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拟南芥四个雄配子体和一个雄性不育突变体的分离和分子遗传研究

刘燕  
【摘要】: 雄配子体在被子植物有性生殖过程中起着重要作用,然而目前已知的参与调节雄配子体发育和功能的基因还很少。本文通过统计拟南芥幼苗卡那霉素(选择性标记)抗性与敏感性分离比,从Ds插入突变体库中筛选到四个偏离孟德尔分离比的突变体:KD360、KD361、KD362、KD375。正反交实验表明KD360、KD362和KD375仅影响雄配子体的传递,而KD361既影响雄配子体传递又影响雌配子体传递;KD362完全不能通过雄配子体传递,而KD360、KD361和KD375仅部分不能通过雄配子体传递。形态学和细胞学研究表明KD360、KD361和KD375雄配子体败育发生在单核时期,而KD362雄配子体败育发生在两核之后三核之前。基因克隆显示KD360 Ds插入到Atlg44224唯一的外显子内,预测Atlg44224编码ECA1配子体发生相关蛋白。KD361Ds插入到At4g00380 ATG上游1bp处。预测At4g00380编码含XH/XS元件或XS锌指元件蛋白。KD362有两个Ds插入,一个插入到At2g01560第一个外显子内,另一个插入到At2g01910和At2g01913之间,距At2g01910终止密码子TGA下游460bp,距At2g01913终止密码子TTA下游1284bp。KD375 Ds插入到Atlg26815 ATG上游134bp处。预测At1g26815编码的蛋白含有一个F-box结合区域和一个跨膜元件。通过Ds插入位点纯杂合鉴定以及等位突变体分析我们推测:Atlg44224和At4g00380突变可能是KD360和KD361雄配子体部分致死的原因,即Atlg44224和At4g00380可能参与调控拟南芥雄配子体发育:KD362雄配子致死表型可能是Ds插入导致At2g01913突变造成;KD375雄配子体部分致死表型与Atlg26815上游的Ds插入紧密连锁。Pro::GUS转基因植株Gus染色结果表明:Atlg44224在小孢子、成熟花粉粒、萌发的花粉粒、柱头、以及早期胚胎中表达;At4g00380在四分体、小孢子、成熟花粉粒、萌发的花粉粒、柱头以及果荚中表达。 此外我们得到一个新的雄性不育突变体ms360。刚从四分体释放出来的ms360小孢子外壁呈颗粒状,小孢子不能正常发育成花粉粒。此外ms360绒毡层的发育也不正常。遗传分析确定ms360是由单基因控制的隐性突变体。采用图位克隆技术,将MS360定位在拟南芥第三号染色体分子标记nga162和nga172附近。


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