杀雄剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育系交替氧化物酶基因（AOX1）的表达分析

论文摘要

小麦是我国仅次于水稻的主要粮食作物,小麦杂种优势利用是提高小麦产量与品质的重要途径。小麦杂种优势的利用主要有以下三条途径,细胞质雄性不育、光温敏雄性不育和经过化学杀雄剂处理的生理型雄性不育。化学杀雄剂诱导小麦雄性不育是目前小麦杂种优势利用的一条重要而简捷的途径,它最大的优点是可以把育种的起点建立在小麦常规育种的最新成果上。SQ-1是一种新型的小麦杀雄剂,具有杀雄彻底、喷药窗口范围广、对小麦无不良影响等优点,是目前最优良小麦杀雄剂之一。目前,对其诱导的雄性不育机理的研究,虽在蛋白质与基因水平都取得了较大的进展,但对其具体的作用机理还尚未从本质上有所揭示。因此,本研究以ms（Kots）-90-110遗传型雄性不育系,经杀雄剂SQ-1诱导的对应于ms（Kots）-90-110属近等可育基因系BC5F1的生理型雄性不育系,正常发育的BC5F1系为供试材料,以NCBI中已经公布的交替氧化酶基因家族AOX1（AOX1α和AOX1c）基因序列的保守区域设计实时荧光定量特异引物,进行实时荧光定量PCR分析,分析小麦交替氧化酶基因家族AOX1基因（AOX1α和AOX1c）在以杀雄剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育系,正常可育系和遗传型雄性不育系的旗叶和花药（单核期、二核期和三核期）中的表达情况,从而揭示小麦生理型雄性不育其败育过程与交替氧化酶（AOX1）基因表达的关系。从而,为进一步揭示小麦生理型雄性不育提供理论依据。经实验获得如下重要结果:1.实时荧光定量分析了AOX1α基因在遗传型雄性不育系、生理型雄性不育系和正常可育系旗叶、单核期、二核期和三核期的表达情况,结果表明,AOX1α基因在供试可育系和遗传型等基因不育系中的表达规律一致,都表现为旗叶中的表达量较少,花药单核期表达量最高,二核期和三核期表达量下降;而SQ-1诱导的生理型不育与前相同的是旗叶中表达量也是最少,花药单核期表达量最高,二核期表达量减少,但三核期略呈上升;与同期遗传型不育系和可育系比较,生理型不育系的单核期AOX1α基因的表达量极显著的增加,二核期极显著的降低。因此,推测AOX1α基因在生理型不育系单核期和二核期的异常表达,可能影响了花药发育过程中抗氰呼吸途径,导致呼吸代谢紊乱,引起花药败育。2.实时荧光定量分析AOX1c基因在遗传型雄性不育系、生理型雄性不育系和正常可育系旗叶、单核期、二核期和三核期的表达情况,结果表明,AOX1c基因在可育系、遗传型不育系和生理型不育系各时期的表达规律一致,都表现为先升后降;但在表达量上,可育系与生理型不育系的各时期的表达量两者几乎没有差异,遗传型不育系中的单核期表达量极显著的低于可育和生理型不育。因此,推测AOX1c基因没有参与小麦生理型雄性不育的代谢调节。3.通过荧光定量结果,可以发现AOX1α基因和AOX1c基因都参与了遗传型雄性不育的代谢调节,但AOX1c基因尚未参与小麦生理型雄性不育的代谢调节,预示生理型雄性不育与遗传型雄性不育的代谢机理可能不同。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 小麦杂种优势利用
• 1.1.1 小麦杂种优势利用的研究概况
• 1.1.2 小麦杂种优势利用的主要途径
• 1.2 植物雄性不育机理的研究
• 1.2.1 雄性不育的细胞学研究
• 1.2.1.1 植物雄性不育败育的关键时期和主要形式
• 1.2.1.2 细胞器与雄性不育
• 1.2.1.3 雄蕊组织结构与雄性不育
• 1.2.2 植物雄性不育的生理生化研究
• 1.2.2.1 活性氧代谢与雄性不育
• 1.2.2.2 营养物质与雄性不育
• 1.2.2.3 能量代谢与雄性不育
• 1.2.2.4 激素调控与雄性不育
• 1.2.3 植物雄性不育的分子机理
• 1.2.3.1 线粒体与雄性不育
• 1.2.3.2 叶绿体与雄性不育
• 1.3 定量PCR 技术
• 1.4 交替氧化酶基因的研究进展
• 1.5 实验的目的意义和设想
• 第二章 SQ-1 杀雄剂诱导小麦雄性不育性效果调查
• 2.1 材料方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 方法
• 2.1.2.1 试材处理
• 2.1.2.2 时期确定
• 2.1.2.3 育性效果调查
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 细胞学观察
• 2.2.1.1 杀雄效果
• 2.2.1.2 取样时期
• 2.3 结论
• 第三章 SQ-1 诱导的小麦生理型雄性不育系交替氧化酶基因（AOX1）的表达分析
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 材料及其处理见第二章
• 3.1.2 主要试剂
• 3.1.3 主要仪器
• 3.1.4 试验中设计的引物
• 3.1.5 试验设计
• 3.2 方法
• 3.2.1 总RNA 的提取及一链cDNA 的合成
• 3.2.1.1 总RNA 的提取
• 3.2.1.2 cDNA 的合成
• 3.2.2 AOX1α 和AOX1c 基因的荧光定量分析
• 3.2.2.1 引物的设计和特异性检测
• 3.2.2.2 荧光定量
• 3.2.2.3 荧光定量结果分析方法
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 总RNA 的质量和反转录一链cDNA 检测
• 3.3.2 荧光定量结果
• 3.3.2.1 AOX1α 基因PCR 扩增特异性确定
• 3.3.2.2 AOX1α 和18S rRNA 基因标标准曲线的建立
• 3.3.2.3 AOX1α 基因在小麦生理型雄性不育、遗传型雄性不育中的表达分析
• 3.3.2.4 AOX1c 基因的PCR 扩增特异性确定
• 3.3.2.5 AOX1c 基因标准曲线的建立
• 3.3.2.6 AOX1c 基因在小麦生理型雄性不育系、遗传型雄性不育系中的表达分析
• 3.4 讨论
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介