三个育性相关基因在三类小麦雄性不育系中的表达研究
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雄性不育是利用杂种优势的重要途径之一,对粮食生产具有重要意义。小麦育种的主要目的就是提高单位面积的小麦产量,因此小麦雄性不育机理的研究对小麦生产和育种具有重要的理论参考价值。本研究用两种K型雄性不育系及其保持系和一种YS型温敏不育系为实验材料,测定了在人工控温条件下培养的实验材料中,三个育性相关基因在不同发育时期的表达量变化趋势,主要结果如下:基因AY914051和基因AY660990与试验中的1B/1R类不育系、非1B/1R类不育系和YS型雄性不育系的育性均存在相关性;编码磷酸乙醇胺-N-甲基转移酶的基因FJ803924与非1B/1R类不育系的育性相关,但是与另外两种雄性不育系小麦的育性转换关系不明显。磷酸乙醇胺-N-甲基转移酶在小麦和水稻中均有表达,且此酶已经被证明与水稻的育性有关。在三类雄性不育系材料中,育性基因的表达差异在减数期就已出现;雄性不育系材料败育的关键时期为单核期或者减数期到单核期之间;单核期往往是育性基因的表达量最高峰或育性基因基因表达从无到有、从有到无的转折时期。在相同实验材料、相同发育时期的前提下,高温培养下的基因表达量总是要高于低温条件下的基因表达量;同一不育系材料在高低温下同时期的基因表达量差异要远大于对应的保持系;基因表达的高低温差异表现在表达量和表达时期两种方式上;非1B/1R类K型不育系及其保持系的基因表达量受温度影响的程度远大于1B/1R类K型不育系及其保持系。YS型雄性不育系败育有可能是低温改变了某些育性相关基因的表达时期,导致某些重要的基因产物表达量在需要时候不足所致。
| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第一章 文献综述 | 第10-27页 |
| 1.1 杂种优势 | 第10-12页 |
| 1.1.1 杂种优势的生物学定义 | 第10页 |
| 1.1.2 杂种优势的表现和特点 | 第10页 |
| 1.1.3 杂种优势的遗传学解释 | 第10-12页 |
| 1.1.3.1 显性假说 | 第10-11页 |
| 1.1.3.2 超显性假说 | 第11-12页 |
| 1.2 小麦杂种优势 | 第12-16页 |
| 1.2.1 国内外杂交小麦的研究进展 | 第12-13页 |
| 1.2.2 小麦杂种优势的主要利用途径 | 第13-16页 |
| 1.2.2.1 以核质互作雄性不育系为基础的“三系法” | 第14页 |
| 1.2.2.2 以于化学杀雄剂为基础的“两系法” | 第14-16页 |
| 1.2.2.3 以光(温)敏雄性不育系为基础的“两系法” | 第16页 |
| 1.3 小麦雄性不育系的研究进展 | 第16-21页 |
| 1.3.1 小麦常规“三系”雄性不育系的研究进展 | 第16-18页 |
| 1.3.2 小麦光、温敏雄性不育的研究进展 | 第18-21页 |
| 1.3.2.1 温度控制型小麦雄性不育系 | 第18-19页 |
| 1.3.2.2 光照周期控制型小麦雄性不育系 | 第19-20页 |
| 1.3.2.3 温度、光照周期共同控制型小麦雄性不育系的选育 | 第20-21页 |
| 1.4 小麦雄性不育的机理研究 | 第21-27页 |
| 1.4.1 小麦雄性不育的细胞学研究 | 第21-22页 |
| 1.4.2 雄性不育的生理生化研究 | 第22-24页 |
| 1.4.2.1 物质代谢与细胞质雄性不育 | 第22-24页 |
| 1.4.2.2 能量代谢与雄性不育 | 第24页 |
| 1.4.3 细胞质雄性不育的分子基础 | 第24-27页 |
| 1.4.3.1 叶绿体 DNA 与细胞质雄性不育 | 第24-25页 |
| 1.4.3.2 线粒体与细胞质雄性不育 | 第25页 |
| 1.4.3.3 核基因与细胞质雄性不育 | 第25-27页 |
| 第二章 几类小麦雄性不育材料中的总RNA 含量变化测定 | 第27-32页 |
| 2.1 材料与处理 | 第27页 |
| 2.1.1 材料 | 第27页 |
| 2.1.2 材料培养及取材方法 | 第27页 |
| 2.1.3 取材方法 | 第27页 |
| 2.2 实验步骤 | 第27-28页 |
| 2.2.1 总 RNA 的提取 | 第27-28页 |
| 2.2.2 总RNA 的检测与总量计算 | 第28页 |
| 2.3 结果与分析 | 第28-30页 |
| 2.3.1 总RNA 的提取质量检测 | 第28-29页 |
| 2.3.2 总 RNA 含量变化趋势 | 第29-30页 |
| 2.4 小结 | 第30-32页 |
| 第三章 两个育性相关基因在几类小麦雄性不育材料中的表达研究 | 第32-41页 |
| 3.1 材料与方法 | 第32-35页 |
| 3.1.1 材料 | 第32-33页 |
| 3.1.2 实验方法与步骤 | 第33-35页 |
| 3.1.2.1 材料培养及取材方法 | 第33页 |
| 3.1.2.2 总 RNA 的提取与检测 | 第33-34页 |
| 3.1.2.3 cDNA 第一链的合成与检测 | 第34页 |
| 3.1.2.4 半定量表达体系和反应程序 | 第34-35页 |
| 3.2 结果与分析 | 第35-39页 |
| 3.2.1 材料育性结果检测 | 第35页 |
| 3.2.2 总 RNA 的提取与检测 | 第35-36页 |
| 3.2.3 cDNA 第一链的检测 | 第36页 |
| 3.2.4 目标基因引物特异性检测 | 第36-38页 |
| 3.2.5 半定量 PCR 与检测 | 第38-39页 |
| 3.3 小结 | 第39-41页 |
| 第四章 一个水稻育性相关基因在小麦雄性不育系中的表达研究 | 第41-49页 |
| 4.1 材料与方法 | 第41-44页 |
| 4.1.1 材料 | 第41页 |
| 4.1.2 方法与步骤 | 第41-44页 |
| 4.1.2.1 材料培养及取材方法 | 第41-42页 |
| 4.1.2.2 总 RNA 的提取与检测 | 第42页 |
| 4.1.2.3 cDNA 第一链的合成与检测 | 第42-43页 |
| 4.1.2.4 半定量表达体系、引物特异性检测和扩增程序 | 第43-44页 |
| 4.2 结果与分析 | 第44-47页 |
| 4.2.1 材料育性结果检测 | 第44页 |
| 4.2.2 总 RNA 的提取与检测 | 第44页 |
| 4.2.3 cDNA 第一链的检测与目标基因引物特异性检测 | 第44-45页 |
| 4.2.4 半定量 PCR 与检测 | 第45-47页 |
| 4.3 小结 | 第47-49页 |
| 第五章 讨论 | 第49-53页 |
| 5.1 总 RNA 含量变化趋势 | 第49页 |
| 5.2 小麦育性相关基因的表达研究 | 第49-50页 |
| 5.3 水稻育性相关基因的表达研究 | 第50-51页 |
| 5.4 实验过程的对比优化 | 第51-53页 |
| 第六章 结论 | 第53-54页 |
| 参考文献 | 第54-60页 |
| 致谢 | 第60-61页 |
| 作者简介 | 第61页 |
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