烟草sua-CMS和tab1-CMS的鉴定和RNA编辑研究

发布时间：2020-05-06 19:20

【摘要】：我国烟草育种和生产上使用的雄性不育胞质主要是sua-CMS一种类型,长期使用单一不育胞质遗传基础脆弱,在生产上具有较高的潜在风险。本研究通过生物信息学方法和特异性ORFs的PCR扩增获得了烟草sua-CMS不育类型的分子特征;通过半定量、荧光定量表达、酶活性分析和RNA编辑的研究方法,探讨sua-CMS的不育特点,为sua-CMS不育机制研究奠定基础。tab1-CMS是在K326中发现的一个雄性不育材料,该不育材料败育彻底,通过比较该不育系和保持系在花期农艺性状和苗期抗病性的差异,评价tab1-CMS的不育特点,为鉴定和利用新的不育胞质类型奠定基础。主要研究结果如下:(1)利用ORF-Finder,BLASTN,BLASTX在烟草中烟100不育系和保持系的线粒体基因组中筛选ORF70的ORFs,通过BLAST比对,对sua-CMS不育系特有的31个ORFs设计特异性引物,在烟草七种胞质雄性不育类型(sua-,glu-,rep-,rus-,tab1-,tab2-,tab3-)不育系和保持系中进行扩增,发现位于sua-CMS不育系线粒体基因组上122845-123313、372705-343743、414430-415454三个区段的六个ORFs(ORF82、ORF103、ORF115~a、ORF100、ORF115~b、ORF91)是sua-CMS不育系特有的。进一步利用三个可育烟草Speight G-28、K326、NC82分别与七种胞质不育类型杂交并回交得到的BC1F1代,以及三个sua-CMS不育胞质回交十代以上的不育系和三个sua-CMS不育胞质杂交种为材料,在三个区段内进行PCR扩增,结果仅在含有sua-CMS不育胞质的烟草中可以扩增出相应大小的条带,其他不育胞质类型和可育烟草中均无扩增,表明这三个区段为sua-CMS不育系所特有。(2)半定量RT-PCR和荧光定量qRT-PCR分析了烟草sua-CMS和可育系六个ORFs(ORF82、ORF103、ORF115~a、ORF100、ORF115~b、ORF91)在不同组织部位(叶片、花蕾、花药和根)的相对表达量,结果表明,六个ORFs均在不育系的花蕾和花药中高表达,在可育系中未表达。(3)对24个线粒体编码基因进行PCR扩增后序列比对,进行RNA编辑位点分析,分析RNA编辑的特点,并对与线粒体复合物III、IV相关的基因(COX1、COX2、COX3、COB)在叶片和花蕾中的相对表达量进行分析,结果发现RNA编辑对sua-CMS不育系和可育系有着广泛的影响,可育系中存在较多的RNA编辑位点,基因的相对表达量均表现出在sua-CMS不育系和可育系的花蕾中高表达,sua-CMS不育系的相对表达量更高。(4)比较分析烟草tab1-CMS不育胞质同保持系在花期主要农艺性状和苗期抗病性(TMV、CMV、PVY、黑胫病和青枯病)方面的差异,结果表明,tab1-CMS的不育胞质在抗TMV、PVY、CMV、黑胫病和青枯病上同可育胞质没有显著差异,两种胞质在株高性状上有显著差异,在茎围、叶长、叶宽和有效叶片数性状上无显著差异。
【图文】：

图 1.1 细胞质雄性不育原理图Fig1.1 Schematic diagram of cytoplasmic male sterility的基因克隆和作用机制的机制十分复杂（Hengetal.,2017），上世纪 70 年代以来，、高梁、萝卜、棉花、油菜和洋葱等多种作物中开展了细胞玉花等, 2010）。用种属间核质置换的方法创制成了第一个小麦胞质雄性不育具有划时代的意义。此后，Wilson 等研究者发现了具有提莫株以及其保持系和恢复系，实现了“三系法配套”，极大地育系投入农业实际应用的研究（桑伟等, 2005）。此外，，还麦胞质雄性不育系。物的细胞质雄性不育研究中，Ogura 早在萝卜中发现了 CM被广泛应用于甘蓝型油菜、芥菜型油菜等作物的杂种优势上被人们广泛了解（吴海涛, 2009）。此外，在芥菜中，与野生不同的不育系。

中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引 言真核生物的能量代谢是在线粒体中完成的（李双双等,2011），在植物线粒体基因组中，约有60 个保守基因编码大约 30 个蛋白，形成呼吸链代谢的 5 个复合物亚基：复合体 I 基因（NAD1NAD2、NAD3、NAD4、NAD4L、NAD5）、复合体 II 基因（SDH4 和 SDH3）、复合体 III 基因（COB）、复合体 IV 基因（COX1、COX2、COX3）、复合体 V 基因（ATP1、ATP4、ATP6、ATP8、ATP9）和细胞色素 C 合成基因（ccmC、ccmB、ccmFC、ccmFN）（图 1.2）。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S572

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本文编号：2651745