油菜Nsa CMS不育基因的鉴定及败育机理解析

发布时间：2021-05-15 06:40

　　细胞质雄性不育作为农作物杂种优势利用的主要途径之一,在农业生产中发挥重要作用。目前国内油菜细胞质雄性不育类型单一,提高油菜产量、解决胞质利用单一性问题至关重要。Nsa CMS与当前的Nap CMS、Ogu CMS、Pol CMS、Tour CMS系统均不相同,是一个具有我国自主知识产权的新型异源细胞质雄性不育系。Nsa CMS雄性败育彻底、不育性稳定,目前已实现三系配套,有望利用该系统组配出优良的杂交组合,具有较大的育种应用潜力。然而,目前该不育系统的不育基因及败育机理依旧不明确。本研究通过全基因组测序,分析比对Nsa CMS不育系、保持系和野芥的线粒体基因组,鉴定获得特异的开放阅读框（ORFs）,利用遗传转化、亚细胞定位进一步验证Nsa CMS的不育基因及其功能;并通过对Nsa CMS的细胞学观察、活性氧、能量代谢、转录组分析等实验揭示Nsa CMS的败育机理。本研究取得的主要结果如下:1.表型与细胞学观察表明Nsa CMS与Pol CMS和Ogu CMS的败育特点不同,败育彻底、花药退化早。半薄切片观察表明Nsa CMS花粉在发育至四分体时期绒毡层厚度变薄,有降解痕迹,表现出明显的... 

【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：126 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略表
1 前言
    1.1 细胞质雄性不育类型
        1.1.1 孢子体不育与配子体不育
        1.1.2 细胞质来源
    1.2 细胞质雄性不育基因的特征及鉴定方法
        1.2.1 不育基因的特征
        1.2.2 表达分析鉴定不育基因
        1.2.3 遗传转化验证
    1.3 细胞质雄性不育机理研究进展
    1.4 课题由来
    1.5 研究的目的和意义
2 材料方法
    2.1 植物材料
    2.2 表达载体和菌株
    2.3 实验方法
        2.3.1 植物材料DNA提取
        2.3.2 RNA的提取
        2.3.3 cDNA一链合成
        2.3.4 线粒体基因荧光定量分析
        2.3.5 RNA印记(Northern Blot)分析
        2.3.6 原核表达分析
        2.3.7 活性氧(ROS)检测
        2.3.8 亚细胞定位
        2.3.9 遗传载体构建及转化实验
        2.3.10 转录组分析
        2.3.11 电镜半薄切片观察
        2.3.12 基因及基因的组分析
3 结果
    3.1 油菜Nsa CMS不育系的表型及细胞学观察
        3.1.1 油菜Nsa CMS不育系表型观察
        3.1.2 油菜Nsa CMS不育系的败育时期观察
    3.2 Nsa CMS线粒体基因组组成分析
        3.2.1 线粒体基因组共线性分析
        3.2.2 Nsa CMS功能基因来源分析
        3.2.3 Nsa CMS多种线粒体单倍型(mitotype)分析
        3.2.4 Nsa CMS线粒体基因组进化分析
        3.2.5 Nsa CMS与保持系中差异开放阅读框的鉴定
    3.3 Nsa CMS不育关联基因的鉴定
        3.3.1 候选不育基因的RT-PCR鉴定
        3.3.2 候选不育基因的进化分析
        3.3.3 Northern Blot分析候选不育基因的表达
        3.3.4 候选不育基因的毒性分析
        3.3.5 三个候选不育基因遗传转化分析
    3.4 orf346基因研究及标记开发
        3.4.1 orf346同nad3和rps12 共转录
        3.4.2 ORF346的亚细胞定位
        3.4.3 orf346表达对大肠杆菌致毒性研究
        3.4.4 orf346与活性氧之间的关系
        3.4.5 orf346 导致ATP生成减少
        3.4.6 orf346对油菜基因表达的影响分析
        3.4.7 orf346标记开发
    3.5 Nsa CMS败育机理研究
        3.5.1 Nsa CMS败育同活性氧之间的关系
        3.5.2 Nsa CMS同激素之间的关系
        3.5.3 Nsa CMS败育同线粒体功能基因表达之间的关系
        3.5.4 Nsa CMS同保持系功能基因的差异分析
        3.5.5 Nsa CMS转录组分析
4 讨论
    4.1 Nsa CMS线粒体基因组组成
    4.2 orf346为Nsa CMS的不育基因
    4.3 ORF346是具有毒性的线粒体膜蛋白
    4.4 Nsa CMS与活性氧积累有关
    4.5 Nsa CMS败育与能量下降有关
    4.6 Nsa CMS同激素的关系
    4.7 总结和展望
5 参考文献
附录
    附录1 部分实验的详细操作步骤
        一、DNA提取步骤
        二、RNA的提取步骤
        四、Western blot操作步骤
        五、拟南芥转化实验
        六、甘蓝型油菜遗传转化
    附录2 部分实验所需试剂配方
    附录3 实验所需引物列表
    附录4 作者简介和在读期间发表的论文或者会议摘要
致谢



本文编号：3187150