【摘要】：辣椒是一種非常重要的蔬菜作物,具有顯著的雜種優(yōu)勢,利用辣椒細(xì)胞質(zhì)雄性不育是進(jìn)行其品種改良的重要方式之一。辣椒細(xì)胞質(zhì)雄性不育系8214A具有高配合力、100%不育和優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性狀等特性而被廣泛用于辣椒雜交制種,然而,其雄性不育機(jī)理尚不十分清楚。本研究對辣椒細(xì)胞質(zhì)雄性不育系8214A及其相應(yīng)的保持系8214B的花藥發(fā)育的差異進(jìn)行了細(xì)胞學(xué)比較研究,組織切片光學(xué)顯微鏡觀察顯示,細(xì)胞質(zhì)雄性不育系8214A在減數(shù)分裂結(jié)束后完全敗育。為了進(jìn)一步闡明花粉敗育的時(shí)期和原因,使用透射電子顯微鏡研究保持系和CMS系的花藥中小孢子發(fā)生和絨氈層發(fā)育的差異。結(jié)果表明,與可育的保持系8214B比較,細(xì)胞質(zhì)雄性不育系8214A的小孢子母細(xì)胞在減數(shù)分裂Ⅰ前期最早出現(xiàn)染色質(zhì)穿壁異常并形成微核,與此同時(shí),花藥壁絨氈層細(xì)胞發(fā)生空泡化。隨后,小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂不同步,在同一藥室內(nèi)出現(xiàn)不同發(fā)育時(shí)期的花粉母細(xì)胞,甚至小部分小孢子母細(xì)胞提前退化,呈現(xiàn)出典型的PCD細(xì)胞學(xué)特征,如染色質(zhì)凝集固縮,細(xì)胞質(zhì)收縮,細(xì)胞器空泡化等,大部分小孢子母細(xì)胞能完成減數(shù)分裂,形成異常的非四面體形的四分體,四分體小孢子大小不均一細(xì)胞核分配不均。花藥壁的絨氈層細(xì)胞在減數(shù)分裂Ⅰ前期后發(fā)生未成熟PCD反應(yīng)。最終,異常四分體和絨氈層細(xì)胞均在原位降解退化,異常四分體不能繼續(xù)發(fā)育形成有功能的花粉。因此,辣椒細(xì)胞質(zhì)雄性不育系8214A花粉敗育是以小孢子母細(xì)胞自身PCD的形式進(jìn)行的,絨氈層細(xì)胞未成熟PCD與花粉敗育密切相關(guān)。顯然,辣椒細(xì)胞質(zhì)雄性不育系8214A花粉敗育的方式不同于大多數(shù)由于絨氈層細(xì)胞異常引起的細(xì)胞質(zhì)雄性不育。為了進(jìn)一步揭示辣椒細(xì)胞質(zhì)雄性不育系8214A花粉敗育的基本的分子機(jī)制,采用高通量測序技術(shù)Illumina HiSeq~(TM) PE150對細(xì)胞質(zhì)雄性不育系8214A及其相應(yīng)的保持系8214B花藥減數(shù)分裂過程中的基因表達(dá)進(jìn)行比較轉(zhuǎn)錄學(xué)分析,結(jié)果表明,在8214A和8214B的花藥中分別得到clean reads 162107002和151227618,并預(yù)測新轉(zhuǎn)錄本6165個(gè);以8214A相比8214B基因|log_2S/F|≥0.6和Pval0.05作為決定基因顯著差異表達(dá)的域值,共獲得1355個(gè)差異表達(dá)基因,包括顯著上調(diào)基因424個(gè)和顯著下調(diào)基因931個(gè)(8214Avs8214B,SvsF);隨機(jī)挑選20個(gè)差異基因(11個(gè)下調(diào)基因和9個(gè)上調(diào)基因),用qRT-PCR方法驗(yàn)證了,這些基因的表達(dá)量與轉(zhuǎn)錄組結(jié)果有相同趨勢,且RNA-seq與qRT-PCR數(shù)據(jù)呈明顯的正相關(guān)(R~2=0.9587),因此轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)是高度可靠的;差異表達(dá)基因的GO富集分析顯示,細(xì)胞質(zhì)雄性不育系8214A中的泛素化連接酶基因和細(xì)胞周期停滯與負(fù)調(diào)控有關(guān)基因明顯被抑制,而甲基轉(zhuǎn)移酶基因的活性被激活,這些基因參與小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂過程中的DNA損傷修復(fù)與細(xì)胞死亡和細(xì)胞周期調(diào)控緊密相關(guān),與細(xì)胞學(xué)研究結(jié)果相吻合,從而被認(rèn)為是與細(xì)胞質(zhì)雄性不育系8214A花粉敗育過程中PCD相關(guān)基因。
【學(xué)位授予單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S641.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2700842