导读:本文包含了同核异质雄性不育系论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:小麦,同核异质雄性不育,细胞程序化死亡,调控网络
同核异质雄性不育系论文文献综述
刘子涵[1]（2019）在《同核异质雄性不育小麦花粉发育的调控模型构建及育性相关基因TaUGP1-6A的功能分析》一文中研究指出目前,杂交小麦育种是最大限度利用杂种优势提高小麦产量的一种非常有前途的策略。而细胞质雄性不育(Cytoplasmic male sterility,CMS)作为小麦杂种优势利用的主要途径,由于在作物中无法产生有功能的花粉,从而为研究细胞质遗传、生殖生长和花粉发育提供了理想的材料。近年来,我们课题组对一套理想的小麦同核异质雄性不育(Isonuclearalloplasmic male sterility lines,IAMSLs)试验材料展开研究,发现它们不育性稳定,同时具有提高小麦品质、增强抗白粉病能力、提高生长潜力等优势,是一套优良的不育系材料,在小麦的叁系杂交育种中具有很大的应用潜力。然而,这些同核异质雄性不育小麦花粉败育机理目前尚不清楚,尤其是它们核心的败育分子机制。鉴于此,本研究以该5种同核异质雄性不育系(K706A、Va706A、Ju706A、C706A和U706A)以及他们的同型保持系B706为供试材料,对其进行了1BL/1RS核型鉴定;利用显微和亚显微技术对不育系和保持系各发育时期的植株、花药、绒毡层、小孢子和花粉壁进行了表型和细胞学观察;通过TUNEL和DNA ladder技术检测了绒毡层细胞程序化死亡(PCD)的动态变化;采用转录组测序技术对不育系败育关键时期的花药进行了差异表达分析,并利用生理指标测定和定量分析对测序分析结果进行了印证;通过RACE技术对转录组分析获得的候选基因TaUGP1-6A进行了全长扩增,并利用拟南芥功能回补和大麦花叶病毒侵染沉默(BSMV-VIGS)技术对该基因进行功能分析,获得以下主要研究结果:1.分子标记和A-PAGE分析结果表明,5种同核异质小麦雄性不育系均为1BL/1RS核型。花粉不同发育时期(四分体时期、单核早期、单核晚期、二核期和叁核期)的细胞学和表型研究表明,在整个生长发育过程中,不育系的雌蕊均发育正常,具有接受外来花粉的能力;然而不育系的雄蕊在叁核时期表现出明显的干瘪、不散粉、内皮乌氏体畸形以及外表皮纤维散乱的败育特征;败育类型为典败或染败,且所占比例不同;不育系小孢子均在单核晚期开始发育紊乱,在二核期败育特征明显,然而败育的原因不同;组织切片、TUNEL和DNA ladder进行了绒毡层降解观察和PCD的检测表明,不育系K706A的花药绒毡层发生了提前降解,其余不育系均发生了延迟降解;超微结构观察表明,不育系绒毡层在单核晚期造油体的缺失以及绒毡层小体的畸形,小孢子花粉外壁无法正常合成孢粉素。以上结果均说明败育关键时期为单核晚期和二核期,绒毡层PCD的异常、造油体缺失以及绒毡层小体的畸形是花粉败育及花粉壁无法正常合成的主要原因。2.对5种不育系败育关键时期(二核期)花药进行转录组测序分析,共获得了109.43GB的高质量clean data。通过差异表达分析(以保持系为对照),不育系K706A、Va706A、Ju706A、C706A和U706A分别获得4294、15835、5288、20444、10136个差异表达基因,其中包含1392个差异表达基因的核心基因集(172个基因上调,1220个基因下调)。通过KOG、GO、KEGG、WGCNA分析得到了败育相关的重要通路(糖代谢、氧化磷酸化、苯丙烷生物合成、磷脂酰肌醇信号通路)以及编码关键酶(GLTP、Pectinesterase、UGPase)的重要候选基因。