玉米雄性不育基因MS7的图位克隆与应用
发布时间：2021-04-06 05:19
在玉米的栽培历史中,杂交种的利用极大的提高了玉米的产量。现玉米杂交制种过程中,主要利用人工去雄或者机械去雄的方式避免母本自交,该类方式费时费力,且容易因去雄不彻底而降低杂交种的纯度,对种子品质造成较大影响。后来有人采用化学杀雄的方式,但化学杀雄同样存在花粉败育不彻底的问题,且可能会对雌穗的发育造成影响。雄性不育突变体材料在杂交制种过程中的应用有效解决了上述问题。现在生产中普遍利用核质互作雄性不育材料,通过三系配套的方式生产杂交种;但该类材料存在败育不彻底、需特定恢复基因、因细胞质单一化而增大病原小种专化侵染风险等缺点。细胞核雄性不育由单一核基因突变产生,相较于核质互作雄性不育材料,则不存在上述问题。本研究对玉米细胞核雄性育性基因ZmMs7进行了图位克隆,随后进行表达水平检测和细胞学分析并基于ZmMs7建立了多控不育技术体系。结果如下:1、ZmMs7的两个突变体ms7-6007和ms7gl1均表现为雄穗彻底败育,不能产生正常的花粉粒,但营养生长及雌穗发育正常。细胞学观察发现:在晚期大液泡小孢子期,野生型表现为绒毡层细胞浓缩染色较深,进而发生程序性死亡降解;而突变体中绒毡层细胞肿胀且染色较...
【文章来源】：湖南农业大学湖南省
【文章页数】：107 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
利用SPT技术进行隐性核不育植株的繁殖流程图
图 1-1 利用 SPT 技术进行隐性核不育植株的繁殖流程图[101] schematic representation of a system for propagation of recessive genetic male-sterile (msertility gene; P, pollination disruption gene; S, seed screenable marker gene; Technology花药发育雄穗由上百个小穗组成，每个小穗包括 2 朵小花，分别是上位花和育比下位花早 1 天[102-103]，每朵小花包含 3 个花药。每个花药包括 药发育的基因不少于 30000 个，这个过程一般持续 30 天的时间。花孢子体发生和配子体发生（见图 1-3）。
11图1-3 玉米(Ohio 43)雄穗从小孢子母细胞到开花期花药发育时间进程[104]Figure 1-3 Time course of anther development of maize (Ohio 43) starting from stage of microsporemother cell (MMC) to anthesis[104]主要分为3个阶段：减数分裂期，小孢子期和花粉粒期。小孢子期阶段：小孢子的液泡化是典型特征。花粉粒期是以淀粉粒的逐渐积累为典型特征。这3个阶段持续的时间长短根据不同的自交系而有所变化。例如：玉米自交系Ohio 43花粉粒成熟需要7-10天或根据种植条件会有所延长。有丝分裂Ⅱ的长短受样品的不同而有所变化。Three stages are identified: meiosis, microspore, and pollen. During microspore stage, the progressivevacuolization is the most distinctive event. And the pollen stage (maturation phase) is characterized by thegradual accumulation of starch granules. The durations of these three stages can be variable; for example,pollen maturation in the inbred line Ohio 43 takes 7-10 days or slightly longer depending on the growthcondition. The timing of mitosis Ⅱ, indicated by a dash line, is based on limited samples and requiresfurther studies.1、孢子体发生玉米花药发育从花药小室发育初始到小孢子母细胞减数分裂一般需要经历 8 天的时间，此时的花药长度为 1.5mm（见图 1-2）。花药长度为 100μm 时，每个小室包括 2层细胞，分别为 L1 层和 L2 层；花药长度为 250μm 时，L2 层细胞先分化出孢原细胞和初生腔壁细胞，孢原细胞随后发育成小孢子母细胞，初生腔壁细胞随后进行平周分裂形成 2 层亚表皮细胞层
【参考文献】：
期刊论文
[1]高通量转录组测序技术在植物雄性不育研究中的应用[J]. 刘永明,张玲,邱涛,赵卓凡,曹墨菊. 遗传. 2016(08)
[2]Targeted Mutagenesis in Zea mays Using TALENs and the CRISPR/Cas System[J]. Zhen Liang,Kang Zhang,Kunling Chen,Caixia Gao. Journal of Genetics and Genomics. 2014(02)
[3]A Genetic Pathway for Tapetum Development and Function in Arabidopsis[J]. Jun Zhu1, Yue Lou1, Xiaofeng Xu1 and Zhong-Nan Yang1 1College of Life and Environmental Sciences, Shanghai Normal University, Shanghai 200234, China. Journal of Integrative Plant Biology. 2011(11)
[4]水稻msp1-4突变体的鉴定及其UDT1和GAMYB基因的表达分析[J]. 王莹,王幼芳,张大兵. 植物生理与分子生物学学报. 2006(05)
[5]玉米CMS-S小孢子败育过程中的细胞程序性死亡[J]. 穆蕊,张祖新,张方东,郑用琏. 作物学报. 2006(05)
[6]用微卫星标记定位太空诱变玉米核不育基因[J]. 刘福霞,曹墨菊,荣廷昭,潘光堂. 遗传学报. 2005(07)
[7]玉米核雄性不育材料的研究及其在分子育种中的利用[J]. 孙庆泉,荣廷昭. 植物学通报. 2003(02)
[8]植物雄性不育类型及其遗传机制的研究进展[J]. 李泽福,夏加发,唐光勇. 安徽农业科学. 2000(06)
