水稻是重要的糧食作物,全世界二分之一的人口以水稻為主食。一方面,水稻雄性不育嚴重影響水稻產(chǎn)量,另一方面,雄性不育與雜種優(yōu)勢結合可為水稻遺傳改良提供方便。水稻雄性不育突變體的研究有助于人們了解雄性不育的分子機制。水稻雄性器官的發(fā)育是一個非常復雜且高度有序的生物學過程。因此,闡明水稻雄性不育的分子機制對育種工作者具有重要的實踐意義。本課題通過⁶⁰Co-γ誘變中恢8015得到一個遺傳穩(wěn)定的雄性不育突變體,命名為:fignl1。為了探索其雄性不育的原因,通過花藥半薄切片、掃描電鏡和透射電鏡對fignl1突變體和野生型的花藥進行了表型分析。此外,對該雄性不育基因進行了圖位克隆、轉基因驗證以及基因功能分析等相關研究,主要研究結果如下:1.通過對水稻雄性不育突變體fignl1的表型鑒定和細胞學分析,發(fā)現(xiàn)fignl1突變體植株營養(yǎng)生長正常,植株完全不育。與野生型相比,fignl1花藥淡黃,瘦小,花粉100%典敗。對其授予野生型中恢8015的花粉,突變體仍能結籽,表明該突變體雌配子發(fā)育正常,雄配子敗育。掃描電鏡觀察顯示,突變體花粉粒不規(guī)則,花粉內(nèi)部無淀粉粒、精細胞和營養(yǎng)細胞;fig... 

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【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
英文縮略表
1 前言
    1.1 植物花藥發(fā)育
        1.1.1 水稻花藥發(fā)育分期
        1.1.2 控制花藥絨氈層發(fā)育的關鍵基因
        1.1.3 控制植物花粉壁發(fā)育的關鍵基因
    1.2 減數(shù)分裂機制研究的意義
        1.2.1 減數(shù)分裂時期及特點
        1.2.2 減數(shù)分裂重要事件
        1.2.3 植物減數(shù)分裂同源重組機制
        1.2.4 植物減數(shù)分裂相關重組蛋白
        1.2.5 同源重組雙鏈斷裂修復模型
        1.2.6 交叉形成
        1.2.7 聯(lián)會復合體
        1.2.8 減數(shù)分裂進程
    1.3 AAA蛋白的研究進展
        1.3.1 AAA蛋白結構
        1.3.2 微管切割活性的AAA蛋白
        1.3.3 Fidgetin功能研究進展
2 本研究的目的和意義
3 材料與方法
    3.1 實驗材料
        3.1.1 植物材料
        3.1.2 田間種植
        3.1.3 主要分子生物學試劑和儀器
        3.1.4 載體和菌株
    3.2 實驗方法
        3.2.1 育性調(diào)查
        3.2.2 減數(shù)分裂染色體壓片觀察
        3.2.3 中恢8015和fignl1突變體不同發(fā)育時期花藥的半薄切片
        3.2.4 掃描電鏡觀察
        3.2.5 透射電鏡觀察
        3.2.6 激光共聚焦觀察胚囊的發(fā)育
        3.2.7 水稻總DNA的提取
        3.2.8 水稻各組織總RNA的提取
        3.2.9 cDNA第一條鏈的合成
        3.2.10 定量PCR
        3.2.11 分子標記的選擇和開發(fā)
        3.2.12 水稻隱性核不育基因的精細定位
        3.2.13 聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測
        3.2.14 銀染和結果記錄
        3.2.15 候選基因預測及測序分析
        3.2.16 遺傳轉化載體的構建及遺傳轉化
            3.2.16.1 互補載體的構建
            3.2.16.2 GFP載體構建
            3.2.16.3 Crispr/Cas9載體構建
            3.2.16.4 原核表達載體的構建
            3.2.16.5 酵母雙雜載體的構建
            3.2.16.6 雙分子熒光載體的構建
            3.2.16.7 農(nóng)桿菌介導的遺傳轉化
        3.2.17 轉基因植株的鑒定
        3.2.18 OsFIGNL1的進化分析
        3.2.19 AAA結構域的原核表達及純化
        3.2.20 ATPase活性測定
        3.2.21 亞細胞定位
        3.2.22 煙草瞬時轉化
        3.2.23 酵母感受態(tài)細胞的制備
        3.2.24 酵母雙雜的轉化
4 結果與分析
    4.1 突變體fignl1和中恢8015的主要表型特征
    4.2 雌蕊育性調(diào)查
    4.3 野生型和fignl1突變體胚囊發(fā)育過程觀察
    4.4 fignl1花藥發(fā)育過程半薄切片觀察
    4.5 fignl1成熟花藥掃描電鏡觀察
    4.6 fignl1花藥透射電鏡觀察
    4.7 fignl1突變體雄配子減數(shù)分裂染色體觀察
    4.8 fignl1突變體減數(shù)分裂進程延長
    4.9 fignl1突變體的遺傳分析
    4.10 OsFIGNL1基因的初定位和精細定位
    4.11 候選區(qū)域測序、基因的功能預測及篩選
    4.12 OsFIGNL1同源蛋白ATPase結構域具有較高的保守性
    4.13 轉基因功能互補試驗
    4.14 轉基因敲除植株的表型鑒定
    4.15 OsFIGNL1基因的表達譜分析
    4.16 OsFIGNL1的亞細胞定位
    4.17 水稻AAA結構域的ATP酶活分析
    4.18 OsFIGNL1進化分析
    4.19 野生型和fignl1突變體減數(shù)分裂相關基因的表達
    4.20 OsFIGNL1與RAD51和DMC1在體內(nèi)互作
5 討論
    5.1 fignl1雄配子敗育的時期和原因分析
    5.2 OsFIGNL1控制雄配子減數(shù)分裂的進程
    5.3 OsFIGNL1同源蛋白的功能特性
    5.4 fignl1突變體在減數(shù)分裂過程中形成大量的染色體碎片
    5.5 OsFIGNL1參與減數(shù)分裂同源重組
6 全文總結與展望
    6.1 全文總結
    6.2 展望
參考文獻
附錄1
附錄2
致謝



本文編號：3703234