拟南芥雄性不育基因MS157的克隆及功能分析

论文摘要

植物花药发育过程中绒毡层细胞发育异常可导致花粉缺失或败育。胼胝质的形成和降解是植物减数分裂一个独特的特征,对于花粉的正常育性起重要的作用。在这个项目中我们克隆了一个雄性不育基因MS157（at4g21330）,该基因是编码bHLH家族的一个转录因子,可能在拟南芥的花药发育过程中调控胼胝质的降解。在以前的工作中我们已经利用图位克隆的方法将MS157基因定位于拟南芥第四条染色体BAC克隆T6K22上74kb区间内。对突变体该基因的测序结果表明有三个碱基发生突变导致三个氨基酸（第37位谷氨酸变成精氨酸,第143位谷氨酸变成谷氨酰氨,第148位甘氨酸变成精氨酸）的变化,同时我们通过遗传互补和等位实验证实正是由于该基因的突变导致了突变体的不育。光学显微镜观察表明该突变体在花药发育的第6期绒毡层和中层细胞过度生长且高度空泡化,第8期胼胝质不能正常降解,第11期花药室内无花粉粒形成。RT-PCR以及定量PCR结果表明胼胝质酶相关基因A6在突变体背景下表达严重下降。这些结果表明MS157通过调控胼胝质的降解来调控花粉的发育。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 前言
• 1.1 植物界中的“果蝇”---拟南芥
• 1.2 花药发育原理
• 1.3 花药绒毡层的发育及其功能
• 1.4 胼胝质酶在花粉发育中的作用
• 1.5 拟南芥中雄性不育相关基因
• 1.6 拟南芥中BHLH 家族转录因子
• 1.7 本研究的目的意义和内容
• 2. 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 植物材料
• 2.1.2 质粒和菌株
• 2.1.3 工具酶和试剂
• 2.1.4 主要仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 植物培养
• 2.2.2 植物组织总DNA 的提取
• 2.2.3 热击感受态E.coli 制备
• 2.2.4 大肠杆菌的转化
• 2.2.5 农杆菌感受态细胞的制备
• 2.2.6 农杆菌的转化
• 2.2.7 克隆载体的鉴定
• 2.2.8 质粒DNA 的少量制备碱裂解法
• 2.2.9 酶切鉴定体系小量酶解反应
• 2.2.10 连接体系的建立
• 2.2.11 树脂切片
• 2.2.12 胼胝质的观察
• 2.2.13 植物组织提取RNA
• 2.2.14 RNA 反转录合成cDNA 第一链
• 2.2.15 互补载体的构建
• 2.2.16 拟南芥的转化与筛选
• 3. 结果与讨论
• 3.1 MS157 突变体表型分析及遗传学分析
• 3.2 MS157 突变体树脂切片观察及胼胝质染色观察
• 3.3 MS157 基因的克隆、候选基因预测及等位分析
• 3.4 Ms157 突变体遗传互补载体构建及互补结果
• 3.5 MS157 基因的表达情况
• 3.6 受MS157 调控的下游基因
• 3.6.1 MS157 基因调控胼胝质酶相关基因的表达
• 3.6.2 MS157 基因调控其他绒毡层相关基因的表达
• 3.6.3 MS157 与tdf1、m5188 的双突变结果
• 3.7 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 发表文章