【摘要】：藍標(biāo)型小麥雄性不育系、兩用系是由我國學(xué)者黃壽松等利用小麥品種72180和小偃六號雜交后代中發(fā)現(xiàn)的雄性不育材料與李振聲等選育出的藍粒小麥進行人工雜交后選育出的材料,其兩用系可實現(xiàn)一系兩用,解決了核型雄性不育難保持的問題。為了探索藍標(biāo)型小麥雄性不育系、兩用系育性和種子顏色差異的機制,本研究以藍標(biāo)型小麥雄性不育系、兩用系植株為材料,利用半薄切片技術(shù)、超薄切片技術(shù)、高通量轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)以及熒光定量技術(shù)等對兩種材料育性、種子顏色差異機理進行了初步研究。得到如下結(jié)果:1.從表型及細胞學(xué)觀察結(jié)果來看:藍標(biāo)型小麥雄性不育系、兩用系植株形態(tài)并無明顯差異,但是到開花期時,兩者表現(xiàn)出明顯的育性差異。半薄切片染色觀察和透射電鏡觀察對比發(fā)現(xiàn),不育系單核早期花藥中絨氈層細胞已開始降解,而兩用系花藥絨氈層細胞則形態(tài)完好,最終在三核期,兩用系花藥中小孢子發(fā)育正常而不育系花藥中未能形成成熟的小孢子。由此推測,不育系敗育可能是絨氈層提前降解造成的,并且敗育的關(guān)鍵時期可能為單核早期。2.轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)經(jīng)過統(tǒng)計分析驗證其質(zhì)量良好。富集性分析發(fā)現(xiàn),兩樣本中差異表達基因在苯丙烷類生物合成、苯丙氨酸代謝和氮代謝通路中富集程度較高,因此這三個生物合成和代謝過程可能與兩樣本育性和藍粒性狀的差異有關(guān)。進一步地,通過GO分析以及轉(zhuǎn)錄因子家族篩選共獲得71個花色素相關(guān)差異表達基因,通過KEGG分析篩選到4個花色素苷生物合成通路上的結(jié)構(gòu)基因。通過GO分析獲得36個育性相關(guān)差異表達基因,在此基礎(chǔ)上通過上下調(diào)表達模式篩選出了9個育性相關(guān)差異基因。3.同源性分析發(fā)現(xiàn),有三個分別來自MYB、bHLH、WDR轉(zhuǎn)錄因子家族的基因與玉米等作物中花青素合成關(guān)鍵調(diào)控基因具有高同源性。熒光定量結(jié)果表明,這三個花色素相關(guān)基因在兩用系樣品中表達量高于在不育系樣品中表達量,因此推測它們可能參與藍色籽粒植株中花青素合成調(diào)控。熒光定量分析結(jié)果顯示,篩選到的9個育性相關(guān)基因中注釋為“MS1”和“CDC48A”的兩個基因在兩樣品種的表達量差異極顯著,因此這兩個基因可作為育性恢復(fù)基因的候選基因。PCR鑒定結(jié)果表明兩個候選基因中只有注釋為“MS1”的基因存在于長穗偃麥草基因組中,并且長穗偃麥草中的MS1基因(TpMS1)具有與小麥MS1基因相似的表達特異性和蛋白結(jié)構(gòu),因此推測TpMS1基因可能為育性恢復(fù)關(guān)鍵基因。克隆不育系、兩用系樣品中的MS1基因,測序后比對發(fā)現(xiàn),兩用系樣品中有兩種核苷酸序列不同的MS1基因序列,其中一種與不育系樣品中MS1基因序列一致,與已公布的小麥MS1基因在第一個外顯子上具有一個堿基的差異,另一種與長穗偃麥草中的MS1基因序列一致。因此推測MS1基因突變是不育系植株敗育的原因。但是要證明MS1和TpMS1基因與不育系、兩用系間育性差異的關(guān)系,仍需要進一步實驗驗證。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S512.1

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本文編號：2646729