細(xì)胞質(zhì)雄性不育（Cytoplasmic Male Sterility,CMS）是植物雜種優(yōu)勢的利用的基礎(chǔ),并且已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于水稻、玉米等作物中。棉花（GossypiumbarbadenseL）是重要的經(jīng)濟(jì)作物,也具有顯著的雜種優(yōu)勢。但是由于其CMS資源的匱乏,導(dǎo)致雜種優(yōu)勢的利用受到了極大的限制。因此,開展棉花CMS不育分子機(jī)理研究,為更好的利用棉花雜種優(yōu)勢,具有重要的理論和實踐意義。海島棉CMS系H276A是劉冬梅等利用花粉管通道法通過轉(zhuǎn)紅麻HcPDIL5-2a基因創(chuàng)造的新型胞質(zhì)不育系。該不育系是由其保持系H276B突變而來,所以其為細(xì)胞質(zhì)近等基因系。在棉花CMS機(jī)理的研究中,可以排除由于線粒體基因組進(jìn)化所造成的非CMS相關(guān)冗余遺傳信息的干擾,為棉花CMS分子機(jī)理的研究提供了極有價值的研究材料。本研究從細(xì)胞學(xué)、線粒體基因組及轉(zhuǎn)錄組學(xué)對海島棉CMS系H276A的敗育機(jī)理進(jìn)行了探索,得到以下主要結(jié)論:1.采用石蠟切片的方法對不育系和保持系的花藥發(fā)育過程進(jìn)行了比較分析,確定了海島棉CMS系H276A花藥敗育開始于四分體時期,其敗育特征主要是四分體細(xì)胞核液泡化,絨氈層在花藥發(fā)育過程中完整、不... 

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
縮略詞
1 前言
    1.1 植物CMS細(xì)胞學(xué)研究
        1.1.1 植物花藥發(fā)育過程
        1.1.2 植物CMS細(xì)胞學(xué)敗育特征
    1.2 植物CMS與線粒體基因組
        1.2.1 植物線粒體基因組
        1.2.2 植物CMS與線粒體嵌合基因
        1.2.3 與植物CMS相關(guān)的線粒體未知序列
        1.2.4 植物CMS與線粒體基因RNA編輯
        1.2.5 植物CMS作用的分子機(jī)制
        1.2.6 植物CMS的育性恢復(fù)機(jī)制
    1.3 植物CMS轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究
        1.3.1 轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究方法
        1.3.2 轉(zhuǎn)錄組測序在植物CMS研究中的應(yīng)用
    1.4 棉花CMS研究進(jìn)展
        1.4.1 棉花CMS細(xì)胞學(xué)敗育研究
        1.4.2 棉花CMS線粒體基因組研究
        1.4.3 棉花CMS轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究
    1.5 本研究目的與意義
2 棉花不育系H276A小孢子敗育的細(xì)胞學(xué)觀察
    2.1 材料和方法
        2.1.1 研究材料
        2.1.2 實驗儀器和試劑
        2.1.3 花器官形態(tài)學(xué)觀察
        2.1.4 石蠟切片的制備
        2.1.5 透射電鏡的制備
        2.1.6 線粒體復(fù)合體活性測定
    2.2 結(jié)果與分析
        2.2.1 H276A/H276B花器官形態(tài)特征觀察
        2.2.2 H276A/H276B花藥發(fā)育過程比較分析
        2.2.3 H276A/H276B葉片及花藥超微結(jié)構(gòu)觀察
        2.2.4 H276A/H276B花藥線粒體復(fù)合體活性比較
    2.3 討論
        2.3.1 棉花CMS敗育的細(xì)胞學(xué)特征
        2.3.2 棉花CMS敗育的線粒體結(jié)構(gòu)特征
        2.3.3 棉花CMS敗育的線粒體復(fù)合體活性
3 棉花不育系和保持系線粒體基因RFLP及轉(zhuǎn)錄本比較分析
    3.1 材料和方法
        3.1.1 研究材料
        3.1.2 主要的試劑和實驗儀器
        3.1.3 總DNA的提取與純化
        3.1.4 總RNA提取與純化
        3.1.5 核酸雜交探針的制備
        3.1.6 Southern blot分析
        3.1.7 RNA blot分析
    3.2 結(jié)果與分析
