【摘要】：小麥?zhǔn)鞘澜缟现饕募Z食作物之一,小麥的品質(zhì)和產(chǎn)量與世界人口息息相關(guān)。而小麥雜種優(yōu)勢(shì)是提高小麥產(chǎn)量的重要途徑,其中,研究最多的是細(xì)胞質(zhì)雄性不育。K型細(xì)胞質(zhì)雄性不育系是基于粘果山羊草(Aegilops kotschyi)細(xì)胞質(zhì)開(kāi)發(fā)出的一種兩系雜交系統(tǒng),KTM3315A屬于溫敏細(xì)胞質(zhì)雄性不育材料,具有完全雄性不育,可用于正常小麥生長(zhǎng)期間生產(chǎn)雜交小麥種子,而它可以經(jīng)高溫自花授粉。利用溫敏雄性不育系,實(shí)現(xiàn)繁殖、制種的一系兩用,兩系雜交系統(tǒng)在雜交育種中具有重要的生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值,但是其育性轉(zhuǎn)變的機(jī)理有待進(jìn)一步的研究。本實(shí)驗(yàn)利用K型溫敏雄性不育小麥KTM3315A為實(shí)驗(yàn)材料,對(duì)其在不同育性條件下花藥的形態(tài)特征及細(xì)胞學(xué)觀察;同時(shí)對(duì)其花藥進(jìn)行iTRAQ蛋白質(zhì)組的測(cè)序分析,利用生物信息學(xué)比較可育與不育條件下蛋白質(zhì)的差異,找出與育性轉(zhuǎn)換相關(guān)的蛋白質(zhì),以及相關(guān)的一些代謝途徑;另外還挑選了一些不同發(fā)育時(shí)期的差異富集蛋白進(jìn)行了qRT-PCR的測(cè)定及花藥中可溶性糖的變化的測(cè)定,獲得的主要結(jié)果如下:1.花藥的形態(tài)特征及小孢子的細(xì)胞學(xué)觀察,在不育條件下,K型溫敏細(xì)胞質(zhì)雄性不育小麥KTM3315A在花藥發(fā)育過(guò)程中表現(xiàn)異常,在花藥發(fā)育的三核期花藥不開(kāi)裂,不能散出花粉,在可育條件下則可以開(kāi)裂和散出花粉。小孢子的細(xì)胞學(xué)觀察情況,結(jié)果顯示,可育系的花藥表皮細(xì)胞均明顯大于不育花藥的細(xì)胞,可育花藥明顯更飽滿,不育系的花藥外壁排列紊亂,花藥頂端不開(kāi)裂;不育系三核期的小孢子畸形和皺縮。由此推測(cè)高溫處理?xiàng)l件下能夠保證花藥及小孢子的正常發(fā)育。2.對(duì)KTM3315A不同育性條件下的樣品進(jìn)行蛋白組的測(cè)序,總共獲得超過(guò)186,000波譜,11,292肽段,對(duì)不同樣品中的蛋白質(zhì)進(jìn)行差異富集比較和分析,根據(jù)測(cè)得樣品中蛋白質(zhì)的富集情況,分析得到4639個(gè)差異蛋白。對(duì)所測(cè)得的差異蛋白進(jìn)行富集分類及功能注釋,獲得許多在不同時(shí)期增加或者降低的差異富集蛋白,差異富集蛋白的功能分類富集分析表明,差異富集蛋白主要集中在能量代謝,蛋白的合成與降解及花粉外壁的形成等途徑。三個(gè)時(shí)期的差異蛋白均有相似的富集分析,這些差異蛋白及代謝途徑在育性轉(zhuǎn)換過(guò)程中具有重要的作用,為更深入的研究溫敏細(xì)胞質(zhì)雄性不育的育性轉(zhuǎn)換機(jī)理提供了依據(jù)。3.為了評(píng)估m(xù)RNA和蛋白水平的相關(guān)性,我們對(duì)所選擇的差異富集蛋白采用實(shí)時(shí)定量PCR(qRT-PCR)確認(rèn)其轉(zhuǎn)錄水平,發(fā)現(xiàn)有些差異富集蛋白的定量結(jié)果與其測(cè)序結(jié)果具有相似的表達(dá)趨勢(shì),定量結(jié)果與其測(cè)序結(jié)果僅有部分相一致,這些差異蛋白在不同時(shí)期表達(dá)量的變化可能是在小麥KTM3315A育性轉(zhuǎn)變過(guò)程中起著重要的作用。
【圖文】：

圖 2-1 不同育性條件下 KTM3315A 植株表型特征（A-E, 可育；F-J, 不育）（A, F）四分體時(shí)期；（B, G）單核早期；（C, H）單核晚期；（D, I）二核期；（F, J）三核期Figure 2-1 Morphology of the KTM3315A in fertile(A to E)and sterile(F to J)wheat plant.A,F: tetrad stage; B,G: early uninucleate stage; C,H: late uninucleate stage; D,I: binucleate stage; F,J:trinucleate stage2.3.2 花藥的表型特征觀察根據(jù)以前研究者對(duì)花藥發(fā)育的細(xì)胞學(xué)研究情況及不同時(shí)期的觀察（Meng etal.2016），本實(shí)驗(yàn)我們把小麥 KTM315A 花藥發(fā)育時(shí)期分為五個(gè)時(shí)期（四分體時(shí)期，單核早期，單核晚期，二核期，三核期）。對(duì)不同時(shí)期的 AS 和 AF 進(jìn)行拍照觀察比較發(fā)現(xiàn)，在花藥發(fā)育的最初幾個(gè)階段 AS 和 AF 的花藥都表現(xiàn)正常的發(fā)育，在花藥表型上基本沒(méi)有差別（圖 2-2A-D,G-J）。但是，當(dāng)花藥發(fā)育到三核期時(shí)，可育植株的花藥明顯呈現(xiàn)亮黃色，花藥飽滿，花藥頂端開(kāi)裂，而不育植株花藥的顏色較淺，花藥干癟，，花藥明顯不開(kāi)裂，花藥頂端呈現(xiàn)錐形，下端略有分叉（圖 2-2 E-F,K-L）,不育植株的花藥成熟時(shí)不

圖 2-2 在可育與不育條件下 KTM3315A 小麥花藥形態(tài)的比較（A-F, 可育；G-L, 不育）(A, G) 四分體時(shí)期; (B, H) 單核早期; (C, I) 單核晚期; (D, J) 二核期; (E F, K L) 三核期. 標(biāo)尺 500微米 (A-F, G-L)Figure 2-2. Comparison of plant anthers in sterile/fertile conditions (AF: A F; AS: G L).(A, G) Tetrad stage; (B, H) early uninucleate stage; (C, I) later uninucleate stage; (D, J) binucleate stage;and (E F, K L) trinucleate stage. Scale bars are 500 um (A-F and G-L).圖 2-3 花粉粒的 I2 KI 染色比較（A,可育花粉粒；B,不育花粉粒）。標(biāo)尺 50 微米 (A, B)
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S512.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2622213