生理指标、组织化学分析及定量的结果表明,不育花药出现了糖和ATP含量下降、ROS过量积累、孢粉素合成受阻以及ROS诱导绒毡层异常降解的现象,同时以上育性相关通路中所涉及的基因表达下调。综合以上结果,构建了一个核心转录互作网络调控同核异质雄性不育小麦花粉败育模型。3.以保持系B706花药cDNA为模板,克隆到2个小麦TaUGP1基因的拷贝TaUGP1-6A和TaUGP1-6B。序列比对发现存在17个差异的SNP位点,但所编码的氨基酸一致。基于转录组学分析发现,位于6A染色体上的编码UGPase的核心不育相关基因TaUGP1-6A(Traes_6AS_3A8E07254)在5种不育系中均显着下调表达。因此,利用RACE技术从B706中克隆了TaUGP1-6A的1731bp的全长cDNA序列,序列分析表明,TaUGP1-6A编码467个氨基酸,具有典型的UDPGP保守结构域。为了验证TaUGP1-6A的功能,通过构建TaUGP1-6A的过表达载体pCAMBIA3301-TaUGP1-6A,对拟南芥纯合突变体atugp1和atugp2的杂合体(Atugp1atugp1/Atugp2atugp2)进行遗传转化。发现正常的杂合体后代有不育株(atugp1atugp1/atugp2atugp2)出现,而转化的植株后代均可育,说明了该基因的回补弥补了拟南芥AtUGP1基因的功能缺失,进而验证了TaUGP1-6A与育性相关。同时采用BSMV-VIGS技术,有效地沉默了B706植株中基因TaUGP1-6A的表达,出现了花药不开裂的不育表型,自交结实率降低。这些结果均表明该基因的正常表达与小麦育性紧密相关。(本文来源于《西北农林科技大学》期刊2019-05-01）
邱涛[2]（2017）在《玉米同核异质及同质异核雄性不育系线粒体基因组比较分析》一文中研究指出玉米细胞质雄性不育作为杂种优势利用的重要工具以及核质互作研究的理想材料,长期以来受到遗传学家和育种学家的广泛关注。玉米C型不育胞质具有败育彻底和育性相对稳定等优点,但其败育与育性恢复机理尚未明确。因此,研究玉米C型胞质败育与育性恢复机制具有十分重要的理论意义。以往研究大多是采用一套玉米同核异质材料进行线粒体基因组间的差异分析,但无法了解不同细胞核背景是否会通过核质互作引发细胞质基因组发生变异。本实验以两套同核异质材料C48-2、48-2,C黄早四、黄早四和一套同质异核玉米材料C48-2、C黄早四、C698-3、C478作为研究对象。通过蔗糖衬垫法分离玉米线粒体并提取其DNA,采用IlluminaHiseq2500平台对玉米线粒体基因组进行测序分析,利用Denovo组装和Gap内洞拼接得到完整线粒体基因组序列,进而分析两套同核异质玉米线粒体基因组间的差异,挖掘细胞质雄性不育的候选基因;通过同质异核材料间细胞质基因组的生物信息学分析,探究核质互作对细胞质基因组的影响。本研究所得主要结果如下:1.C48-2、C黄早四、C698-3、C478和48-2、黄早四线粒体基因组测序数据过滤后均大于1GB。基因组组装结果分别为739,660bp(C48-2)、739,653bp(C黄早四)、739,607bp(C478)、739,643bp(C698-3)和 566,154bp(48-2)、566,503bp(黄早四),GC 含量均约为44%。C48-2、C黄早四、48-2和黄早四叶绿体基因组的组装结果分别为140,473bp(C48-2)、140,478bp(C 黄早四)、140,458bp(48-2)、140,448bp(黄早四),GC含量均为38.4%。2.通过6个供试材料线粒体基因组的序列同源性和共线性比较,发现C型不育系和保持系(48-2、黄早四)线粒体基因组保守区域共线性较高,但这些保守序列段的排列顺序及方向存在差异。C型不育系线粒体基因组中存在总长约为241kb的大片段重复序列,而可育材料中的大片段重复序列较少,简单重复序列(SSR)的检索结果也显示,线粒体基因组中存在大量的五、六碱基单元的重复序列,且不育材料比可育材料中数量更多。