大麦核雄性不育基因msg26的图位克隆

发布时间：2023-03-26 16:43

　　大麦是二倍体自花授粉植物,是世界第四大谷类作物,主要用于啤酒酿造和饲料生产。我国大麦产量不足,大部分依赖进口。提升大麦产量和品质对于保障国家粮食安全和全民健康具有重要意义。作物杂种优势利用是提高作物综合农艺性状的主要育种策略,而植物雄性不育基因是作物杂种优势利用的理想工具。大麦雄性不育基因的克隆不仅能为麦类作物杂交制种提供理论支撑,同时也有助于我们解析植物花药发育的分子机理,提高我们对细胞核雄性不育(GMS)机制的认识。本研究利用BSR-seq结合染色体步移技术将大麦隐性GMS基因msg26定位在0.02 cM的遗传区间,该区间对应大麦4HL染色体上的一个低质量组装的物理区间。本研究的主要结果如下:1.大麦核雄性不育突变体表型:与野生型相比,天然突变体GSHO745的花药在成熟期呈透明的灰白色,且不含花粉粒。对F₁(GSHO×Morex)花粉进行亚历山大染色,所有花粉粒都被染成粉红色,证明msg26是孢子体不育类型。通过卡宝品红染色观察可育和败育花粉母细胞的减数分裂过程以及小孢子的发育过程,与可育对照相比,发现GSHO745突变体的花粉母细胞在减数分裂过程中并未出...

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

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符号说明
中文摘要
Abstract
1 前言
    1.1 植物雄性不育
        1.1.1 引起植物雄性不育的因素
        1.1.2 植物雄性不育的类型
        1.1.3 大麦雄性不育研究进展
        1.1.4 大麦雄性不育基因的应用
        1.1.5 大麦花器官的发育以及花药发育时期的鉴定
    1.2 图位克隆技术
        1.2.1 图位克隆技术在大麦中的应用
        1.2.2 作图群体的构建
        1.2.3 基因定位的工具
        1.2.4 物理图谱的构建
        1.2.5 包含大麦基因组学相关信息并可在线访问的相关公共数据库
    1.3 其他克隆基因的策略
    1.4 目的意义
2 材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 菌株和载体
    2.2 常规分子实验方法
        2.2.1 植物基因组DNA的提取
        2.2.2 RNA提取及完整性检测
        2.2.3 mRNA反转录及RT-PCR扩增
        2.2.4 PCR扩增
        2.2.5 高分辨率琼脂糖凝胶电泳
        2.2.6 DNA片段的胶回收、连接反应
        2.2.7 细菌感受态细胞的转化及阳性克隆选取
        2.2.8 细菌感受态细胞的制备
    2.3 大麦雄性器官的育性鉴定
        2.3.1 形态学观察
        2.3.2 细胞学观察
    2.4 遗传图谱的构建
        2.4.1 作图群体的构建
        2.4.2 利用BSR-seq技术开展大麦雄性不育基因的遗传定位
        2.4.3 分子标记的开发
        2.4.4 遗传图谱的构建
    2.5 物理图谱的构建
    2.6 候选基因的鉴定及半定量RT-PCR
    2.7 Msg26的亚细胞定位
        2.7.1 表达载体构建
        2.7.2 基于农杆菌介导的烟草瞬时表达系统
    2.8 RNA组织原位杂交
3 结果与分析
    3.1 大麦雄性不育基因msg26的表型观察
    3.2 msg26基因遗传图谱的构建
        3.2.1 利用BSR-Seq开展msg26基因的初步定位
        3.2.2 msg26基因的精细定位
    3.3 msg26基因区域的物理作图
    3.4 候选基因的预测和鉴定
    3.5 MSG26表达模式的分析
        3.5.1 候选基因的半定量RT-PCR分析
        3.5.2 HORVU4Hr1G074840基因的组织原位杂交
        3.5.3 HvCYP704B蛋白的亚细胞定位
4 讨论
    4.1 msg26基因的图位克隆策略
    4.2 花药特异性P450蛋白参与调节植物雄蕊的生殖发育
    4.3 雄性不育基因可以用来促进大麦杂种优势的研究
5 结论
参考文献
附录
致谢
攻读学位期间论文发表与专利申请情况



本文编号：3771323