【摘要】：藍(lán)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(hào)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(lán)粒小麥進(jìn)行人工雜交后選育出的材料,其兩用系可實(shí)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(lán)標(biāo)型小麥雄性不育系、兩用系育性和種子顏色差異的機(jī)制,本研究以藍(lán)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(cè)序技術(shù)以及熒光定量技術(shù)等對(duì)兩種材料育性、種子顏色差異機(jī)理進(jìn)行了初步研究。得到如下結(jié)果:1.從表型及細(xì)胞學(xué)觀察結(jié)果來看:藍(lán)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(shí),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(duì)比發(fā)現(xiàn),不育系單核早期花藥中絨氈層細(xì)胞已開始降解,而兩用系花藥絨氈層細(xì)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(cè),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(shí)期可能為單核早期。2.轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析驗(yàn)證其質(zhì)量良好。富集性分析發(fā)現(xiàn),兩樣本中差異表達(dá)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(gè)生物合成和代謝過程可能與兩樣本育性和藍(lán)粒性狀的差異有關(guān)。進(jìn)一步地,通過GO分析以及轉(zhuǎn)錄因子家族篩選共獲得71個(gè)花色素相關(guān)差異表達(dá)基因,通過KEGG分析篩選到4個(gè)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(gè)育性相關(guān)差異表達(dá)基因,在此基礎(chǔ)上通過上下調(diào)表達(dá)模式篩選出了9個(gè)育性相關(guān)差異基因。3.同源性分析發(fā)現(xiàn),有三個(gè)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(gè)花色素相關(guān)基因在兩用系樣品中表達(dá)量高于在不育系樣品中表達(dá)量,因此推測(cè)它們可能參與藍(lán)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(gè)育性相關(guān)基因中注釋為“MS1”和“CDC48A”的兩個(gè)基因在兩樣品種的表達(dá)量差異極顯著,因此這兩個(gè)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(gè)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(dá)特異性和蛋白結(jié)構(gòu),因此推測(cè)TpMS1基因可能為育性恢復(fù)關(guān)鍵基因�？寺〔挥怠捎孟禈悠分械腗S1基因,測(cè)序后比對(duì)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(gè)外顯子上具有一個(gè)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(cè)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(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S512.1

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本文編號(hào)：2646729