在自然環(huán)境中,開花植物的雄性不育突變以及高等植物的葉色突變都是比較常見的現(xiàn)象。植物中的雄性不育現(xiàn)象往往表現(xiàn)為植物自身的雄性生殖系統(tǒng)不能產(chǎn)生有生殖能力的花粉或者精子,但其雌性生殖系統(tǒng)卻能夠正常發(fā)育,并且能夠接納正�；ǚ弁瓿墒芫Y(jié)實過程,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因通常是其雄性生殖器官發(fā)育不正�；蛘咄耆虿糠滞嘶Ｖ参锏娜~色突變體同時也被叫做葉綠素缺失突變體,那是因為導(dǎo)致其葉色發(fā)生變異的突變基因往往是直接或者間接的影響了植物葉片或莖干中葉綠素的合成或者降解,從而改變其葉綠素含量。近年來,對水稻雄性不育和葉色突變的分子機理研究取得了很大的進展,同時,這兩類突變材料在生產(chǎn)實際中的潛在利用價值也越來越受到人們的重視。本研究中通過EMS化學(xué)誘變岡46B(G46B)種子,獲得了一份雄性不育突變體,編號為D60,該突變體的花藥外觀呈乳白色、瘦小、不散粉、花粉囊內(nèi)無花粉產(chǎn)生,該突變體的不育突變類型屬于典型的無花粉型雄性不育類型。與其野生型相比,該突變體株高降低了13.9%、單穗著粒數(shù)減少了13.5%、穗伸出度降低了245.2%,而且其自交結(jié)實率為0,在以上這幾個主要農(nóng)藝性狀上,突變體與野生型差異顯著。遺傳分析結(jié)果顯示,D60水稻雄性不育突變體的不育性狀是由1對核基因控制,且該突變基因為隱性基因。以D60/中花11的F2為目標基因定位群體,運用分子標記技術(shù)等對目標基因進行定位,結(jié)果發(fā)現(xiàn)水稻第12號染色體上的SSR標記RM247和InDel標記C9與該不育基因存在連鎖關(guān)系,突變基因與兩個標記間的遺傳距離分別為18.6 cM和13.0 cM。經(jīng)進一步的定位結(jié)果顯示,目標基因位于后期設(shè)計的InDel標記C4與C6之間,這個兩個標記均位于水稻第12染色體的長臂上,遺傳距離分別為0.7 cM和0.2 cM。C4和C5標記將該突變基因界定在一個約1.7Mb的染色體區(qū)域內(nèi),該區(qū)域包含一個已經(jīng)克隆的雄性不育基因mmil2,且該基因靠近標記C5一側(cè),這個mil2突變體雄性不育性狀與D60突變體的性狀很相似,故認為D60所攜帶的突變基因可能是mmil2基因的等位突變基因,但該結(jié)論有待進一步的實驗證實。5043ys葉色突變體是利用EMS化學(xué)誘變劑誘變?nèi)毡厩?Nipponbare)種子而獲得的一個水稻突變體,該突變體在苗期表現(xiàn)為亮黃色,在生育后期逐漸轉(zhuǎn)為黃綠葉色。5043ys突變體與其野生型相比,在株高和結(jié)實率上兩者存在顯著差異,其株高比野生型下降了15.1%,結(jié)實率降低了9.6%。突變體與野生型不同時期的光合色素含量差異也十分顯著：苗期時,突變體的葉綠素a含量為野生型的35.48%、葉綠素b含量為野生型的30.79%；抽穗期時,突變體的葉色差異與其野生型間有所縮小,其葉綠素a含量為野生型的61.14%,葉綠素b含量為野生型的48.94%。對5043ys突變體的葉綠體進行透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn),該突變體的大多數(shù)葉綠體形狀不規(guī)則,且內(nèi)部含有大量的囊泡狀結(jié)構(gòu),基粒片層垛疊數(shù)有所減少。遺傳分析結(jié)果顯示,5043ys突變體的突變性狀也是由一對核基因控制的,且該基因也為隱性的。利用5043ys突變體／明恢63的F2作為定位群體,將該突變基因定位在水稻第8號染色體長臂上的SSR標記RM502和InDel標記YS3之間,與這兩個引物的遺傳距離分別為0.6 cM和0.2 cM,該區(qū)域的物理距離約為102.5 kb,此區(qū)間包含14個預(yù)測基因。與現(xiàn)在已報道的水稻葉色突變基因?qū)Ρ?基本可以推斷5043ys突變體所包含的突變基因是一個尚未報道的水稻葉色突變基因,暫時將其命名為5043ys(t)。
【學(xué)位單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：S511
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文獻綜述
    1 雄性不育突變相關(guān)研究進展
        1.1 雄性不育突變體的來源和分類
            1.1.1 雄性不育突變體的來源
                1.1.1.1 自然突變
                1.1.1.2 誘發(fā)突變
            1.1.2 雄性不育突變體的分類
                1.1.2.1 細胞核雄性不育
                1.1.2.2 核質(zhì)互作雄性不育
        1.2 雄性不育突變體的細胞學(xué)研究
            1.2.1 正�；ǚ郯l(fā)育的過程
            1.2.2 雄性不育突變體的花粉敗育時期及特性
        1.3 雄性不育突變體的生理生化研究