3.六个材料线粒体基因组均注释到33个已知蛋白编码基因,对这些基因的序列进行比对发现nad4L、cob、cox3、atp9、rps4基因在不同细胞质线粒体基因组中的拷贝数存在差异;atp4、atp6、cox2、nad2、rps2B基因在不同细胞质线粒体基因组中的基因序列信息存在差异。通过预测这些差异基因的二级结构和跨膜结构域并进行比较分析,发现基因内部分碱基序列的变异可造成蛋白质二级结构的变化,并引发其功能的改变。4.两套同核异质玉米叶绿体基因中均注释到84种蛋白编码基因、30种tRNA基因和4中rRNA基因,只是不同材料间部分基因的拷贝数存在差异。共线性比较分析发现,叶绿体基因组结构高度保守,基本没有发现序列片段的重组;并且根据四种材料叶绿体基因组上的变异位点(SNP与InDel)分析,显示大多数的单碱基变异和所有的插入缺失都发生在基因组Poly结构区域。5.通过两套玉米同核异质系C48-2、48-2,C黄早四、黄早四线粒体与叶绿体基因组的结构信息、重复序列、编码基因以及变异位点的比较,可以看出不育胞质线粒体基因组较可育胞质更复杂,主要原因可能是其存在大量的重复序列,而叶绿体基因组则高度保守。而玉米同质异核系C48-2、C黄早四、C698-3、C478线粒体和叶绿体基因组比较分析显示不同细胞核背景对同一细胞质中线粒体和叶绿体基因组影响较小,主要发生在重复序列和基因间隔区存在一些差异,而编码基因的碱基序列基本没有差异。(本文来源于《四川农业大学》期刊2017-05-01）
张耀文,赵小光,田建华,王竹云,李建昌[3]（2014）在《甘蓝型油菜两类同核异质雄性不育系光合特性的比较》一文中研究指出【目的】探究甘蓝型油菜化学诱导型雄性不育系(CIMS)和细胞质雄性不育系(CMS)光合特性的差异,为利用CIMS和CMS途径进行高光效育种提供理论依据。【方法】以甘蓝型油菜CIMS、同核异质油菜CMS及其同源正常油菜(CMS保持系)为材料,研究不同时期其光合特性的变化和差异。【结果】CIMS和同源正常油菜、同核异质CMS叶片叶绿素含量、光合群体物质净合成量和群体光合速率的变化规律相同;CIMS和同源正常油菜光合面积的变化表现为"2峰曲线",而CMS则为"3峰曲线"。CIMS与CMS短柄叶叶片叶绿素含量、绿叶面积的差别变化基本表现为"降低-接近-降低-接近"趋势;在整个叶片生育期内,CIMS叶片叶绿素含量和绿叶面积分别较CMS低18.46%,12.76%,二者的绿色角果皮表面积差均呈现"前高后低"趋势,在04-17-05-17CIMS较CMS高247.83%,而在05-22-05-26CIMS较CMS低36.92%。从04-08开始,CIMS的光合群体物质净合成量高于CMS,表现为"2峰曲线",在整个生育期内CIMS较CMS高6.57%;二者群体光合速率的差异表现为"3峰3谷曲线",在整个生育期内,CIMS平均较CMS低12.25%。【结论】油菜CIMS和CMS之间的光合特性存在差异,综合二者的优势培育"CIMS+CMS"复合型授粉控制系统进行高光效育种具有可行性。(本文来源于《西北农林科技大学学报(自然科学版)》期刊2014年12期）
张新钵[4]（2012）在《3例同核异质小麦雄性不育系及其保持系线粒体DNA差异的AFLP检测》一文中研究指出当今世界人口以刚性速度增长，粮食危机越来越严重。为了解决这一现状，作物杂种优势的利用显得越来越重要，而细胞质雄性不育（CMS）是作物杂种优势利用的基础，在进行作物杂交种选育时，人们利用雄性不育这一优势，可以节约大量的人力和时间用以作物强优势组合的培育。与此同时，亦对雄性不育机理做了大量的研究，结果表明，线粒体DNA与CMS密切相关。但在细胞质雄性不育中，由于存在核质互作现象，很难确定细胞质基因组的差异是细胞质基因组本身引起，还是由于细胞核对细胞质的影响而产生的。