小麦温敏雄性不育系偃展4110S育性转换的机制研究

发布时间：2020-06-10 23:33

【摘要】：植物雄性不育的发生十分常见,其对于杂种优势的研究和利用有着不可或缺的地位。小麦光温敏雄性不育系可用于两系杂交生产,即处于某种条件可以自花授粉进行自交繁殖,而在另外的条件通过异花授粉生产杂交小麦种子,光温敏雄性不育系统的利用加速了杂交小麦的育种进程。偃展4110S是一种细胞核雄性不育材料,由西农291S和偃展4110杂交得到其F1代后,并以偃展4110为供体亲本连续回交而来,具有与西农291S同样的温敏特性。偃展4110S在低温条件下表现正常可育,而在较高温度条件下呈现雄性不育,仅一种材料拥有两种不同的功能属性,在小麦两系杂交育种方面应用潜力较大。无论是基础的形态及生理方面,还是其育性发生转变的分子机制方面都仍然尚未进行过研究。本研究以温敏核雄性不育系偃展4110S及偃展4110为试验材料,利用分期播种与剪穗再生分蘖结合的方法进行偃展4110S的温敏性鉴定,进而通过温控试验确定育性转换的关键时期以及临界温度;通过表型特征和细胞学观察研究育性转换的特点与机制;利用RNA-Seq技术分析偃展4110S育性转换的分子机制。通过对偃展4110S进行较为深入的研究,目的是探索育性转换相关的机制,并且对于小麦温核敏雄性不育材料的生产利用做出一定的贡献。通过研究获得的主要结果以下:1.通过分期播种和剪穗再生分蘖试验发现,偃展4110S育性发生转变,具有明显的育性转换特征。经回归方程数据整合,偃展4110S的育性与温度显著相关;温控试验表明,偃展4110S对温度敏感的关键时期在单核晚期,在日平均温度超过20℃时完全雄性不育。由此说明,偃展4110S为高温诱导花粉败育的温敏核雄性不育系。2.表型观察表明,偃展4110S育性转换敏感期处于高温(~20℃)条件下,其花药表现为不开裂,败育类型表现为染败;细胞学研究表明,偃展4110S在此条件下,绒毡层延迟降解,进而影响小孢子发育,且败育出现最集中的时段在单核晚期,该期花粉外壁缺陷,可能是引起雄性不育的诱因。3.通过对不同育性条件下的偃展4110S转录组数据进行分析,获得3420个差异表达基因,其中上调和下调的基因分别为2331和1089个。1494个差异表达基因被KOG注释到25个功能类别中,GO分类将差异表达基因分成三大类别包括54个功能组,并提出与雄性不育密切相关的苯丙烷代谢,长链脂肪酸及茉莉酸的合成代谢网络模型,由此推测在高温诱导条件下这些通路中的关键酶的可能下调而使终产物的量减少,从而影响花粉壁的发育以及花药的开裂,引起雄性不育。关键酶的定量分析及终产物茉莉酸含量的测定结果与通路的分析一致,以上结果印证了推论。在本试验中,利用大田分期播种和室内温控试验、表型特征和细胞学观察、转录组数据分析和验证,构建并印证了一个高温诱导偃展4110S不育的调控网络。研究高温诱导雄性不育分子机制,为小麦雄性不育的研究与利用给予一定贡献。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S512.1

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈道举,刘光惠,廖敬炜,李金新,熊声铭;HPGMR在不同海拔地区的育性及育性转换特性[J];种子;1988年03期

