水稻花藥角質層和蠟質層是花粉囊發(fā)育重要的結構支撐和安全屏障。本文針對兩個來自中恢8015⁶⁰Co-γ輻射誘變突變體庫中的無花粉型雄性不育突變體whf41和whf34進行了表型分析和基因精細定位,為進一步克隆這兩個核雄性不育基因并研究其調控水稻花粉發(fā)育的分子機理提供理論基礎。主要結果如下:1、突變體whf41花藥瘦小且呈透明乳白色,成熟期花藥中不包含花粉粒�；ㄋ幇氡∏衅^察結果顯示,whf41小孢子無法形成正常的花粉外壁、絨氈層細胞異常膨大而不進行正常的程序性死亡（Programmed Cell Death,PCD）,最終膨脹的絨氈層和花粉細胞碎片逐漸融合并充滿藥室;掃描電鏡結果進一步發(fā)現(xiàn)突變體花藥內外壁均呈平滑狀而缺乏脂類物質,花粉細胞逐漸破碎并降解。通過遺傳分析,認為whf41突變體的無花粉型雄性不育性狀是由一對隱性核基因控制,我們將該基因精細定位于3號染色體短臂上的XD-5和XD-11這兩個標記之間,物理距離45.6Kb,這其中包含9個開放閱讀框（Open Reading Frame,ORF）。序列分析顯示該區(qū)間內一個細胞色素P450基因LOC_O

【文章來源】：中國農業(yè)科學院北京市

【文章頁數(shù)】：50 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

水稻和擬南芥中花粉壁組成物質的生物合成途徑(Shietal.,2015a)

圖 1.2 花藥的花粉壁組成物質的沉積的推測模型(Shi et al., 2015a)Fig. 1.2 Proposed model for the localization of pollenwall components within anther tissues.1.2.5 含油層的形成過程及其相關基因花粉壁形成過程中在質膜和花粉內壁之間形成了空隙，這個縫隙被一層較厚的疏水性脂類和蛋白質物質覆蓋，這層物質被稱為含油層。這些疏水性物質主要包括一些復雜的脂質、蠟酯、黃酮類化合物，羥基肉桂亞腈代謝物等物質(Jessen et al., 2011; Quilichini et al., 2014a)。含油層主要作用體現(xiàn)在防止花粉失水，從而在花粉與柱頭識別以及粘連方面起促進作用。因為技術的限制，已經被發(fā)掘出的含油層形成相關基因不多，水稻中還未有該類基因的發(fā)現(xiàn)，但在擬南芥中根據含油層內的成分物質可知長鏈脂肪酸的合成和轉運基因對于含油層的合成還是必要的。擬南芥中，CER1(Aarts et al., 1995)，CER3/FLP1(Ariizumi et al., 2003)和 3 個 CER2(Haslam et al., 2015)類似基因以及長鏈酰基輔酶 A 合成酶基因 LACS1、LACS4(Jessen et al., 2011)這些基因的突變引起含油層以及花粉外壁合成不正常。磷酸絲氨酸磷酸酶催化絲氨酸合成途徑中的磷酸化途徑最后一步，PSP(Phosphoserine Phosphatase)作為編碼磷酸絲氨酸磷酸酶的基因，該基因突變的突變體中花粉沒有含油層，但外壁正常(Florestornero et al., 2015) 。

圖 2.1 野生型中恢 8015(WT)與突變體 whf41 的表型分析Fig. 2.1 Phenotypic comparison of wild type Zhonghui 8015 and the whf41 mutant.A-野生型中恢 8015 和 whf41 突變體去除內稃外的穎花形態(tài)；B-野生型和突變體 whf41 花藥表型；C-野生型和突變體 whf41 花藥壓片；D-中恢 8015 野生型和突變體 whf41 花粉鏡檢2.2.2 花藥半薄切片分析野生型和突變體在花藥發(fā)育過程中的細胞學差異主要通過花藥半薄橫切來實現(xiàn)。張大兵等(Zhang et al., 2009)將花藥發(fā)育過程詳細地劃分為 14 個時期。據此，通過對野生型中恢 8015 和whf41 突變體不同發(fā)育時期的花藥通過半薄切片進行觀察，發(fā)現(xiàn)：whf41 突變體的花藥小孢子母細胞的發(fā)育形態(tài)在 stage1-8 時期與野生型相比而言，均無顯著差異，突變體花粉母細胞也可以進行正常的減數(shù)分裂并形成形狀規(guī)則的四分體(圖 2.2 A、F)。但在第 9 時期，野生型小孢子細胞(花粉粒)從四分體中分離，絨氈層濃縮且染色加深，中間層逐漸消失不見(圖 2.2 B)；然而在此時期的 whf41 突變體花藥中，小孢子細胞(花粉粒)雖正常分離，但絨氈層濃縮不明顯(圖 2.2 G)。到第10 時期，野生型小孢子細胞(花粉粒)逐漸由液泡化形態(tài)轉變成去液泡化狀態(tài)，花粉外壁形成，絨氈層繼續(xù)降解(圖 2.2 C)；而突變體 whf41 花藥內小孢子細胞(花粉粒)并未發(fā)生液泡化，呈現(xiàn)的形

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3488620