        3.2.1 H276A/H276B總DNA和總RNA檢測
        3.2.2 核酸雜交探針的制備
        3.2.3 H276A/H276B線粒體基因RFLP比較分析
        3.2.4 H276A/H276B線粒體基因轉(zhuǎn)錄本分析
    3.3 討論
        3.3.1 棉花CMS系及其保持系線粒體基因組比較研究
        3.3.2 棉花CMS相關(guān)基因的線粒體基因轉(zhuǎn)錄本特征
4 棉花線粒體基因COX3全長轉(zhuǎn)錄本分析
    4.1 材料與方法
        4.1.1 研究材料
        4.1.2 cDNA合成
        4.1.3 cox3基因擴(kuò)增、克隆及測序
        4.1.4 RNA編輯分析
        4.1.5 熒光定量分析
        4.1.6 CR-RT-PCR (RNA環(huán)化)
    4.2 結(jié)果與分析
        4.2.1 H276A/H276B cox3基因蛋白編碼區(qū)序列分析
        4.2.2 H276A/H276B cox3基因相對表達(dá)量分析
        4.2.3 H276A/H276B cox3基因轉(zhuǎn)錄本起始位點和終止位點獲得
    4.3 討論
5 棉花不育胞質(zhì)ATP合成酶基因分析及不育胞質(zhì)分子標(biāo)簽的開發(fā)
    5.1 材料與方法
        5.1.1 研究材料
        5.1.2 ATP合成酶基因比較分析
        5.1.3 聚丙烯酰胺凝膠電泳
    5.2 結(jié)果與分析
        5.2.1 H276A、H276B及F1代ATP合成酶基因序列分析
        5.2.2 H276A、H276B及F1代ATP合成酶基因RNA blot分析
        5.2.3 H276A、H276B及F1代ATP合成酶基因RNA編輯分析
        5.2.4 H276A、H276B及F1代ATP合成酶基因相對表達(dá)量分析
        5.2.5 棉花雄性不育胞質(zhì)相關(guān)的分子標(biāo)記開發(fā)
    5.3 討論
        5.3.1 棉花線粒體基因RNA編輯分析
        5.3.2 棉花MSC分子標(biāo)記的應(yīng)用
6 棉花不育系H276A及其保持系H276B花藥轉(zhuǎn)錄組學(xué)比較分析
    6.1 材料與方法
        6.1.1 植物材料
        6.1.2 轉(zhuǎn)錄組測序RNA提取
        6.1.3 cDNA文庫構(gòu)建及Illumina測序
        6.1.4 與參考基因組比對及新轉(zhuǎn)錄本預(yù)測
        6.1.5 基因表達(dá)量分析
        6.1.6 差異表達(dá)基因檢測
        6.1.7 差異表達(dá)基因GO功能分析
        6.1.8 差異表達(dá)基因KEGG Pathway功能分析
        6.1.9 轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果qRT-PCR驗證
    6.2 結(jié)果與分析
        6.2.1 轉(zhuǎn)錄組測序總RNA質(zhì)量檢測
        6.2.2 轉(zhuǎn)錄組測序質(zhì)量分析
        6.2.3 差異表達(dá)基因分析
        6.2.4 差異表達(dá)基因的GO分析
        6.2.5 差異表達(dá)基因的KEGG pathway分析
        6.2.6 與檸檬酸循環(huán)相關(guān)的DEGs
        6.2.7 與電子傳遞鏈和氧化磷酸化相關(guān)的DEGs
        6.2.8 與糖酵解相關(guān)的DEGs
        6.2.9 與PPR相關(guān)的DEGs
        6.2.10 與轉(zhuǎn)錄因子相關(guān)的DEGs
        6.2.11 qRT-PCR驗證
    6.3 討論
        6.3.1 能量缺失與CMS
        6.3.2 MYB轉(zhuǎn)錄因子異常表達(dá)與CMS
        6.3.3 PPR蛋白編碼基因
        6.3.4 其它差異表達(dá)基因
7 全文結(jié)論與討論
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 本研究的創(chuàng)新點
    7.3 問題與展望
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
研究生期間科研和論文發(fā)表情況



本文編號：3678600