【摘要】：我國煙草育種和生產(chǎn)上使用的雄性不育胞質主要是sua-CMS一種類型,長期使用單一不育胞質遺傳基礎脆弱,在生產(chǎn)上具有較高的潛在風險。本研究通過生物信息學方法和特異性ORFs的PCR擴增獲得了煙草sua-CMS不育類型的分子特征;通過半定量、熒光定量表達、酶活性分析和RNA編輯的研究方法,探討sua-CMS的不育特點,為sua-CMS不育機制研究奠定基礎。tab1-CMS是在K326中發(fā)現(xiàn)的一個雄性不育材料,該不育材料敗育徹底,通過比較該不育系和保持系在花期農(nóng)藝性狀和苗期抗病性的差異,評價tab1-CMS的不育特點,為鑒定和利用新的不育胞質類型奠定基礎。主要研究結果如下:(1)利用ORF-Finder,BLASTN,BLASTX在煙草中煙100不育系和保持系的線粒體基因組中篩選ORF70的ORFs,通過BLAST比對,對sua-CMS不育系特有的31個ORFs設計特異性引物,在煙草七種胞質雄性不育類型(sua-,glu-,rep-,rus-,tab1-,tab2-,tab3-)不育系和保持系中進行擴增,發(fā)現(xiàn)位于sua-CMS不育系線粒體基因組上122845-123313、372705-343743、414430-415454三個區(qū)段的六個ORFs(ORF82、ORF103、ORF115~a、ORF100、ORF115~b、ORF91)是sua-CMS不育系特有的。進一步利用三個可育煙草Speight G-28、K326、NC82分別與七種胞質不育類型雜交并回交得到的BC1F1代,以及三個sua-CMS不育胞質回交十代以上的不育系和三個sua-CMS不育胞質雜交種為材料,在三個區(qū)段內進行PCR擴增,結果僅在含有sua-CMS不育胞質的煙草中可以擴增出相應大小的條帶,其他不育胞質類型和可育煙草中均無擴增,表明這三個區(qū)段為sua-CMS不育系所特有。(2)半定量RT-PCR和熒光定量qRT-PCR分析了煙草sua-CMS和可育系六個ORFs(ORF82、ORF103、ORF115~a、ORF100、ORF115~b、ORF91)在不同組織部位(葉片、花蕾、花藥和根)的相對表達量,結果表明,六個ORFs均在不育系的花蕾和花藥中高表達,在可育系中未表達。(3)對24個線粒體編碼基因進行PCR擴增后序列比對,進行RNA編輯位點分析,分析RNA編輯的特點,并對與線粒體復合物III、IV相關的基因(COX1、COX2、COX3、COB)在葉片和花蕾中的相對表達量進行分析,結果發(fā)現(xiàn)RNA編輯對sua-CMS不育系和可育系有著廣泛的影響,可育系中存在較多的RNA編輯位點,基因的相對表達量均表現(xiàn)出在sua-CMS不育系和可育系的花蕾中高表達,sua-CMS不育系的相對表達量更高。(4)比較分析煙草tab1-CMS不育胞質同保持系在花期主要農(nóng)藝性狀和苗期抗病性(TMV、CMV、PVY、黑脛病和青枯病)方面的差異,結果表明,tab1-CMS的不育胞質在抗TMV、PVY、CMV、黑脛病和青枯病上同可育胞質沒有顯著差異,兩種胞質在株高性狀上有顯著差異,在莖圍、葉長、葉寬和有效葉片數(shù)性狀上無顯著差異。
【圖文】：

圖 1.1 細胞質雄性不育原理圖Fig1.1 Schematic diagram of cytoplasmic male sterility的基因克隆和作用機制的機制十分復雜（Hengetal.,2017），上世紀 70 年代以來，、高梁、蘿卜、棉花、油菜和洋蔥等多種作物中開展了細胞玉花等, 2010）。用種屬間核質置換的方法創(chuàng)制成了第一個小麥胞質雄性不育具有劃時代的意義。此后，Wilson 等研究者發(fā)現(xiàn)了具有提莫株以及其保持系和恢復系，實現(xiàn)了“三系法配套”，極大地育系投入農(nóng)業(yè)實際應用的研究（桑偉等, 2005）。此外，，還麥胞質雄性不育系。物的細胞質雄性不育研究中，Ogura 早在蘿卜中發(fā)現(xiàn)了 CM被廣泛應用于甘藍型油菜、芥菜型油菜等作物的雜種優(yōu)勢上被人們廣泛了解（吳海濤, 2009）。此外，在芥菜中，與野生不同的不育系。

中國農(nóng)業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 引 言真核生物的能量代謝是在線粒體中完成的（李雙雙等,2011），在植物線粒體基因組中，約有60 個保守基因編碼大約 30 個蛋白，形成呼吸鏈代謝的 5 個復合物亞基：復合體 I 基因（NAD1NAD2、NAD3、NAD4、NAD4L、NAD5）、復合體 II 基因（SDH4 和 SDH3）、復合體 III 基因（COB）、復合體 IV 基因（COX1、COX2、COX3）、復合體 V 基因（ATP1、ATP4、ATP6、ATP8、ATP9）和細胞色素 C 合成基因（ccmC、ccmB、ccmFC、ccmFN）（圖 1.2）。
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S572

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本文編號：2651745