2 潘熙淦,陈大洲,颜满莲,肖叶青,邬文昌,陈竹林;不同类型光敏核不育水稻育性转换特点及应用研究[J];江西农业学报;1989年01期

3 贺浩华,元生朝;光敏感核不育水稻育性转换对光温要求的差异性[J];江西农业学报;1989年01期

4 ;湖北光周期敏感核不育水稻育性转换机理与利用的研究[J];生物科学信息;1989年02期

5 欧阳西荣,吕敬先;大麦生态雄性不育系育性转换机制的研究[J];湖南农业大学学报;1996年05期

6 程式华，，孙宗修，斯华敏，卓丽圣;籼稻光（温）敏不育系新光S育性转换的光温反应[J];中国水稻科学;1995年02期

7 李任华 ,罗孝和 ,邱趾忠;冷水处理对培矮64S育性转换的效应[J];湖南农业科学;1992年02期

8 徐俊英;李春海;牟同敏;;5个温敏核不育水稻的育性转换特性研究[J];华中农业大学学报;2006年05期

9 魏荷;郭建夫;王丰青;黄永相;朱宏波;;两个新籼稻光温敏核不育系的育性转换特性研究[J];中国农学通报;2006年12期

10 邓晓建，周开达;低温敏显性核不育水稻“8987”的育性转换与遗传研究[J];四川农业大学学报;1994年03期

相关会议论文 前6条

1 董娜;胡铁柱;陈向东;张亚娟;茹振钢;;小麦BNS型不育系366S在不育和可育条件下的基因表达分析[A];第八届全国小麦基因组学及分子育种大会摘要集[C];2017年

2 米志勇;赵淑慧;冯斌;吴乃虎;;光敏核不育水稻育性转换性状相关基因osRACD的克隆[A];全国植物分子生物学与生物技术学术研讨会论文集[C];2000年

3 高庆荣;张卫东;张宝雷;张艳玉;李骞骞;王慧娜;姜晓丽;;光温敏小麦BNS雄性不育系育性转换期的的蛋白质组分析[A];中国作物学会2013年学术年会论文摘要集[C];2013年

4 吴乃虎;米志勇;许云哲;冯斌;叶建荣;;光敏核不育水稻光周期育性转换相关基因——osRACD的分离及功能鉴定[A];中国生物化学与分子生物学会第八届会员代表大会暨全国学术会议论文摘要集[C];2001年

5 宋利茹;刘忠奇;马洪雨;王爽;牛娟;张海青;麻浩;;光温敏核不育水稻育性转换相关蛋白的研究[A];中国作物学会50周年庆祝会暨2011年学术年会论文集[C];2011年

6 傅军如;滕林娟;彭小松;朱昌兰;贺晓鹏;欧阳林娟;边建民;陈小荣;胡丽芳;贺浩华;;高温下水稻三系不育系天丰A育性转换的生理生化机理初步研究[A];2014年中国作物学会学术年会论文集[C];2014年

相关博士学位论文 前8条

1 陈章权;温敏核雄性不育水稻育性转换相关基因的克隆及其RNAi植物表达载体的构建[D];华南热带农业大学;2002年

2 蔡义东;水稻反温敏两用核不育系go543s的应用基础研究[D];湖南农业大学;2003年

3 陶兴林;花椰菜温敏雄性不育系的育性转换机理及分子标记研究[D];甘肃农业大学;2017年

4 马翎健;光周期敏感小麦雄性不育系A31育性转换机制研究及光敏基因分子标记[D];西北农林科技大学;2002年

5 罗越华;水稻反向温敏雄性不育机制的研究[D];海南大学;2008年

6 董军刚;甘蓝型油菜温敏细胞质雄性不育系417S选育与鉴定[D];西北农林科技大学;2010年

7 陈镇;长、短光周期敏感雄性不育水稻育性差异蛋白研究[D];华中农业大学;2014年

8 李红燕;YM型小麦温敏雄性不育系育性转换特性及分子机理研究[D];西北农林科技大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 杨雪桐;小麦温敏雄性不育系偃展4110S育性转换的机制研究[D];西北农林科技大学;2019年

2 刘晨;茉莉酸参与光周期诱导光敏核不育水稻育性转换的研究[D];华中农业大学;2018年

3 叶佳丽;基于lncRNA测序分析K型细胞质温敏雄性不育小麦KTM3315A的育性转换分子机理[D];西北农林科技大学;2017年

4 徐俊英;水稻光温敏核不育系的育性转换特性和遗传研究[D];华中农业大学;2005年

5 汤文光;高起点温度两系高粱不育系育性转换温光特性研究[D];湖南农业大学;2003年

6 张平博;光敏不育水稻育性转换敏感部位研究及pms3候选基因功能分析[D];华中农业大学;2010年

7 刘忠奇;光温敏核不育水稻育性转换生理及相关蛋白的研究[D];湖南农业大学;2013年

8 伍箴勇;5个籼型光温敏核不育系的主要特性及配合力研究[D];华中农业大学;2007年

9 李晓明;水稻温敏核不育系在湘西制种特性的研究[D];湖南农业大学;2013年

10 马小飞;小麦温光敏雄性不育系BNS强恢复系筛选及育性转换机理研究[D];西北农林科技大学;2013年

本文编号：2707032