            1.3.1 絨氈層發(fā)育及其對花粉發(fā)育的影響
            1.3.2 胼胝質(zhì)與小孢子發(fā)育
            1.3.3 不對稱分裂和細胞命運的決定與花粉發(fā)育
        1.4 雄性不育的分子生物學(xué)研究進展
            1.4.1 雄性不育與絨氈層發(fā)育相關(guān)基因
            1.4.2 雄性不育與減數(shù)分裂相關(guān)基因
            1.4.3 雄性不育與花粉囊壁蠟質(zhì)形成相關(guān)基因
            1.4.4 雄性不育與小孢子母細胞發(fā)育相關(guān)基因
        1.5 水稻雄性核不育基因的定位與克隆
        1.6 雄性不育突變體的應(yīng)用
            1.6.1 雄性不育突變體在雜種優(yōu)勢利用中的應(yīng)用
            1.6.2 雄性不育突變體在輪回育種中的應(yīng)用
    2 葉色突變相關(guān)研究
        2.1 葉色突變體的來源
        2.2 葉色突變體的分類
        2.3 葉色突變體的遺傳規(guī)律
        2.4 葉色突變體的生理生化研究進展
            2.4.1 葉色突變體的表型與葉綠素的關(guān)系
            2.4.2 葉色突變體的葉綠體結(jié)構(gòu)
            2.4.3 葉色突變體與葉綠體蛋白質(zhì)合成
            2.4.4 葉色突變體與葉綠素的降解
        2.5 葉色突變體的分子機理研究進展
            2.5.1 葉綠素合成受阻
            2.5.2 葉綠體蛋白轉(zhuǎn)運受阻
            2.5.3 葉綠體分化與發(fā)育受阻
            2.5.4 質(zhì)-核信號傳導(dǎo)途徑受阻
        2.6 水稻葉色突變體的基因定位與克隆
        2.7 葉色突變體的應(yīng)用
            2.7.1 葉色突變體在基礎(chǔ)研究中的作用
            2.7.2 葉色突變體在生產(chǎn)實際中的應(yīng)用
    3 開題設(shè)想及本研究的目的和意義
第二章 水稻雄性不育突變體D60的遺傳分析及基因定位
    1 材料與方法
        1.1 實驗材料
        1.2 實驗方法
            1.2.1 田間實驗與主要農(nóng)藝性狀調(diào)查
            1.2.2 材料育性調(diào)查
            1.2.3 遺傳分析和定位群體構(gòu)建
            1.2.4 水稻總DNA的提取
            1.2.5 分子標記分析與遺傳圖譜構(gòu)建
                1.2.5.1 PCR擴增
                1.2.5.2 PCR產(chǎn)物電泳
    2 結(jié)果與分析
        2.1 D60突變體的表型特征、主要農(nóng)藝性狀與花粉育性
        2.2 D60雄性不育基因的遺傳分析
        2.3 D60雄性不育基因的分子標記定位
    3 討論
        3.1 突變體的表型
        3.2 突變基因可能是M/L2基因的等位突變基因
        3.3 MIL2基因控制水稻絨粘層發(fā)育
        3.4 突變體在水稻育種應(yīng)用上的潛在價值
第三章 水稻葉色突變體5043ys的遺傳分析與基因定位
    1 材料與方法
        1.1 實驗材料
        1.2 實驗方法
            1.2.1 田間實驗與主要農(nóng)藝性狀調(diào)查
            1.2.2 葉綠素含量測定
            1.2.3 葉綠體電鏡樣品的制備與觀察
            1.2.4 定位群體構(gòu)建
            1.2.5 總DNA的提取
            1.2.6 分子標記分析與遺傳圖譜構(gòu)建
    2 結(jié)果與分析
        2.1 突變體的形態(tài)特征及主要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)
        2.2 突變體的光合色素
        2.3 透射電子顯微鏡分析
        2.4 突變性狀的遺傳分析
        2.5 突變基因的分子標記定位
    3 討論
        3.1 水稻葉色突變性狀的遺傳
        3.2 水稻葉色突變性狀的生理變化
        3.3 水稻葉色突變體葉綠體結(jié)構(gòu)的變化
        3.4 水稻葉色基因的定位與克隆
第四章 全文總結(jié)
    1 雄性不育突變體D60
    2 葉色突變體5043ys
參考文獻
致謝

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本文編號：2871893