因此，如果不经选择专门的研究材料，仅单一的对某一供试材料进行研究很难确定其不育胞质来源与性质。为了解决这一问题，本研究经过多年的培育育成了一批同核异质小麦不育材料，这些材料均通过回交转育数十代，它们具有相同的核遗传背景。因此，在对雄性不育研究过程中可以完全排除细胞核带来的影响，用此为供试材料，其研究过程中得到的差异完全可以认为来自于细胞质基因组的本质差异。本研究正是基于此，选取3例同核异质小麦雄性不育系及其对应保持系为材料，利用AFLP分子标记对其mtDNA进行了差异性分析，旨在小麦杂种优势利用中用以鉴别不同不育细胞质类型及其各不同不育细胞质的恢保特性，以提高核质互作型不育类型的实际利用效能，获得下述重要结果：(1)本实验利用密度梯度离心法提取mtDNA，纯度高，可以满足AFLP的实验要求。(2)64对引物组合中共筛选出5对引物组合：E7/M21，E10/M16，E12/M18,E13/M18，E13/M20有较好的多态性；对此过程进行了2次重复,均得到了同样结果。(3)在E7/M21引物组合中，在200bp左右的位置扩增了一条相当明显的差异带；在E12/M18引物组合中,在250bp左右产生了一条相当明显的差异带；在E13/M20引物组合中，在400bp左右产生了一条明显的差异带；这些差异带可以作为鉴别3例同核异质小麦雄性不育系及其保持系mtDNA的稳定依据。(4)通过上述引物扩增出的特异差异条带，说明这3例同核异质小麦雄性不育系及其保持系mtDNA确实存在明显的多态性，这些差异带亦说明供试同核异质小麦线粒体基因组间确实存在差异，可以作为小麦杂种优势研究与利用中用于区别不同细胞质不育类型的稳定分子标记，甚至可以延伸到对其恢保特性的研究。(本文来源于《西北农林科技大学》期刊2012-05-01）
黄兴国,汪广勇,余金洪,丁毅[5]（2011）在《水稻同核异质雄性不育系的细胞质遗传效应与细胞学研究》一文中研究指出对所构建的7种水稻同核异质雄性不育系进行细胞质遗传效应研究,包括主要生长特性和农艺性状、与恢复系测配的影响以及花粉发育的细胞学观察。结果表明,7种同核异质不育系的播始历期为81～83d,剑叶长为25.10～29.40cm,穗长为21.45～24.30cm,株高为80.60～94.13cm,每穗粒数在163.2～222.1。与恢复系辐恢838和绵恢725进行测配,结果表明用绵恢725配组时,各组合的生育期为113～115d,剑叶长和剑叶宽2个性状与用辐恢838配组时类似。最主要的差别在株高、有效穗、每穗粒数、每穗实粒数、结实率和千粒重等几个性状。总体看株高明显下降,每穗粒数和实粒数显着增加,而结实率和千粒重多数不如用辐恢838配组的组合。用7种同核异质雄性不育系混合后与单一恢复系配组,在实践中是可行的。细胞学观察结果表明,同核异质雄性不育系花粉粒败育开始在单核期,92%以上为典败。花粉粒败育时,维管束的结构被彻底破坏。由此推断,所用的同核异质雄性不育系的败育应该同维管束的不正常发育有关,其败育机理应该是相同的。(本文来源于《中国水稻科学》期刊2011年04期）
兰红玉,张改生,刘红占,高春宝,张龙雨[6]（2010）在《叁例同核异质雄性不育小麦mtDNA差异片段的比较分析》一文中研究指出为了从分子水平鉴别叁例同核异质小麦雄性不育材料,利用RAPD技术,对细胞核来自同一普通小麦(Triticum aestivum),细胞质分别来自粘果山羊草(Aegilops kotschyi)、二角山羊草(Ae.bicornis)和斯卑尔脱小麦变种(T.spelta)的叁例同核异质小麦雄性不育系的线粒体DNA(mtDNA)进行差异片段的比较分析。结果表明:(1)叁种不育系在mtDNA上呈现明显差异;(2)对叁种不育系的mtDNA差异片段进行回收、克隆、测序和比对,结果片段OPY01-1517和OPP02-750均与普通小麦mtDNA具有较高的同源性,同源性分别为99%和98%。这为进一步从分子水平鉴别含有斯卑尔脱小麦和二角山羊草细胞质的小麦材料奠定了基础,也为区别不同细胞质雄性不育系提供了一定依据。(本文来源于《麦类作物学报》期刊2010年06期）
