论文摘要
水稻是人类主要粮食作物之一,据调查世界上有三分之一以上的人口以水稻为主食。而中国人口众多,又是大米生产和消费大国,水稻在粮食生产中具有举足轻重的地位。杂交水稻的研究与利用为人类粮食问题的解决提供了一条可行的途径。三系杂交水稻在提高水稻产量方面已取得巨大成就,但也逐渐显露出其局限性:产量的进一步提高受到限制,米质欠佳,存在不育细胞质的负效应和单一细胞质的潜在威胁等。以光、温敏不育系为基础的两系法与三系法相比有明显的优势,两系法不受恢、保关系制约,配组自由;一系两用,不需要保持系,生产程序简单;无细胞质的负效应和细胞质单一带来的潜在危险,因而是更有应用前景的杂种优势利用途径。但两系法由于受到不能为人们控制的外界光、温条件的影响,因此存在一定风险。因此,揭示雄性不育机制,最终实现雄性不育的人为控制代替光温控制,将是两系法的最优应用途径。温敏不育由1至2对基因控制,为研究不育机制提供了方便。迄今为止,还很少有反向温敏不育机制研究的相关报道,更没有反向温敏不育相关基因鉴定和克隆的成功例子。因此本研究具有重要的理论意义和应用价值。本研究利用一个来源于野生稻与栽培稻杂交后代的反向温敏不育系Tb7S为材料,开展了反向温敏不育系育性转换、败育的细胞学和不育性遗传研究;通过RNAi技术鉴定了一个调控低温条件水稻育性相关的基因,结果如下:开展了该不育系自然环境条件下育性转换与气温的变化关系的研究,结果表明,育性转换的温度敏感期为抽穗前的12-15天的花粉母细胞减数分裂期;育性转换的临界温度为日平均温度都在25—26℃之间,日最高温28℃,最低温24℃;温度对育性的相关分析表明,温度的变化在很大程度上影响了TB7S的育性变化,其中以相差12-13天的连续3天日最低气温的滑动平均值相关最明显。通过石蜡切片对反向温敏核不育系TB7S与正常水稻品种中花11的花粉形成发育过程进行了比较研究,结果表明雄性不育系TB7S在发育过程中出现败育主要是在小孢子母细胞减数分裂的二分体时期细胞核分裂不均等而导致不育,其发育过程中还伴随着绒粘层出现异常,小孢子排列无序、形状畸型等。遗传研究表明反向温敏不育系Tb7S的育性是受隐性核基因控制的,F2代的育性分离比为9:7,不育性状表现为2对基因的独立遗传。鉴定了一个调控低温条件（24℃以下）水稻育性相关的基因:利用pCAMBIA-1301载体构建了一个单子叶强启动子驱动的RNAi载体。选取来源于Tb7S高温和低温处理获得的SSH差减杂交库筛选到的差异表达基因F32,利用RNAi技术对其进行了功能鉴定,在F32的RNAi转基因T0代的表型在较低温度下结实率下降,花粉染败,而在较高温度下育性恢复正常。较低温度下T0代育性与开花前15-17天的温度观测值表现显著相关;石蜡切片的显微观察结果表明在花粉母细胞减数分裂期绒毡层细胞发生提前解体,最终导致花粉细胞发育因营养不良而产生染败;F32的RNAi转基因T0代的分子检测结果、RT-PCR检测及siRNA检测均证实了RNAi的产生;且F32的RNAi转基因T1代表型符合典型的孟德尔遗传。根据本研究结果,还提出了在充分满足光温敏不育系不育性状表现的光温条件下可采取包颈作为光温敏不育植株的鉴定标准。根据相关资料分析,通过反向遗传学鉴定的F32基因,即OsSitPPAL1,可能是与酵母Saccharamyces cerevisiae细胞的Sit4蛋白磷酸酶基因功能同源的基因。
论文目录
相关论文文献
标签：水稻论文; 反向温敏核不育系论文; 低温育性调控相关基因论文; 蛋白磷酸酶基因论文;