水稻是重要的糧食作物,全世界二分之一的人口以水稻為主食。一方面,水稻雄性不育嚴(yán)重影響水稻產(chǎn)量,另一方面,雄性不育與雜種優(yōu)勢結(jié)合可為水稻遺傳改良提供方便。水稻雄性不育突變體的研究有助于人們了解雄性不育的分子機(jī)制。水稻雄性器官的發(fā)育是一個(gè)非常復(fù)雜且高度有序的生物學(xué)過程。因此,闡明水稻雄性不育的分子機(jī)制對育種工作者具有重要的實(shí)踐意義。本課題通過⁶⁰Co-γ誘變中恢8015得到一個(gè)遺傳穩(wěn)定的雄性不育突變體,命名為:fignl1。為了探索其雄性不育的原因,通過花藥半薄切片、掃描電鏡和透射電鏡對fignl1突變體和野生型的花藥進(jìn)行了表型分析。此外,對該雄性不育基因進(jìn)行了圖位克隆、轉(zhuǎn)基因驗(yàn)證以及基因功能分析等相關(guān)研究,主要研究結(jié)果如下:1.通過對水稻雄性不育突變體fignl1的表型鑒定和細(xì)胞學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)fignl1突變體植株?duì)I養(yǎng)生長正常,植株完全不育。與野生型相比,fignl1花藥淡黃,瘦小,花粉100%典敗。對其授予野生型中恢8015的花粉,突變體仍能結(jié)籽,表明該突變體雌配子發(fā)育正常,雄配子敗育。掃描電鏡觀察顯示,突變體花粉粒不規(guī)則,花粉內(nèi)部無淀粉粒、精細(xì)胞和營養(yǎng)細(xì)胞;fig... 

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
英文縮略表
1 前言
    1.1 植物花藥發(fā)育
        1.1.1 水稻花藥發(fā)育分期
        1.1.2 控制花藥絨氈層發(fā)育的關(guān)鍵基因
        1.1.3 控制植物花粉壁發(fā)育的關(guān)鍵基因
    1.2 減數(shù)分裂機(jī)制研究的意義
        1.2.1 減數(shù)分裂時(shí)期及特點(diǎn)
        1.2.2 減數(shù)分裂重要事件
        1.2.3 植物減數(shù)分裂同源重組機(jī)制
        1.2.4 植物減數(shù)分裂相關(guān)重組蛋白
        1.2.5 同源重組雙鏈斷裂修復(fù)模型
        1.2.6 交叉形成
        1.2.7 聯(lián)會復(fù)合體
        1.2.8 減數(shù)分裂進(jìn)程
    1.3 AAA蛋白的研究進(jìn)展
        1.3.1 AAA蛋白結(jié)構(gòu)
        1.3.2 微管切割活性的AAA蛋白
        1.3.3 Fidgetin功能研究進(jìn)展
2 本研究的目的和意義
3 材料與方法
    3.1 實(shí)驗(yàn)材料
        3.1.1 植物材料
        3.1.2 田間種植
        3.1.3 主要分子生物學(xué)試劑和儀器
        3.1.4 載體和菌株
    3.2 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.1 育性調(diào)查
        3.2.2 減數(shù)分裂染色體壓片觀察
        3.2.3 中恢8015和fignl1突變體不同發(fā)育時(shí)期花藥的半薄切片
        3.2.4 掃描電鏡觀察
        3.2.5 透射電鏡觀察
        3.2.6 激光共聚焦觀察胚囊的發(fā)育
        3.2.7 水稻總DNA的提取
        3.2.8 水稻各組織總RNA的提取
        3.2.9 cDNA第一條鏈的合成
        3.2.10 定量PCR
        3.2.11 分子標(biāo)記的選擇和開發(fā)
        3.2.12 水稻隱性核不育基因的精細(xì)定位
        3.2.13 聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測
        3.2.14 銀染和結(jié)果記錄
        3.2.15 候選基因預(yù)測及測序分析
        3.2.16 遺傳轉(zhuǎn)化載體的構(gòu)建及遺傳轉(zhuǎn)化
            3.2.16.1 互補(bǔ)載體的構(gòu)建
            3.2.16.2 GFP載體構(gòu)建
            3.2.16.3 Crispr/Cas9載體構(gòu)建
            3.2.16.4 原核表達(dá)載體的構(gòu)建
            3.2.16.5 酵母雙雜載體的構(gòu)建
            3.2.16.6 雙分子熒光載體的構(gòu)建
            3.2.16.7 農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化
        3.2.17 轉(zhuǎn)基因植株的鑒定
        3.2.18 OsFIGNL1的進(jìn)化分析
        3.2.19 AAA結(jié)構(gòu)域的原核表達(dá)及純化
        3.2.20 ATPase活性測定
        3.2.21 亞細(xì)胞定位
        3.2.22 煙草瞬時(shí)轉(zhuǎn)化
        3.2.23 酵母感受態(tài)細(xì)胞的制備
        3.2.24 酵母雙雜的轉(zhuǎn)化
4 結(jié)果與分析
    4.1 突變體fignl1和中恢8015的主要表型特征
    4.2 雌蕊育性調(diào)查
    4.3 野生型和fignl1突變體胚囊發(fā)育過程觀察
    4.4 fignl1花藥發(fā)育過程半薄切片觀察
    4.5 fignl1成熟花藥掃描電鏡觀察
    4.6 fignl1花藥透射電鏡觀察
    4.7 fignl1突變體雄配子減數(shù)分裂染色體觀察
    4.8 fignl1突變體減數(shù)分裂進(jìn)程延長
    4.9 fignl1突變體的遺傳分析
    4.10 OsFIGNL1基因的初定位和精細(xì)定位
    4.11 候選區(qū)域測序、基因的功能預(yù)測及篩選
    4.12 OsFIGNL1同源蛋白ATPase結(jié)構(gòu)域具有較高的保守性
    4.13 轉(zhuǎn)基因功能互補(bǔ)試驗(yàn)
    4.14 轉(zhuǎn)基因敲除植株的表型鑒定
    4.15 OsFIGNL1基因的表達(dá)譜分析
    4.16 OsFIGNL1的亞細(xì)胞定位
    4.17 水稻AAA結(jié)構(gòu)域的ATP酶活分析
    4.18 OsFIGNL1進(jìn)化分析
    4.19 野生型和fignl1突變體減數(shù)分裂相關(guān)基因的表達(dá)
    4.20 OsFIGNL1與RAD51和DMC1在體內(nèi)互作
5 討論
    5.1 fignl1雄配子敗育的時(shí)期和原因分析
    5.2 OsFIGNL1控制雄配子減數(shù)分裂的進(jìn)程
    5.3 OsFIGNL1同源蛋白的功能特性
    5.4 fignl1突變體在減數(shù)分裂過程中形成大量的染色體碎片
    5.5 OsFIGNL1參與減數(shù)分裂同源重組
6 全文總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄1
附錄2
致謝



本文編號：3703234