高春保[7]（2010）在《叁种同核异质细胞质雄性不育小麦线粒体DNA差异性分析》一文中研究指出细胞质雄性不育(CMS)是在自然界植物中普遍存在的一种母性遗传现象,在作物杂种优势利用中具有不可替代的作用。小麦作为主要的粮食作物,对其杂种优势利用的研究,特别是雄性不育机理的研究,一直是摆在众多杂交小麦育种者面前一道难以逾越的难关。前人研究表明,小麦CMS与线粒体直接相关,而探索和研究线粒体DNA(mtDNA)与CMS的关系,成为了当前小麦杂种优势利用的热点。本研究以具有相同核背景而细胞质分别来源于偏凸山羊草(Ae.ventricosa)、易变山羊草(Ae.variabilis),提莫菲维(T.timopheevi)的3种小麦细胞质雄性不育系,采用50条随机引物对其细胞质线粒体DNA(mtDNA)进行了RAPD多态性分析,旨在比较细胞核相同而细胞质来源不同的不育系之间的差异性,为进一步探索小麦CMS的形成机理,特别是区分不同不育胞质源在分子基础上建立一套快速有效的检测机制提供理论与技术支撑。试验获得如下结果：(1)筛选出3条可在供试3种不育质源不育系间,扩增出特异性明显且重复性高的特异引物。(2)引物S22在ms(Ae. ventricosa)-90-110中扩增出分子量约为1500bp的特异带,引物Opaa16在ms(T.timopheevi)-90-110中扩增出分子量约为1200bp的特异带,引物OPA05在ms(Ae. Variabilis)-90-110中扩增出分子量约为670bp的特异条带。(3)3种不育质源不育系在线粒体DNA上所表现出的稳定差异,其多态性可能是造成它们不同恢复度差异性的主要原因,以本研究所获得的3个特异引物可作为鉴别这叁种不育系的细胞质mtDNA分子标记。(本文来源于《西北农林科技大学》期刊2010-05-01）
兰红玉[8]（2010）在《叁例同核异质小麦雄性不育系mtDNA的RAPD分析及特异片段的克隆和测序》一文中研究指出细胞质雄性不育(CMS)是普遍存在于自然界植物中的一种母性遗传现象,是作物杂种优势利用的重要基础。小麦作为世界主要的粮食作物,对其杂种优势利用的研究,特别是雄性不育机理的研究,一直是众多杂交小麦育种者设法攻克的难关。许多研究表明,小麦线粒体与CMS直接相关,探索和研究线粒体DNA (mtDNA)与CMS的关系,是当前研究植物CMS机理的重要内容。本研究分别以具有相同父本90-110细胞核,细胞质则分别来自粘果山羊草(Ae. kotschyi)、二角山羊草(Ae. bicornis)和拟斯卑尔脱小麦变种(T. spelta)的雄性不育小麦材料为试材。在相同核背景下利用RAPD标记,对ms (Ae. kotschyi)-90-110、ms (Ae. bicornis)-90-110、ms (T. spel ta)-90-110叁例小麦雄性不育材料的mtDNA的变异性进行了深入的研究,获得如下重要结果：(1)在50条随机引物中,3条引物对扩增出不同的差异带,其中OPY01-1517是引物OPY01对雄性不育小麦ms (Ae. bicornis)-90-110扩增中所产生的差异带；OPA05-2500是引物OPA05对雄性不育系ms(T.spelta)-90-110扩增中所产生的差异带；OPP02-750是引物OPP02对雄性不育系ms (Ae. kotschyi)-90-110扩增所产生的差异带。