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      《西北農林科技大學》 2008年
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      黏型小麥雄性不育系育性相關基因的遺傳分析與表達譜研究

      李紅霞  
      【摘要】: 黏類小麥雄性不育系是指小麥黏型(K型)和偏型(Ven型)等一類既易保持又易恢復、且種子飽滿、保持系與恢復系來源都分布在普通小麥推廣品種(系)內的小麥雄性不育系的總稱。黏類小麥細胞質雄性不育系育性基因單一、不育性徹底、易恢復性高,是一種很有應用潛力的優良雄性不育類型,為小麥雄性不育研究和雜種優勢利用提供了極有利的材料基礎。本研究利用上述材料,通過對黏型小麥細胞質雄性不育恢復基因的遺傳分析和分子標記篩選,以確定其恢復基因的作用方式,并試圖得到與恢復基因緊密連鎖的SSR標記,進而為雜交小麥分子標記輔助選擇育種奠定堅實基礎;同時以SSH技術分別構建了不育和可育條件下基因特異表達的抑制差減雜交cDNA文庫,通過對兩個cDNA文庫的克隆測序、EST序列BLASTx分析,探討了黏型小麥細胞質雄性不育系在不育和可育條件下育性相關表達基因的種類、功能和參與相關生化代謝途徑的異同,旨在探索黏型小麥細胞質雄性不育的分子機制。獲得下述重要結果: 1、本論文以細胞質雄性不育系ms(Kots)-90-110、恢復系rk5451及ms(Kots)-90-110/ rk5451組合的F_2,BF_1和BC_1F_1群體為材料,連續兩年對分離群體的育性分離情況進行了統計,對恢復基因的遺傳規律進行了分析。結果表明,黏型小麥雄性不育的育性恢復主要受一對主效顯性恢復基因控制;鑒于F_2的育性恢復既有質量性狀的特征,又有數量性狀的特征,且易受環境因素的影響,推測該育性恢復性狀還受微效恢復基因的影響;利用雜交、回交和自交育成了關于小麥黏型CMS育性恢復基因的擬近等基因系(INIL)和近等基因系(NIL),可用于恢復基因定位及分離等研究。 2、對黏型小麥雄性不育系及雜種F_1配子傳遞方式分析,發現黏型小麥雄性不育系具有配子體不育的特征。供試ms(Kots)-90-110/RK5451//90-110的BC_1F_1分離群體明顯偏離1:1的分離比,ms(Kots)-90-110與rk5451自交F2后代全都表現可育,無不育株,且自交結實率F_2明顯高于F_1,進一步表明黏型小麥雄性不育系雜種F_1是以配子體不育方式傳遞的。 3、為了進一步探索黏型小麥育性恢復基因的遺傳機理。以ms(Kots)-90-110/ rK5451//90-110的BC_1F_1代分離群體為研究對象,分別用定位于1B短臂染色體上的18對和6B染色體上的47對SSR引物對黏型小麥雄性不育育性恢復基因進行分子標記。初步篩選出Wms273和Wmc406兩對揭示育性恢復基因多態性的引物,用132株BC_1F_1回交群體對這2對引物進行進一步檢測,得出Wmc406與黏型小麥細胞質雄性不育系1BS上的恢復基因連鎖,遺傳距離為7.6cM。標記Wmc406可直接用于黏型小麥育性恢復基因的分子標記輔助選擇。 4、利用抑制差減雜交技術構建了黏型小麥雄性不育育性相關基因的cDNA文庫。文庫質量檢測表明,差減雜交效率較高,質量較好。在不育和可育cDNA文庫中隨機挑選200個陽性克隆進行測序,獲得100余條高質量的表達序列標簽(EST)。對序列進行BLAST比對及功能注釋,比較了不育和可育cDNA文庫的基因表達譜,發現在可育cDNA文庫中參與能量代謝的基因出現頻率較高,在不育cDNA文庫中檢測到了與花發育調控相關的MADS-box轉錄因子、細胞凋亡相關的泛素結合酶及阻遏淀粉合成的腺苷二磷酸葡萄糖磷酸化酶等相關基因,這些基因很可能與育性相關。 5、根據標簽序列的比對結果,選擇了4個與育性相關的基因片段進行電子延伸,克隆了4個育性相關基因的cDNA全長序列,并設計特異性引物,進行了RT-PCR驗證。對這些基因的氨基酸序列、結構域、疏水性及系統進化情況進行了分析,其生物學功能尚需進一步構建相應的表達載體進行驗證。
      【學位授予單位】:西北農林科技大學
      【學位級別】:博士
      【學位授予年份】:2008
      【分類號】:S512.103.51

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