甘蓝型油菜细胞质雄性不育材料1575A的研究

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细胞质雄性不育性,是油菜育种中最有利用价值的授粉控制系统。目前油菜育种中能利用的细胞质不育类型很少,长期利用同一种细胞质不育系,容易引起细胞质单一化,不利于杂交油菜的发展。因此,挖掘和鉴定新的细胞质雄性不育系,对杂交油菜的生产具有重要意义。1575A是西北农林科技大学油菜育种课题组新育成的细胞质雄性不育材料,多年测交试验发现其不育性十分稳定,几乎所有的甘蓝型油菜都能将它的不育性保持,但是很难找到恢复系,这一特性很像甘蓝型油菜萝卜质不育系(ogu CMS),但是它跟萝卜质不育系最大的区别在于它没有苗期遇低温心叶黄化现象、长势良好且拥有正常的蜜腺。本试验想通过形态学观察、恢保关系的测定以及分子鉴定等方法对1575A进行初步研究,为今后1575A的深入研究积累理论基础。主要研究结果如下:1. 1575A的花瓣比较平滑,表面宽而大,雄蕊退化,柱头外露,不同的保持系对它的保持效果不同,主要有四种类型,第一种雄蕊完全退化;第二种花瓣大而圆,雄蕊短小未伸出花瓣;第三种花瓣窄而长,雄蕊短未伸出花瓣;最后一种花器形态接近正常可育系,但是没有花粉,1575A花器形态和已知的不育系ogu CMS和nap CMS有明显的差异。此外,1575A与ogu CMS相比,心叶遇低温不缺绿,蜜腺发育良好呈深绿色。2.以陕3A(属于陕2A系列)为对照,用41份甘蓝型油菜作测验种,分别与1575A和陕3A杂交,测交结果表明,41份材料均是1575A的保持系,其中有14份油菜使得陕3A育性恢复,27份是陕3A的保持系,这表明1575A和陕3A的恢保关系不同,不属于陕2A系列。另外,在2010年扩大测交范围用168份测交材料(包括甘蓝型油菜、芥菜型油菜、油菜近缘种)对1575A进行测交,找到了一个1575A的恢复系。3.依据已报道的甘蓝型油菜细胞质雄性不育相关基因orf138、orf222和orf224设计引物,对1575A、陕3A、ogu CMS以及nap CMS的线粒体DNA做特异引物的PCR扩增,结果显示,1575A的线粒体DNA同时含有基因orf138和基因orf222的同源序列,且与已报道的基因orf138(登录号为:AB055435)、orf222(登录号为:DQ872162)序列同源性均为100%。4.采用RT-PCR技术在1575A中同时克隆得到了orf138基因和orf222基因,半定量RT-PCR分析结果显示,orf138基因在1575A中的表达量与ogu CMS中没有差异;orf222基因在1575A中的表达量低于nap CMS中的表达,推测1575A的育性主要受orf138基因控制,可能受orf222基因的调节。另外,对orf138基因在1575A和ogu CMS不同发育阶段表达量的定量分析结果显示,orf138在ogu CMS不同发育时期没有差异,在1575A的暗培养黄化苗期表达量低于绿苗期和花蕾中的表达量,推测ogu CMS的不育性与黄化现象没有连锁关系,1575A缺绿症的恢复可能与nap CMS胞质的渗入有关。
摘要第5-7页
ABSTRACT第7-8页
第一章 文献综述第11-24页
    1.1 引言第11页
    1.2 植物雄性不育研究第11-13页
        1.2.1 植物雄性不育的类型第12页
        1.2.2 植物雄性不育产生的途径第12-13页
        1.2.3 作物雄性不育在育种中的应用第13页
    1.3 植物细胞质雄性不育研究进展第13-15页
        1.3.1 植物细胞质雄性不育的分子基础第13-14页
        1.3.2 植物细胞质雄性不育的分子机理第14-15页
    1.4 植物细胞质雄性不育类型的鉴定第15-17页
        1.4.1 恢保关系的测定第16页
        1.4.2 细胞质雄性不育的分子特异性鉴定第16-17页
    1.5 甘蓝型油菜细胞质雄性不育的研究进展第17-21页
        1.5.1 波里马细胞质不育系(Pol CMS)第17-18页
        1.5.2 陕2A 细胞质雄性不育系(Shan 2A)第18页
        1.5.3 nap 胞质不育系(nap CMS)第18页
        1.5.4 甘蓝型油菜萝卜细胞质雄性不育系(ogu CMS)第18-19页
        1.5.5 甘蓝型油菜细胞质雄性不育的分子研究第19-21页
    1.6 本试验的目的及研究方法第21-24页
        1.6.1 本试验的研究内容第22页
        1.6.2 本试验的研究方法第22-23页
        1.6.3 本试验的技术路线第23-24页
第二章 甘蓝型油菜1575A 的形态学研究及恢保关系的测定第24-31页
    2.1 材料与方法第24-25页
        2.1.1 材料第24-25页
        2.1.2 方法第25页
    2.2 结果与分析第25-29页
        2.2.1 形态学观察第25-28页
        2.2.2 恢保关系的测定第28-29页
    2.3 讨论第29-31页
第三章 甘蓝型油菜1575A 细胞质不育类型的分子鉴定第31-39页
    3.1 材料与方法第31-33页
        3.1.1 材料第31页
        3.1.2 方法第31-33页
    3.2 结果与分析第33-37页
        3.2.1 线粒体 DNA 的质量检测第33-34页
        3.2.2 特异引物的 PCR 扩增第34-35页
        3.2.3 基因orf138 特异引物的验证性 PCR 扩增第35-36页
        3.2.4 序列分析第36-37页
    3.3 讨论第37-39页
        3.3.1 不育胞质的鉴定第37-38页
        3.3.2 1575A 的分子特征第38页
        3.3.3 1575A 的应用前景第38-39页
第四章 甘蓝型油菜1575A 育性相关基因的表达分析第39-45页
    4.1 材料与方法第39-41页
        4.1.1 材料及主要试剂第39-40页
        4.1.2 方法第40-41页
    4.2 结果与分析第41-43页
        4.2.1 RNA 质量检测第41页
        4.2.2 不育基因的 RT-PCR 分析第41-42页
        4.2.3 不育基因的半定量 RT-PCR 分析第42-43页
    4.3 讨论第43-45页
第五章 结论第45-47页
    5.1 1575A 的形态特征第45页
    5.2 1575A 的恢保关系第45页
    5.3 1575A 胞质不育类型的分子鉴定第45页
    5.4 1575A 不育相关基因的表达分析第45-47页
参考文献第47-52页
致谢第52-53页
作者简介第53页
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