(2)上述扩增出的叁条差异带,不仅稳定且可重复性较高,表明叁例雄性不育小麦mtDNA存在明显的多态性,这种多态性很可能是造成叁例小麦在育性恢保关系及恢复性上差异的主要原因；同时,以上标记可以作为区分不同不育胞质源雄性不育细胞质相关基因的重要分子标记。(3)本研究对获得的差异片段OPY01-1517、OPA05-2500和OPP02-750进行回收、克隆和测序。经Blastn比对,结果表明,差异片段OPY01-1517和OPP02-750与小麦线粒体基因组具有较高的同源性,同源性分别为99%和98%(小麦线粒体基因组登录号：EU534409.1)。OPY01-1517含有一段atp1基因序列,序列位于3’端,长度为106bp,剩余序列为非编码区序列。OPP02-750是小麦线粒体基因组nadl和nad5非编码区序列。这两个序列可以作为区分含有斯卑尔托小麦变种和二角山羊草细胞质的分子标记。(本文来源于《西北农林科技大学》期刊2010-05-01）
靳西彪[9]（2008）在《水稻同核异质雄性不育系包颈的发生与其内源激素及同工酶关系的研究》一文中研究指出在水稻杂交种子生产中,无论是叁系杂交稻的核质互作型不育系或是两系杂交稻光温敏核不育系,都存在一个共同的遗传障碍,即不育系30%～60%的颖花被包在剑叶叶鞘中,也称之为包颈。不同水稻胞质雄性不育系其包颈度不同。本实验以冈型、D型、印尼水田谷叁种胞质雄性不育系及其相应保持系为试验材料,在幼穗发育各个时期,对其进行内源激素和同工酶分析,以及使用外源激素进行田间喷施处理,以期找出包颈的发生与内源激素及同工酶的关系,以及外源激素对水稻包颈产生抑制的最佳时期。本研究的主要结果如下:1.在幼穗发育期的叶片中,不育系G46A和其保持系G46B在酯酶同工酶、过氧化物酶同工酶、细胞色素氧化酶同工酶酶谱中均有差异,但不明显。其中酯酶同工酶的差异主要体现在酶带数目的变化,而过氧化物酶同工酶、细胞色素氧化酶同工酶酶谱的差异主要体现在酶活性的变化。在幼穗中,不育系和其保持系叁种同工酶酶带的分布、强度、数目差异十分明显,主要表现在单核期不育系酯酶、过氧化物酶、细胞色素氧化酶酶带数目的减少。2.内源激素GA在双核期在叁种材料不育系及其保持系叶片、幼穗呈现极显着性差异,均表现为不育系GA含量低于其保持系,包颈度高的Z621A内源激素GA显着低于同期包颈度低的D62A和G46A;ABA在叁种不育系和其保持系间也存在显着性差异,表现为在前期亏缺后期盈积,而不育系间包颈度较大的Z621A也有呈相同规律;在单核期A、B间IAA含量变化一致,且包颈度较大的Z621A激素IAA值极显着偏低。3.在幼穗发育后期(叁核期)进行外源赤霉素的喷施可以有效降低包颈度值,此期株高也只是略高于正常值。Z621A、G46A、D62A包颈度与倒一节间长、倒二节间长呈负相关,减数分裂期处理后与倒一节间长、倒二节间长呈极显着负相关;与倒叁节间长呈显着正相关。(本文来源于《四川农业大学》期刊2008-05-01）
曲衍进,余显权,赵福胜,李书钦,阳标仁[10]（2008）在《6个水稻同核异质雄性不育系的双列杂交试验》一文中研究指出应用6个同核异质不育系与7个不同的恢复系按照不完全双列杂交(NCⅡ)设计配制42个杂交组合,对42个组合的单株产量等9个主要性状进行方差分析和配合力分析。结果表明:6个不育系对有效穗、千粒重、穗粒数、着粒密度、单株产量性状上的一般配合力效应显着;6个不育细胞质之间有差异,表现为细胞质效应差异或质核互作效应差异;对参试的组合在单株产量、穗长、结实率叁个性状上基因的非加性效应大于加性效应;同一组合在不同性状或不同组合在同一性状上的加性遗传效应和非加性效应均不同。(本文来源于《西南农业学报》期刊2008年02期）
同核异质雄性不育系论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
