源中的分布
利用功能性标记S5136检测广亲和基因S5-n的分布情况，结果显示在264份水稻核心种质资源材料中有26份材料含有S5-n，该基因的携带频率为9.8%（表1）。部分扩增结果见图1。
2.2 广亲和基因S5-n在籼粳亚种间及不同地域间的分布
在264份水稻核心种质资源材料中，籼稻占53.4%，粳稻占46.6%。在26份含有S5-n的材料中，籼稻与粳稻分别占50%，没有表现出明显的亚种间偏好。26份含有S5-n的材料中有10份来源于国内，16份来源于国外。国外材料在264份水稻核心种质资源材料中占33.7%，在26份含有S5-n的材料中占61.5%，国外材料中含有S5-n的比例显著高于国内材料。含有S5-n的国内材料主要集中于湖南和云南（表2）。
3 结论与讨论
广亲和基因S5-n是控制水稻亚种间杂种育性的主效基因，确定S5-n在水稻核心种质资源中的分布对于籼粳杂种优势利用有着重要意义。本研究利用S5-n的功能性标记对水稻核心种质资源进行鉴定，发现26份材料含有S5-n，其中国外材料16份，所占比例显著高于国内材料。携带S5-n基因的国内材料主要来源于湖南和云南，与杨 杰等[1]人的结果一致。携带S5-n基因的国外材料主要来源于印度和澳大利亚。今后应加强国外种质资源材料在籼粳杂种优势中的利用。
4 参考文献
[1] 杨杰，王军，曹卿，等.水稻广亲和基因S5-n的功能标记开发及其应用[J].作物学报，2009，35（11）：2000-2007.
[2] 胡标林，万勇，李霞，等.水稻核心种质表型遗传多样性分析及综合评价[J].作物学报，2012，38（5）：829-839.
[3] 夏士健，张启军，杨杰，等.水稻不育系的广亲和基因检测及籼粳型分析[C]//第1届中国杂交水稻大会论文集，2010：112-117.
[4] 张爱伟，杨杰，夏士健，等.利用广亲和基因S5-n的功能标记鉴定水稻资源和检测杂交种纯度[J].江苏农业学报，2010，26（6）：1133-1138.
[5] 叶凌凤，徐启来，王立广，等.国外水稻种质资源抗稻瘟病基因Pi-ta和Pi-b的分布和基因型分析[J].分子植物育种，2017，15（3）：785-791.
[6] 姚国新，盛继群，李长春，等.利用InDel标记量化中国栽培水稻微核心种质的籼粳成分[J].湖北农业科学，2014，53（16）：3741-3745.
[7] 黄瑞，周雷，何卫，等.非洲水稻种质资源SSR指纹图谱的构建及遗传多样性分析[J].分子植物育种，2015，13（7）：1476-1486.