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《华中农业大学》 2002年
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甘蓝型油菜生态型细胞质雄性不育两用系温度调控机理的初步研究

袁美  
【摘要】: 细胞质雄性不育(CMS)是一种不能产生有活力花粉的遗传性状,这种现象在高等植物中普遍存在,其不育性的表现受核质两套遗传系统的控制,同时,有许多CMS的育性还受外界环境条件如温度、光照的影响。研究其发生机理有助于促进杂种优势利用和了解核质两套遗传系统相互作用规律。 在目前油菜杂种优势利用中,pol CMS被认为是“第一个有实用价值的细胞质雄性不育类型”。大量的研究表明,orf224/atp6的表达与pol CMS有关,恢复基因Rfp在转录后水平上通过影响RNA加工来调控该区域的转录模式。本研究所用材料生态型雄性不育两用系(简称生态两用系)8-8112AB属于pol CMS类型,其在武汉秋播表现可育,在昆明或西宁夏播表现不育,其中温度是影响育性变化的主要环境因子。为正确认识和利用pol CMS生态雄性不育两用系提供实验依据,以及为进一步改良pol CMS生态雄性不育两用系提供理论参考,本文对调控8-8112AB育性变化规律的温度敏感基因遗传及其作用机理进行了初步研究,取得了如下主要结果: 1.研究在不同温度条件下生态两用系8-8112AB的花器官形态变化,主要结果表明,在相对低温条件下,8-8112AB与正常油菜品系1141B(pol CMS保持系)的花器官形态特征相似,而在相对高温条件下,则与pol CMS不育系1141A相同。 2.考查生态两用系8-8112AB及其F_1(1141A×8-8112AB)在不同播期、异地播种和人工生长箱控温条件下的育性表现,结果表明,在武汉秋播条件下,播期对8-8112AB及其F_1的育性变化影响不大,开花前5—10天的温度是影响育性变化的因子,即低温促进可育而高温导致不育,并且F_1的温度敏感性更强;在武汉春播和秭归、兰州夏播条件下,8-8112AB及其F_1均表现雄性不育;不同的温度处理对8-8112AB及其F_1的育性有明显的影响,在15℃/5℃时表现部分可育(育性4级),在25℃/15℃时表现雄性不育。 3.通过对1141A、8-8112AB及其F_1(114lA×8-8112AB)、F_2和BC_1(1141A×F_1)在武汉秋播和兰州夏播条件下育性表现的分析,认为8-8112AB细胞核内的温度敏感基因为不完全显性,且有数对微效温度敏感基因参与对温度的调控反应。 4.用10个线粒体基因探针对一套材料(包括正常胞质的可育系1141B,pol不育系1141A及其育性恢复系)的花蕾mtRNA进行了Northern检测,结果表明,只有3 个探针atP‘、o嘴24和口嘴22检测到转录本的差异。atP‘在1 141B中只转录产生一 个丰度很高的1 .IkbmRNA,在雄性不育的1141A和pol胞质的育性恢复株中这个转 录本的丰度明显减少并出现了分子量较大的2个转录本2.2kb、1 .gkb mRNA。在pol 胞质的育性恢复株中,与pol CMS不育株相比,2.2kb和1 .gkb转录本的丰度明显减 少,并伴随着两个新的转录本1 .4kb和1.3kb。这表明本研究结果与前人的研究结果 一致,即口榨24/atP‘是与pol CMs有关的区域,其转录受到恢复基因的调控。 5.口价24/atP‘在不同温度条件下的8一8 1 12AB花蕾中的差异转录受温度敏感基因 的调控。在相对低温条件下,口嘴24/atP‘在部分可育的8一81 1 ZAB中转录产生2.2kb、 1 .gkb、1 .4kb和1 .Ikb四个转录本,而在相对高温条件下,其在雄性不育的8一8112AB 中的转录产物数目没有变化,但1.4kb转录本的丰度减弱。 6.在pol不育系(1 141A和8一8112AB)中,。嘴24/atP石在苗期和相对低温条件下 的花蕾期具有相同的转录模式,共转录产生2.2kb、1.gkb、1.4kb和1.Ikb四个转录 产物。 7.在114lA、114lB、8一sllZAB和8一8707中,o嘴24/atP‘在同一种材料不同花 器官间(花柄、花曹、花瓣、雄蕊和雌蕊)的转录模式没有明显的差异。 8.用口夕24的特异引物扩增并克隆了。嘴24探针,该探针由口嘴24全序列的 bp一81和bp一655间的序列组成。 9.从mtRNA转膜量、电泳时间长短、预杂交液和杂交液组成及洗膜条件等方面 建立了适合本室条件的油菜Northem杂交的技术体系。 最后,还对pol CMS与育性恢复机理和口榨24/atP‘表达与8一81 1 ZAB育性变化的 关系等问题进行了讨论。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:S565.4

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