[9]玉米雄性不育基因（ms30）的RFLP作图[J]. 梁业红,周洪生,蒋琬茹. 作物学报. 2000(03)
[10]安农S-1的研究及其利用概况[J]. 邓华凤,舒福北,袁定阳. 杂交水稻. 1999(03)
博士论文
[1]玉米C型胞质败育相关基因的表达分析[D]. 黄玲.四川农业大学 2012
[2]玉米S组CMS育性不稳定现象遗传与基因定位[D]. 铁双贵.华中农业大学 2000
硕士论文
[1]太空诱变玉米核不育材料的细胞学观察及不育基因的SSR定位[D]. 李式昭.四川农业大学 2007
本文编号：3120842
【文章来源】：湖南农业大学湖南省
【文章页数】：107 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
利用SPT技术进行隐性核不育植株的繁殖流程图
图 1-1 利用 SPT 技术进行隐性核不育植株的繁殖流程图[101] schematic representation of a system for propagation of recessive genetic male-sterile (msertility gene; P, pollination disruption gene; S, seed screenable marker gene; Technology花药发育雄穗由上百个小穗组成，每个小穗包括 2 朵小花，分别是上位花和育比下位花早 1 天[102-103]，每朵小花包含 3 个花药。每个花药包括 药发育的基因不少于 30000 个，这个过程一般持续 30 天的时间。花孢子体发生和配子体发生（见图 1-3）。
11图1-3 玉米(Ohio 43)雄穗从小孢子母细胞到开花期花药发育时间进程[104]Figure 1-3 Time course of anther development of maize (Ohio 43) starting from stage of microsporemother cell (MMC) to anthesis[104]主要分为3个阶段：减数分裂期，小孢子期和花粉粒期。小孢子期阶段：小孢子的液泡化是典型特征。花粉粒期是以淀粉粒的逐渐积累为典型特征。这3个阶段持续的时间长短根据不同的自交系而有所变化。例如：玉米自交系Ohio 43花粉粒成熟需要7-10天或根据种植条件会有所延长。有丝分裂Ⅱ的长短受样品的不同而有所变化。Three stages are identified: meiosis, microspore, and pollen. During microspore stage, the progressivevacuolization is the most distinctive event. And the pollen stage (maturation phase) is characterized by thegradual accumulation of starch granules. The durations of these three stages can be variable; for example,pollen maturation in the inbred line Ohio 43 takes 7-10 days or slightly longer depending on the growthcondition. The timing of mitosis Ⅱ, indicated by a dash line, is based on limited samples and requiresfurther studies.1、孢子体发生玉米花药发育从花药小室发育初始到小孢子母细胞减数分裂一般需要经历 8 天的时间，此时的花药长度为 1.5mm（见图 1-2）。花药长度为 100μm 时，每个小室包括 2层细胞，分别为 L1 层和 L2 层；花药长度为 250μm 时，L2 层细胞先分化出孢原细胞和初生腔壁细胞，孢原细胞随后发育成小孢子母细胞，初生腔壁细胞随后进行平周分裂形成 2 层亚表皮细胞层
【参考文献】：
期刊论文
[1]高通量转录组测序技术在植物雄性不育研究中的应用[J]. 刘永明,张玲,邱涛,赵卓凡,曹墨菊. 遗传. 2016(08)
[2]Targeted Mutagenesis in Zea mays Using TALENs and the CRISPR/Cas System[J]. Zhen Liang,Kang Zhang,Kunling Chen,Caixia Gao. Journal of Genetics and Genomics. 2014(02)
[3]A Genetic Pathway for Tapetum Development and Function in Arabidopsis[J]. Jun Zhu1, Yue Lou1, Xiaofeng Xu1 and Zhong-Nan Yang1 1College of Life and Environmental Sciences, Shanghai Normal University, Shanghai 200234, China. Journal of Integrative Plant Biology. 2011(11)
[4]水稻msp1-4突变体的鉴定及其UDT1和GAMYB基因的表达分析[J]. 王莹,王幼芳,张大兵. 植物生理与分子生物学学报. 2006(05)
[5]玉米CMS-S小孢子败育过程中的细胞程序性死亡[J]. 穆蕊,张祖新,张方东,郑用琏. 作物学报. 2006(05)
[6]用微卫星标记定位太空诱变玉米核不育基因[J]. 刘福霞,曹墨菊,荣廷昭,潘光堂. 遗传学报. 2005(07)
[7]玉米核雄性不育材料的研究及其在分子育种中的利用[J]. 孙庆泉,荣廷昭. 植物学通报. 2003(02)
[8]植物雄性不育类型及其遗传机制的研究进展[J]. 李泽福,夏加发,唐光勇. 安徽农业科学. 2000(06)
[9]玉米雄性不育基因（ms30）的RFLP作图[J]. 梁业红,周洪生,蒋琬茹. 作物学报. 2000(03)
[10]安农S-1的研究及其利用概况[J]. 邓华凤,舒福北,袁定阳. 杂交水稻. 1999(03)
博士论文
[1]玉米C型胞质败育相关基因的表达分析[D]. 黄玲.四川农业大学 2012
[2]玉米S组CMS育性不稳定现象遗传与基因定位[D]. 铁双贵.华中农业大学 2000
硕士论文
[1]太空诱变玉米核不育材料的细胞学观察及不育基因的SSR定位[D]. 李式昭.四川农业大学 2007
本文编号：3120842
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