大白菜雄性不育系RC7不育性及不育相关基因克隆与分析

论文摘要

在大白菜新品种培育中,细胞质雄性不育系是生产杂交一代的理想亲本系。柯桂兰,赵利民等1997年从国外引进新型甘蓝型油菜胞质雄性不育材料RC97-1,以其作为不育源,与不同类型大白菜杂交、多代回交转育其不育性,从幼苗、花期到经济性状各阶段连续严格筛选,育成了不育性稳定、幼苗无黄化、蜜腺正常、配合力好,不育株率及不育度均达100%的大白菜胞质雄性不育系RC7,并利用RC7选育出优势明显、符合市场需求的大白菜新品种“金秋70”和“金秋90”,供生产上应用。为了明确不育系RC7花粉败育的机理,本试验试图从解剖学和分子生物学方面探索RC7不育形成的机理,为进一步利用这一优良不育源提供科学依据。1.对RC7的花期花蕾和开放花朵采用石蜡切片的方法,进行形态解剖学分析发现,RC7花蕾出现败育,其败育发生在四分体时期,此时RC7绒毡层细胞异常肥大,四分体受到挤压后破裂并降解,无法形成正常的小孢子。2.在RC7 mtDNA中扩增出一长度为417bp的特异片断,在其保持系B7中没有该片断。该特异片断与orf138同源性为100%。这一结果证明RC7的不育性与Ogu CMS不育系具有相似性,它的不育性来源于Ogu CMS萝卜不育源。3.以RC7 mtDNA为模板进行PCR扩增,扩增出大小为588bp的特异条带。在其保持系B7中没有该条带。该片段可编码75个氨基酸,命名为orf75。orf75推导的氨基酸序列N末端与萝卜Ogu CMS所具有的ORF138有28个氨基酸完全相同;C末端与钾依赖钠钙交换蛋白-1同源性为54%。推测orf75可能是orf138与钾依赖钠钙交换蛋白-1的编码基因发生重排产生的新的开放阅读框。该588bp片段还可编码一个含有一个疏水基团和一个跨膜区的67个氨基酸的蛋白片段,命名为orf67,它属可溶性蛋白。4.以RC7为材料,采用RT-PCR方法,分析了588bp特异条带的转录。表明588bp特异条带在叶片、花蕾和花朵中均有表达。mtDNA与cDNA的同源性为100%,转录后没有后期加工。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 植物细胞质雄性不育在分子水平上的研究进展
• 1.1.1 细胞核不育与细胞质雄性不育
• 1.1.2 植物线粒体与CMS 的关系
• 1.1.2.1 植物线粒体基因组与CMS
• 1.1.2.2 植物线粒体质粒与CMS
• 1.1.2.3 植物线粒体RNA 编辑与CMS
• 1.1.2.4 植物线粒体翻译产物与CMS
• 1.1.3 叶绿体DNA 及其产物与CMS
• 1.1.4 与细胞质雄性不育有关的线粒体基因的研究
• 1.1.4.1 与雄性不育有关的线粒体嵌合基因
• 1.1.4.2 与雄性不育相关的线粒体能量代谢基因
• 1.1.5 与细胞质雄性不育有关的特异多肽
• 1.1.6 基因工程创造CMS
• 1.2 白菜雄性不育的研究进展
• 1.2.1 大白菜雄性不育系的研究
• 1.2.2 大白菜雄性不育系产生的机制
• 1.2.2.1 大白菜雄性不育的形态特征
• 1.2.2.2 大白菜雄性不育的解剖学特征
• 1.2.2.3 大白菜雄性不育的遗传学研究
• 1.2.2.4 大白菜雄性不育的生理生化分析
• 1.2.2.5 大白菜雄性不育发生的分子机制
• 1.3 本研究的目的与意义
• 第二章 材料与方法
• 2.1 材料与菌株
• 2.2 方法
• 2.2.1 RC7 与B7 的形态解剖学研究
• 2.2.2 CMS 相关基因的克隆与分析
• 2.2.2.1 mtDNA 的提取
• 2.2.2.2 大白菜叶片及花蕾RNA 的提取
• 2.2.2.3 PCR 扩增
• 2.2.2.4 反转录PCR
• 2.2.2.5 目的片段回收与克隆
• 2.2.2.6 阳性克隆的筛选与鉴定
• 2.2.2.7 序列测定及序列分析
• 第三章 结果与分析
• 3.1 RC7 与B7 的花蕾形态解剖学观察
• 3.2 MTDNA 的琼脂糖凝胶电泳检测
• 3.3 雄性不育相关基因的扩增
• 3.4 特异条带的回收、转化及检测
• 3.5 序列测定及结构分析
• 3.6 特异片断的转录水平研究
• 第四章 讨论
• 4.1 大白菜雄性不育材料小孢子的败育时期和特点
• 4.2 大白菜雄性不育材料小孢子的败育与绒毡层的关系
• 4.3 大白菜雄性不育的不育分子机理
• 4.4 RNA 编辑与细胞质雄性不育
• 第五章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介