玉米细胞质雄性不育作为杂种优势利用的重要工具以及核质互作研究的理想材料,长期以来受到遗传学家和育种学家的广泛关注。玉米C型不育胞质具有败育彻底和育性相对稳定等优点,但其败育与育性恢复机理尚未明确。因此,研究玉米C型胞质败育与育性恢复机制具有十分重要的理论意义。以往研究大多是采用一套玉米同核异质材料进行线粒体基因组间的差异分析,但无法了解不同细胞核背景是否会通过核质互作引发细胞质基因组发生变异。本实验以两套同核异质材料C48-2、48-2,C黄早四、黄早四和一套同质异核玉米材料C48-2、C黄早四、C698-3、C478作为研究对象。通过蔗糖衬垫法分离玉米线粒体并提取其DNA,采用IlluminaHiseq2500平台对玉米线粒体基因组进行测序分析,利用Denovo组装和Gap内洞拼接得到完整线粒体基因组序列,进而分析两套同核异质玉米线粒体基因组间的差异,挖掘细胞质雄性不育的候选基因;通过同质异核材料间细胞质基因组的生物信息学分析,探究核质互作对细胞质基因组的影响。本研究所得主要结果如下:1.C48-2、C黄早四、C698-3、C478和48-2、黄早四线粒体基因组测序数据过滤后均大于1GB。基因组组装结果分别为739,660bp(C48-2)、739,653bp(C黄早四)、739,607bp(C478)、739,643bp(C698-3)和 566,154bp(48-2)、566,503bp(黄早四),GC 含量均约为44%。C48-2、C黄早四、48-2和黄早四叶绿体基因组的组装结果分别为140,473bp(C48-2)、140,478bp(C 黄早四)、140,458bp(48-2)、140,448bp(黄早四),GC含量均为38.4%。2.通过6个供试材料线粒体基因组的序列同源性和共线性比较,发现C型不育系和保持系(48-2、黄早四)线粒体基因组保守区域共线性较高,但这些保守序列段的排列顺序及方向存在差异。C型不育系线粒体基因组中存在总长约为241kb的大片段重复序列,而可育材料中的大片段重复序列较少,简单重复序列(SSR)的检索结果也显示,线粒体基因组中存在大量的五、六碱基单元的重复序列,且不育材料比可育材料中数量更多。3.六个材料线粒体基因组均注释到33个已知蛋白编码基因,对这些基因的序列进行比对发现nad4L、cob、cox3、atp9、rps4基因在不同细胞质线粒体基因组中的拷贝数存在差异;atp4、atp6、cox2、nad2、rps2B基因在不同细胞质线粒体基因组中的基因序列信息存在差异。通过预测这些差异基因的二级结构和跨膜结构域并进行比较分析,发现基因内部分碱基序列的变异可造成蛋白质二级结构的变化,并引发其功能的改变。4.两套同核异质玉米叶绿体基因中均注释到84种蛋白编码基因、30种tRNA基因和4中rRNA基因,只是不同材料间部分基因的拷贝数存在差异。共线性比较分析发现,叶绿体基因组结构高度保守,基本没有发现序列片段的重组;并且根据四种材料叶绿体基因组上的变异位点(SNP与InDel)分析,显示大多数的单碱基变异和所有的插入缺失都发生在基因组Poly结构区域。5.通过两套玉米同核异质系C48-2、48-2,C黄早四、黄早四线粒体与叶绿体基因组的结构信息、重复序列、编码基因以及变异位点的比较,可以看出不育胞质线粒体基因组较可育胞质更复杂,主要原因可能是其存在大量的重复序列,而叶绿体基因组则高度保守。而玉米同质异核系C48-2、C黄早四、C698-3、C478线粒体和叶绿体基因组比较分析显示不同细胞核背景对同一细胞质中线粒体和叶绿体基因组影响较小,主要发生在重复序列和基因间隔区存在一些差异,而编码基因的碱基序列基本没有差异。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
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