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      《西北農林科技大學》 2011年
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      小麥雄性不育相關基因SKP1的克隆與表達分析

      宋瑜龍  
      【摘要】:小麥(Triticum aestivum)是世界上重要的糧食作物,是人類得以生存繁衍的重要物質基礎,與其它作物一樣,利用雜種優勢也是提高其產量和改良品質的最有效方法。然而,小麥雜種優勢理論與實踐研究還遠不如玉米、水稻、油菜等作物那樣廣泛與深入。尤其是小麥雄性不育最佳利用途徑與機理研究目前已成為攻克小麥雜種優勢利用這一世界性難題的重要突破口。概括國內外小麥不育類型,主流研究可分為兩大方面,即生理型雄性不育和遺傳型雄性不育。對其研究,不同學者側重點不同,從育性基因、育性差異蛋白、育性生理生化代謝途徑等都進行了系列研究。泛素蛋白酶途徑是細胞內冗余蛋白質降解的重要途徑,其幫助細胞內冗余蛋白質降解,并能保證細胞內部復雜的生理生化過程正常進行。一類參與泛素蛋白酶途徑的小分子量蛋白SKP1(S-phase kinase-associated-protein 1)廣泛存在于真核生物中。其主要參與SCF復合體的形成,為維護SCF復合體的生物學功能起到了舉足輕重的作用。SCF與細胞周期調控有關,其在生物體內主要是調控細胞內泛素介導的蛋白質降解過程,同時參與細胞內發育的多項生理過程。本研究正是基于SKP1上述作用,以化學殺雄劑SQ-1作為小麥雄性不育誘導劑,以小麥品種西農2611為試驗材料,分噴藥和不噴藥(對照)兩種處理,采集其花藥作為實驗材料,以前人研究得出的結果,SQ-1誘導的小麥雄性不育大多發生在單核后期至二核期,故以處理和對照花藥的二核期cDNA材料為基礎,通過NCBI查詢擬南芥SKP1基因的序列從而設計引物并進行SKP1基因全長的擴增,將分別從SQ-1處理的和未處理的二核期材料中擴增得到的序列進行序列同源性比對,同時,進行西農2611花藥處于單核期,二核期,三核期各時期SKP1基因的熒光定量表達,試圖為揭示小麥生理型雄性不育的機理奠定一定理論基礎。通過研究,獲得如下結果: (1)SKP1基因的表達與SQ-1誘導的小麥生理型雄性不育相關。 (2)從西農2611處理的和未處理的二核期cDNA中擴增,五次重復測序,最終得到了一段852bp長度的基因序列,經過比對和判斷是屬于小麥SKP1基因家族中的一份子,從而得到了新的小麥西農2611二核期SKP1基因序列,并將其上傳至NCBI文庫。 (3)分別所獲得的SQ-1處理的二核期和對照二核期2611的兩段全長基因序列利用軟件DNAman進行序列比對,結果發現,這兩段基因序列的比對結果顯示,只有第477個堿基有差異,其余的堿基序列完全保持一致。將此二者基因序列利用PrimerPrimer5.0軟件進行翻譯表達并比較二者翻譯的蛋白質序列,結果得出,一個堿基差異并不能引起蛋白質翻譯的差異。由此看出,在經過SQ-1處理的材料和對照材料中,SKP1基因的轉錄并沒有受到影響,也就是說,SQ-1處理小麥未能引起基因轉錄水平的差異。 (4)利用熒光定量PCR技術對SKP1基因在生理型不育株和可育株花藥中表達進行了定量分析。結果表明,該基因在不育株和可育株花藥發育3個時期(單核、二核和三核)表達量均表現為下降趨勢,并且該基因在不育株花藥發育的三個時期表達均相對于可育株被明顯抑制。推測該基因在花粉粒發育過程中下調表達可能影響了小麥花粉粒發育過程中蛋白質泛素降解途徑而導致雄性不育。
      【學位授予單位】:西北農林科技大學
      【學位級別】:碩士
      【學位授予年份】:2011
      【分類號】:S512.1

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