大麥是二倍體自花授粉植物,是世界第四大谷類作物,主要用于啤酒釀造和飼料生產(chǎn)。我國大麥產(chǎn)量不足,大部分依賴進口。提升大麥產(chǎn)量和品質(zhì)對于保障國家糧食安全和全民健康具有重要意義。作物雜種優(yōu)勢利用是提高作物綜合農(nóng)藝性狀的主要育種策略,而植物雄性不育基因是作物雜種優(yōu)勢利用的理想工具。大麥雄性不育基因的克隆不僅能為麥類作物雜交制種提供理論支撐,同時也有助于我們解析植物花藥發(fā)育的分子機理,提高我們對細胞核雄性不育(GMS)機制的認識。本研究利用BSR-seq結合染色體步移技術將大麥隱性GMS基因msg26定位在0.02 cM的遺傳區(qū)間,該區(qū)間對應大麥4HL染色體上的一個低質(zhì)量組裝的物理區(qū)間。本研究的主要結果如下:1.大麥核雄性不育突變體表型:與野生型相比,天然突變體GSHO745的花藥在成熟期呈透明的灰白色,且不含花粉粒。對F₁(GSHO×Morex)花粉進行亞歷山大染色,所有花粉粒都被染成粉紅色,證明msg26是孢子體不育類型。通過卡寶品紅染色觀察可育和敗育花粉母細胞的減數(shù)分裂過程以及小孢子的發(fā)育過程,與可育對照相比,發(fā)現(xiàn)GSHO745突變體的花粉母細胞在減數(shù)分裂過程中并未出...

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學位級別】：博士

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中文摘要
Abstract
1 前言
    1.1 植物雄性不育
        1.1.1 引起植物雄性不育的因素
        1.1.2 植物雄性不育的類型
        1.1.3 大麥雄性不育研究進展
        1.1.4 大麥雄性不育基因的應用
        1.1.5 大麥花器官的發(fā)育以及花藥發(fā)育時期的鑒定
    1.2 圖位克隆技術
        1.2.1 圖位克隆技術在大麥中的應用
        1.2.2 作圖群體的構建
        1.2.3 基因定位的工具
        1.2.4 物理圖譜的構建
        1.2.5 包含大麥基因組學相關信息并可在線訪問的相關公共數(shù)據(jù)庫
    1.3 其他克隆基因的策略
    1.4 目的意義
2 材料與方法
    2.1 實驗材料
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 菌株和載體
    2.2 常規(guī)分子實驗方法
        2.2.1 植物基因組DNA的提取
        2.2.2 RNA提取及完整性檢測
        2.2.3 mRNA反轉錄及RT-PCR擴增
        2.2.4 PCR擴增
        2.2.5 高分辨率瓊脂糖凝膠電泳
        2.2.6 DNA片段的膠回收、連接反應
        2.2.7 細菌感受態(tài)細胞的轉化及陽性克隆選取
        2.2.8 細菌感受態(tài)細胞的制備
    2.3 大麥雄性器官的育性鑒定
        2.3.1 形態(tài)學觀察
        2.3.2 細胞學觀察
    2.4 遺傳圖譜的構建
        2.4.1 作圖群體的構建
        2.4.2 利用BSR-seq技術開展大麥雄性不育基因的遺傳定位
        2.4.3 分子標記的開發(fā)
        2.4.4 遺傳圖譜的構建
    2.5 物理圖譜的構建
    2.6 候選基因的鑒定及半定量RT-PCR
    2.7 Msg26的亞細胞定位
        2.7.1 表達載體構建
        2.7.2 基于農(nóng)桿菌介導的煙草瞬時表達系統(tǒng)
    2.8 RNA組織原位雜交
3 結果與分析
    3.1 大麥雄性不育基因msg26的表型觀察
    3.2 msg26基因遺傳圖譜的構建
        3.2.1 利用BSR-Seq開展msg26基因的初步定位
        3.2.2 msg26基因的精細定位
    3.3 msg26基因區(qū)域的物理作圖
    3.4 候選基因的預測和鑒定
    3.5 MSG26表達模式的分析
        3.5.1 候選基因的半定量RT-PCR分析
        3.5.2 HORVU4Hr1G074840基因的組織原位雜交
        3.5.3 HvCYP704B蛋白的亞細胞定位
4 討論
    4.1 msg26基因的圖位克隆策略
    4.2 花藥特異性P450蛋白參與調(diào)節(jié)植物雄蕊的生殖發(fā)育
    4.3 雄性不育基因可以用來促進大麥雜種優(yōu)勢的研究
5 結論
參考文獻
附錄
致謝
攻讀學位期間論文發(fā)表與專利申請情況



本文編號：3771323