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小麦生理型雄性不育花药绒毡层和孢粉素变化与raftin1基因表达的关联分析

小麦生理型雄性不育花药绒毡层和孢粉素变化与RAFTIN1基因表达的...

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作者：盛英西北农林科技大学

学位级别：硕士

杀雄剂SQ-1是一种新型小麦杀雄剂,由我国自行研制,并拥有对此的自主知识产权。其杀雄效果在适宜喷施时期与剂量下可达到95%-100%的雄性不育,饱和授粉结实率可达到85%以上,现已经在杂交小麦科研与实践中发挥越来越重要的作用。目前,有关... 详细信息

杀雄剂SQ-1是一种新型小麦杀雄剂,由我国自行研制,并拥有对此的自主知识产权。其杀雄效果在适宜喷施时期与剂量下可达到95%-100%的雄性不育,饱和授粉结实率可达到85%以上,现已经在杂交小麦科研与实践中发挥越来越重要的作用。目前,有关杀雄剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育机理的基础研究,不同学者做了不少研究,大多集中于物质代谢、能量代谢、内源激素等方面,而针对小麦花粉败育过程中细胞内某一特定组织器官的异常变化研究还显不足,特别是在与小麦花粉败育相关细胞显微结构又结合相关特异结构基因联合作用方面的研究更为罕见。为了研究小麦生理型雄性不育花药绒毡层及其孢粉素与基因raftin1表达间的相关性,将小麦花粉败育相关的亚显微细胞结构与特异结构基因表达作用互通结合进行研究,最终以揭示小麦生理型雄性不育的机理。本研究以ms(Kots)-90-110遗传型雄性不育系,经杀雄剂SQ-1诱导的对应于ms(Kots)-90-110属近等可育基因系BC5F1的生理型雄性不育系,正常发育的BC5F1系为试材。通过石蜡切片、细胞荧光染色和荧光定量PCR技术,对小孢子不同发育时期的花药绒毡层的形态变化、孢粉素的累积状况及相关基因raftin1的表达进行了关联分析与研究,获得如下重要结论:(1)不同的发育时期,对照和两不育系的绒毡层降解速率存在明显的差异,在小孢子母细胞时期,对照与两不育系花药绒毡层没有明显的差别。单核早期绒毡层细胞转向退化,开始呈现不规则的形状,而生理型不育和遗传型不育系较对照绒毡层降解更加明显,仅可以看到一部分未退化完全的残留。单核后期绒毡层退化程度进一步加剧,可以看到部分未退化完全的物质,而两不育系此时基本退化完全。发育至二核期和三核期,生理型不育系和遗传型不育系与对照的花药绒毡层一样,退化完全。研究表明:绒毡层在小孢子发育到单核早期时提前降解与后期花粉的败育密切相关。(2)在小麦小孢子发育过程中,对照与生理型不育系及遗传型不育系孢粉素的累积存在明显差异。正常发育的BC5F1,小孢子平均光密度值随小孢子的发育而逐渐上升,这种生理变化刚好与小孢子形成花粉壁形成过程相吻合。而两不育系中,孢粉素的变化不明显。由此可知,绒毡层的提前解体,分泌孢粉素的量大大降低,以致后期形成花粉壁的过程受阻,最终导致花粉败育。(3)以正常发育的小麦单核期花药为对照,通过荧光定量PCR技术,得到了raftin1基因在BC5F1可育系、BC5F1生理型不育系及遗传型不育系花药发育的单核期、二核期和三核期的相对表达量。经DPS7.05软件统计分析后可知,可育系中,raftin1基因在二核期表达量最高。在两不育系中,该基因单核期表达量与二核期相比均存在显著差异,与三核期相比存在极显著差异。三者相比,在单核期,raftin1基因在生理型不育系与遗传型不育系的相对表达量均极显著的高于可育系,但是在二核期,可育系要高于生理型不育系,存在显著性差异,与遗传型不育系没有显著性差异。

关键词：小麦杀雄剂SQ-1 绒毡层孢粉素 raftin1基因

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