【摘要】：作為20世紀(jì)小麥育種學(xué)上的新發(fā)現(xiàn),小麥光溫敏雄性不育為小麥雜種優(yōu)勢(shì)利用、全球小麥生產(chǎn)的提高提供了新的突破口。研究小麥光溫敏雄性不育相關(guān)基因的調(diào)控及不育遺傳機(jī)制已成為當(dāng)前小麥雄性不育研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本研究在本實(shí)驗(yàn)室前期研究的基礎(chǔ)上,從小麥光溫敏雄性不育系337S中獲得了眾多與生殖發(fā)育相關(guān)的基因,從中篩選出差異表達(dá)顯著的基因并對(duì)其進(jìn)行克隆,作為本研究的候選基因。利用Gateway技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)候選基因TaMS337S-1、TaMS337S-3和TaMS337S-4的超量表達(dá)載體的構(gòu)建,借助基因槍轟擊和農(nóng)桿菌介導(dǎo)兩種轉(zhuǎn)基因手段,將候選基因?qū)氲讲煌←溒贩N中對(duì)其進(jìn)行基因功能驗(yàn)證,旨在探究3個(gè)候選基因的表達(dá)對(duì)小麥育性的影響及在不育調(diào)控過程中所發(fā)揮的作用,以期為小麥光溫敏雄性不育系337S的不育機(jī)理解析提供幫助。主要研究結(jié)果如下:1.農(nóng)桿菌介導(dǎo)幼胚的遺傳轉(zhuǎn)化:以BobWhite為受體材料的TaMS337S-3基因的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中,共獲得4株抗性苗,經(jīng)PCR檢測(cè)均為陰性。以華麥2566、華麥2152、華麥1168、華麥1223和隴春23為受體材料的TaMS337S-1基因的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),共獲得17株抗性苗,經(jīng)PCR檢測(cè),初步斷定有6株陽(yáng)性苗:2株華麥2566,1株華麥2152,1株華麥1168,2株隴春23,華麥1223并未獲得抗性苗。2.基因槍介導(dǎo)幼胚的遺傳轉(zhuǎn)化:共獲得轉(zhuǎn)TaMS337S-1基因抗性苗54株,分別為:7株隴春23(陽(yáng)性苗有3株);40株華麥2566(陽(yáng)性苗有12株);7株BobWhite(陽(yáng)性苗有2株)。獲得轉(zhuǎn)TaMS337S-3基因抗性苗40株,其中華麥2566有5株,但只有1株經(jīng)PCR檢測(cè)為陽(yáng)性,BobWhite有19株,5株為陽(yáng)性苗,科農(nóng)199有16株,3株為陽(yáng)性苗。在TaMS337S-4基因的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中,所獲得的轉(zhuǎn)基因抗性苗與陽(yáng)性苗的比例分別為:科農(nóng)199 13:4,BobWhite 7:3。3.基因槍介導(dǎo)的成熟胚的遺傳轉(zhuǎn)化:以金粉直徑:0.6μm,轟擊壓:900psi/650 psi,轟擊距離:9 cm的轟擊參數(shù)轟擊華麥1223和華麥1168成熟胚,比較發(fā)現(xiàn)900 psi的轟擊壓下兩個(gè)受試品種愈傷組織的分化及再生能力均較650 psi強(qiáng),且在900 psi下最初獲得了4株轉(zhuǎn)TaMS337S-4基因的華麥1168抗性苗,但最終未能獲得陽(yáng)性苗。4.轉(zhuǎn)基因陽(yáng)性苗的表型特征:與相應(yīng)受體親本材料相比,轉(zhuǎn)TaMS337S-4基因的陽(yáng)性苗普遍矮小,長(zhǎng)勢(shì)較弱,多數(shù)植株僅抽出一個(gè)麥穗,且穗子瘦小,部分穗子還出現(xiàn)灌漿不充分現(xiàn)象。轉(zhuǎn)TaMS337S-3基因的陽(yáng)性苗出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)旺盛,生殖生長(zhǎng)推遲的現(xiàn)象。表現(xiàn)為:小麥植株不斷分蘗,抽穗時(shí)間推遲約40 d,抽穗數(shù)隨著分蘗數(shù)的增加也相應(yīng)增多。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)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
【圖文】：

