【摘要】：小麥是世界上主要的糧食作物之一,小麥的品質和產量與世界人口息息相關。而小麥雜種優(yōu)勢是提高小麥產量的重要途徑,其中,研究最多的是細胞質雄性不育。K型細胞質雄性不育系是基于粘果山羊草(Aegilops kotschyi)細胞質開發(fā)出的一種兩系雜交系統(tǒng),KTM3315A屬于溫敏細胞質雄性不育材料,具有完全雄性不育,可用于正常小麥生長期間生產雜交小麥種子,而它可以經高溫自花授粉。利用溫敏雄性不育系,實現繁殖、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應用價值,但是其育性轉變的機理有待進一步的研究。本實驗利用K型溫敏雄性不育小麥KTM3315A為實驗材料,對其在不同育性條件下花藥的形態(tài)特征及細胞學觀察;同時對其花藥進行iTRAQ蛋白質組的測序分析,利用生物信息學比較可育與不育條件下蛋白質的差異,找出與育性轉換相關的蛋白質,以及相關的一些代謝途徑;另外還挑選了一些不同發(fā)育時期的差異富集蛋白進行了qRT-PCR的測定及花藥中可溶性糖的變化的測定,獲得的主要結果如下:1.花藥的形態(tài)特征及小孢子的細胞學觀察,在不育條件下,K型溫敏細胞質雄性不育小麥KTM3315A在花藥發(fā)育過程中表現異常,在花藥發(fā)育的三核期花藥不開裂,不能散出花粉,在可育條件下則可以開裂和散出花粉。小孢子的細胞學觀察情況,結果顯示,可育系的花藥表皮細胞均明顯大于不育花藥的細胞,可育花藥明顯更飽滿,不育系的花藥外壁排列紊亂,花藥頂端不開裂;不育系三核期的小孢子畸形和皺縮。由此推測高溫處理條件下能夠保證花藥及小孢子的正常發(fā)育。2.對KTM3315A不同育性條件下的樣品進行蛋白組的測序,總共獲得超過186,000波譜,11,292肽段,對不同樣品中的蛋白質進行差異富集比較和分析,根據測得樣品中蛋白質的富集情況,分析得到4639個差異蛋白。對所測得的差異蛋白進行富集分類及功能注釋,獲得許多在不同時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。三個時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換過程中具有重要的作用,為更深入的研究溫敏細胞質雄性不育的育性轉換機理提供了依據。3.為了評估m(xù)RNA和蛋白水平的相關性,我們對所選擇的差異富集蛋白采用實時定量PCR(qRT-PCR)確認其轉錄水平,發(fā)現有些差異富集蛋白的定量結果與其測序結果具有相似的表達趨勢,定量結果與其測序結果僅有部分相一致,這些差異蛋白在不同時期表達量的變化可能是在小麥KTM3315A育性轉變過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以前研究者對花藥發(fā)育的細胞學研究情況及不同時期的觀察（Meng etal.2016），本實驗我們把小麥 KTM315A 花藥發(fā)育時期分為五個時期（四分體時期，單核早期，單核晚期，二核期，三核期）。對不同時期的 AS 和 AF 進行拍照觀察比較發(fā)現，在花藥發(fā)育的最初幾個階段 AS 和 AF 的花藥都表現正常的發(fā)育，在花藥表型上基本沒有差別（圖 2-2A-D,G-J）。但是，當花藥發(fā)育到三核期時，可育植株的花藥明顯呈現亮黃色，花藥飽滿，花藥頂端開裂，而不育植株花藥的顏色較淺，花藥干癟，，花藥明顯不開裂，花藥頂端呈現錐形，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）。標尺 50 微米 (A, B)
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S512.1

【參考文獻】

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1 胡駿;黃文超;朱仁山;李紹清;朱英國;;水稻雄性不育與雜種優(yōu)勢的利用[J];武漢大學學報(理學版);2013年01期

2 姜耀輝;孫本友;;對小麥雜種優(yōu)勢研究方法的探討[J];中小企業(yè)管理與科技(上旬刊);2011年04期

3 張建奎;董靜;宗學鳳;余國東;李伯群;戴秀梅;阮仁武;;溫光敏核雄性不育小麥雄性敗育的細胞學觀察[J];植物遺傳資源學報;2009年03期

4 邢朝柱;靖深蓉;邢以華;;中國棉花雜種優(yōu)勢利用研究回顧和展望[J];棉花學報;2007年05期

5 張立平;趙昌平;單福華;張風廷;葉志杰;;小麥光溫敏雄性不育系BS210育性的主基因+多基因混合遺傳分析[J];作物學報;2007年09期

6 李冰;申書興;陳雪平;王彥華;張成合;;茄子雄性不育系苗期植株生長特性與光合作用的研究[J];河北農業(yè)大學學報;2006年06期

7 程旭東,孫東發(fā),榮德福;新型光溫敏小麥不育系337S的組織結構研究[J];武漢植物學研究;2004年06期

8 滕文濤,曹靖生,陳彥惠,劉向輝,景希強,張發(fā)軍,李建生;十年來中國玉米雜種優(yōu)勢群及其模式變化的分析[J];中國農業(yè)科學;2004年12期

9 劉宏偉,張改生,王軍衛(wèi),王小利,方振武;化學雜交劑SQ-1誘導小麥雄性不育及與不同小麥品種互作效應的研究[J];西北農林科技大學學報(自然科學版);2003年04期

10 杜偉莉,張改生,劉宏偉,王軍衛(wèi),王小利;粘類小麥雄性不育系研究進展[J];陜西農業(yè)科學;2002年04期

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1 孫文鑫;小麥K型細胞質雄性不育育性恢復基因的標記定位和效應分析[D];河南農業(yè)大學;2011年

本文編號：2622213