小麦光温敏不育系BS20、BS210的遗传特性及不育候选基因的分离研究

论文摘要

光温敏雄性不育是一种由遗传因素与光温因子互作所致的雄性不育类型，其育性表现与遗传控制机制较由遗传因素控制的雄性不育更为复杂。本文对新育成的小麦光温敏不育系BS20和BS210的育性转换规律和不育性遗传控制模式及其不育侯选基因进行了研究，主要结果如下：1、分期播种和人工气候箱试验研究表明：不育系BS20和BS210的温度敏感期和光周期敏感期是一致的，即在小麦穗分化的药隔至花粉粒单核期。BS20、BS210都表现为短日低温不育。不育系BS20育性受光照和温度共同作用，温度对育性的影响显著大于光周期的影响，临界温度为10℃-12℃。在临界温度以上，存在一个光敏温度范围，即12℃-14℃，在此温度范围内随着光长的增加，结实率增加。不育系BS210育性主要受温度影响，光长作用不明显，临界温度为10℃-12℃。2、“植物主基因+多基因混合遗传模型”分析表明：不育系BS210的两个组合（BS210／白玉149和BS210／0201）为E模型，即两对主基因+多基因模型。进一步分析表明：两个组合均为E-1模型，是2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型。2对主基因，均为负等加性效应。光温敏不育基因是隐性，但存在部分显性效应。BS210／0201比BS210／白玉149主基因加性和显性效应略高，而且多基因加性效应为正值。两个组合的主基因遗传力高于多基因遗传力。环境对两个组合的结实率影响很大，环境方差分别占表型方差的58.33％和46.67％，BS2101／0201组合的环境方差几乎与主基因方差相当，BS210／白玉149组合的环境方差等于主基因方差的2倍。3、光温敏不育相关基因片段的分离试验表明：以不育系BS210和BS20为材料，在北京（可育环境）和安徽阜阳（不育环境）分别种植，通过DDRT-PCR方法进行不育相关基因的分离和反向Northern杂交验证，分别得到了20条和4条与不育相关的cDNA差异片段，进行了序列的测定和功能的初步分析，筛选出6个候选基因片段，其中5个分别与水稻的DNA修复重组蛋白rad50、小麦穗发育过程中类受体激酶基因、玉米和水稻细胞死亡抑制蛋白基因、水稻调控核编码的叶绿体正常发育及其功能的HAP3基因和一粒小麦磷脂酰丝氨酸脱羧酶基因高度同源，一致性分别为88％、92％、88％、57％和89％，其余1个候选基因片段和其他16个序列为新基因片段。修复蛋白rad50基因和一个新基因片段分别在可育和不育环境下mRNA的5’端编码区相同，但3’端非编码区序列出现长度差异。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 文献综述
• 1.1 小麦光温敏雄性不育的研究进展
• 1.1.1 有关小麦光温敏雄性不育成因的解释
• 1.1.2 光温敏雄性不育系的育性转换特性研究
• 1.1.3 小麦雄性不育的细胞学研究
• 1.1.4 光温敏不育遗传的复杂性
• 1.1.5 小麦雄性不育的分子生物系学研究
• 1.1.6 光温敏雄性不育光温生态模型的研究
• 1.1.7 小麦雄性不育的基因工程研究
• 1.1.8 小麦杂种优势利用的研究现状
• 1.2 植物基因差异表达研究技术
• 1.2.1 mRNA差异显示和eDNA—AFLP技术
• 1.2.2 基因表达的系列分析（SAGE）
• 1.2.3 cDNA微阵列和DNA芯片技术
• 1.2.4 正向和反向遗传学研究
• 1.2.5 EST序列及其应用
• 1.2.6 DNA差减文库的构建和基因差异表达研究
• 1.2.7 蛋白质组学的研究
• 1.2.8 代谢组学研究
• 1.2.9 生物信息学的应用
• 1.2.10 系统生物学
• 1.2.11 小麦基因组学研究
• 1.3 本研究的意义与目标
• 第二章 小麦光温敏雄性不育系育性转换特点研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 不同生态条件下的育性表现
• 2.2.2 温度敏感时期
• 2.2.3 光周期敏感时期
• 2.2.4 光温互作效应分析
• 2.3 讨论
• 第三章 小麦光温敏不育系育性的遗传分析
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 育性分析
• 3.1.3 数据分析
• 3.2 结果与分析
• 1和F₂群体的结实率分析'>3.2.1 亲本、F₁和F₂群体的结实率分析
• 3.2.2 遗传分析
• 3.3 讨论
• 第四章 小麦光温敏不育相关基因片段的分离
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 实验方法及步骤
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 RNA的提取
• 4.2.2 DDRT-PCR分析
• 4.2.3 部分差异片段的重扩增
• 4.2.4 反向Northern点杂交验证
• 4.2.5 差异序列分析
• 4.2.6 候选EST序列5’端的延长
• 4.3 讨论
• 附表
• 参考文献
• 博士研究生期间发表的论文
• 致谢