長(zhǎng)點(diǎn)（董福雙等，2009）。近年來，Chauhan等侵染獲得HVA1過表達(dá)的轉(zhuǎn)基因小麥，且該植株表現(xiàn)出優(yōu) and Khurana, 2011）�？傊�，以花藥、幼穗及生長(zhǎng)點(diǎn)更多的理論及實(shí)驗(yàn)支持。因在小麥育種中的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用打破了傳統(tǒng)小麥育種滯緩的局面，通過改小麥在產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病蟲逆等方面實(shí)現(xiàn)新的飛躍，展。總觀轉(zhuǎn)基因技術(shù)在小麥上的研究發(fā)現(xiàn)（喻修道麥抗病蟲逆上做出很大貢獻(xiàn)，尤其是在抗病上的研基因技術(shù)應(yīng)用逐步向品質(zhì)及產(chǎn)量的改良方向邁進(jìn)，同域，如雄性不育的創(chuàng)建。提高產(chǎn)量其他應(yīng)用5.1%

0性植株的生長(zhǎng)繁殖過程。圖 4B 為誘導(dǎo)培養(yǎng) 5 d 的小麥幼胚愈傷組織，眾多研究表明，誘導(dǎo) 3-7 d 且呈淡黃色的愈傷組織是進(jìn)行基因槍轟擊轉(zhuǎn)化的最佳受體，但不同品種之間稍有差別。圖 4C 為轟擊前后對(duì)愈傷組織的預(yù)處理過程，即高滲處理，該步驟的主要目的是減少轟擊時(shí)物理操作對(duì)愈傷造成的傷害。轟擊操作完成后將愈傷轉(zhuǎn)至誘導(dǎo)培養(yǎng)基上恢復(fù)培養(yǎng) 2 周（圖 4D），隨后對(duì)愈傷組織進(jìn)行抗性篩選以獲得再生苗（圖 4E 和 4F）。本研究初期選擇將分化培養(yǎng)和生長(zhǎng)培養(yǎng)階段篩選劑濃度均設(shè)置為 50 mg/L，發(fā)現(xiàn)此濃度下生長(zhǎng)培養(yǎng)基上幼苗生長(zhǎng)狀態(tài)較差，成活率低。后期實(shí)驗(yàn)將生長(zhǎng)培養(yǎng)基中篩選劑濃度降至 30 mg/L-40 mg/L，發(fā)現(xiàn)再生苗死亡狀況有所改觀，但在 30 mg/L 的篩選劑的濃度下，轉(zhuǎn)基因再生苗獲得率較高，但假陽(yáng)性現(xiàn)象普遍，顯著加大了后期陽(yáng)性苗鑒定的工作量�？梢�，篩選過程中適宜篩選力度是獲得陽(yáng)性再生苗的前提，篩選力度過大或過小都會(huì)影響轉(zhuǎn)基因陽(yáng)性苗的獲得。

小麥 337S 光溫敏不育系不育相關(guān)基因的遺傳轉(zhuǎn)化抗性苗經(jīng)春化、水培后移栽入適宜規(guī)格的花盆中置于溫室內(nèi)培養(yǎng)直至成熟收獲 T0代轉(zhuǎn)基因種子，并將其播種下去獲取 T1代小麥植株（圖 5），為轉(zhuǎn)基因后代的表型分析和基因表達(dá)檢測(cè)提供材料。圖 5A 中春化時(shí)間設(shè)定為 2 周，圖 5B 中水培時(shí)間依據(jù)幼苗的長(zhǎng)勢(shì)及根系而定，此步驟主要起到生根壯苗的作用。移栽時(shí)要選擇生長(zhǎng)健壯和根系發(fā)達(dá)的幼苗（圖 5C），以保證其能夠正常吸取土壤中的養(yǎng)分，從而避免再生苗因營(yíng)養(yǎng)吸收障礙而出現(xiàn)的死亡現(xiàn)象。圖 5E 中所收獲的種子為轉(zhuǎn) TaMS337S-1 基因的華麥 2152 種子，雖然僅單株收獲 14 粒種子，但籽粒均較飽滿，而轉(zhuǎn) TaMS337S-1 基因的華麥 2566 再生植株普遍存在因灌漿不充分所導(dǎo)致的籽粒皺扁現(xiàn)象，推測(cè)此現(xiàn)象可能是受溫室環(huán)境影響，亦或是土壤養(yǎng)分不足所致。圖 5F 為轉(zhuǎn) TaMS337S-1 基因華麥 2152 T1代幼苗。

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本文編號(hào)：2791693