【摘要】：植物雄性不育的發(fā)生十分常見,其對于雜種優(yōu)勢的研究和利用有著不可或缺的地位。小麥光溫敏雄性不育系可用于兩系雜交生產(chǎn),即處于某種條件可以自花授粉進行自交繁殖,而在另外的條件通過異花授粉生產(chǎn)雜交小麥種子,光溫敏雄性不育系統(tǒng)的利用加速了雜交小麥的育種進程。偃展4110S是一種細胞核雄性不育材料,由西農(nóng)291S和偃展4110雜交得到其F1代后,并以偃展4110為供體親本連續(xù)回交而來,具有與西農(nóng)291S同樣的溫敏特性。偃展4110S在低溫條件下表現(xiàn)正�？捎�,而在較高溫度條件下呈現(xiàn)雄性不育,僅一種材料擁有兩種不同的功能屬性,在小麥兩系雜交育種方面應(yīng)用潛力較大。無論是基礎(chǔ)的形態(tài)及生理方面,還是其育性發(fā)生轉(zhuǎn)變的分子機制方面都仍然尚未進行過研究。本研究以溫敏核雄性不育系偃展4110S及偃展4110為試驗材料,利用分期播種與剪穗再生分蘗結(jié)合的方法進行偃展4110S的溫敏性鑒定,進而通過溫控試驗確定育性轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵時期以及臨界溫度;通過表型特征和細胞學(xué)觀察研究育性轉(zhuǎn)換的特點與機制;利用RNA-Seq技術(shù)分析偃展4110S育性轉(zhuǎn)換的分子機制。通過對偃展4110S進行較為深入的研究,目的是探索育性轉(zhuǎn)換相關(guān)的機制,并且對于小麥溫核敏雄性不育材料的生產(chǎn)利用做出一定的貢獻。通過研究獲得的主要結(jié)果以下:1.通過分期播種和剪穗再生分蘗試驗發(fā)現(xiàn),偃展4110S育性發(fā)生轉(zhuǎn)變,具有明顯的育性轉(zhuǎn)換特征。經(jīng)回歸方程數(shù)據(jù)整合,偃展4110S的育性與溫度顯著相關(guān);溫控試驗表明,偃展4110S對溫度敏感的關(guān)鍵時期在單核晚期,在日平均溫度超過20℃時完全雄性不育。由此說明,偃展4110S為高溫誘導(dǎo)花粉敗育的溫敏核雄性不育系。2.表型觀察表明,偃展4110S育性轉(zhuǎn)換敏感期處于高溫(~20℃)條件下,其花藥表現(xiàn)為不開裂,敗育類型表現(xiàn)為染敗;細胞學(xué)研究表明,偃展4110S在此條件下,絨氈層延遲降解,進而影響小孢子發(fā)育,且敗育出現(xiàn)最集中的時段在單核晚期,該期花粉外壁缺陷,可能是引起雄性不育的誘因。3.通過對不同育性條件下的偃展4110S轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進行分析,獲得3420個差異表達基因,其中上調(diào)和下調(diào)的基因分別為2331和1089個。1494個差異表達基因被KOG注釋到25個功能類別中,GO分類將差異表達基因分成三大類別包括54個功能組,并提出與雄性不育密切相關(guān)的苯丙烷代謝,長鏈脂肪酸及茉莉酸的合成代謝網(wǎng)絡(luò)模型,由此推測在高溫誘導(dǎo)條件下這些通路中的關(guān)鍵酶的可能下調(diào)而使終產(chǎn)物的量減少,從而影響花粉壁的發(fā)育以及花藥的開裂,引起雄性不育。關(guān)鍵酶的定量分析及終產(chǎn)物茉莉酸含量的測定結(jié)果與通路的分析一致,以上結(jié)果印證了推論。在本試驗中,利用大田分期播種和室內(nèi)溫控試驗、表型特征和細胞學(xué)觀察、轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析和驗證,構(gòu)建并印證了一個高溫誘導(dǎo)偃展4110S不育的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。研究高溫誘導(dǎo)雄性不育分子機制,為小麥雄性不育的研究與利用給予一定貢獻。
【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：2707032