小麦基部小穗不育突变体的鉴定和相关cDNA片段克隆

摘要

小麦基部和顶部小穗常常不育是影响穗粒数的重要因素。推广的小麦品种中，顶部小穗不育的问题在很大程度上得到了解决。但大多数品种总有1～2个基部小穗不育，极少见到基部小穗完全可育的品种。因此，增加基部小穗的育性，进而增加穗粒数，是提高小麦产量的关键问题之一。我们利用EMS诱变基部小穗完全可育的小麦品系山农1186，获得了稳定遗传的基部小穗不育的突变体，命名为BSS(basal spikelet sterility)突变体。本研究对该突变体进行了农艺性状鉴定、小穗发育过程观察、遗传变异分析、相关基因片段克隆。主要结果如下： (1)10个突变体的基部有2～4个不育小穗，而山农1186基部小穗正常结实：与受体山农1186相比，10个突变株系的穗长、小穗数无显著变化，但穗粒数显著降低；突变株系的株高，穗下、倒二、倒四、倒五节间长度显著增加，表明株高的增加是由多个节间伸长造成的；大多数株系的旗叶、倒二叶、倒三叶宽度显著变窄。BSS突变体的农艺性状间存在相关关系。株高、穗下节间长和倒二节间长度与不育小穗数呈显著正相关；旗叶宽、倒二叶宽、倒三叶宽及穗粒数与不育小穗数呈极显著负相关。 (2)对小穗发育的形态学观察发现，BSS突变体基部小穗在四分体时期开始退化，雌蕊、雄蕊、子房萎焉失水，变成模糊的一团组织，进而导致基部小穗不育。 (3)从305对EST-SSR引物中筛选出28对在山农1186和BSS突变体之间具有稳定多态性的引物。28对EST-SSR引物在BSS突变体中检测到133个等位位点，每对多态性引物检测出2～6个等位位点，其中多态性等位位点为43个，占32.33％。 (4)应用mRNA差异显示技术研究了受体山农1186和BSS突变体孕穗期幼穗的基因表达差异。获得了7个可能和基部小穗育性相关的cDNA片段：BSS 1～BSS7。BSS3与水稻、拟南芥等植物的琥珀酸脱氧酶具有很高的同源性(99％)，推测BSS3参与植物三羧酸循环，调节物质和能量的代谢，可能属于广谱性的调节基因;BSS 4与小麦含有保守F-box区域的EST序列ta94166的451～820区段同源性达到95％，与水稻F-Box蛋白质EAZ17658.1、EAY80184.1具有很高的同源性。推测BSS 4可能是F-Box基因，在小麦幼穗发育过程中调节B类基因的功能。

目录

论文说明：缩略词说明

声明

摘要

1引言

1.1植物花发育遗传

1.1.1开花时间的遗传控制

1.1.2花序结构发育的遗传调控

1.1.3花器官发育的遗传

1.2小麦幼穗分化及小花发育

1.2.1小穗数的形成过程及影响因素

1.2.2小麦小花发育过程

1.2.3小麦小花发育与结实的基因型差异

1.2.4环境因子对小花发育的影响

1.2.5小麦小花发育的营养调节假说

1.2.6小麦小花发育的激素调节

1.2.7小麦小花发育的遗传调控

1.3开题设想及本研究的目的和意义

2材料与方法

2.1材料

2.1.1植物材料

2.1.2主要试剂

2.1.3菌株质粒

2.2实验方法

2.2.1利用EMS处理小麦种子

2.2.2突变体的种植、穗发育过程观察、农艺性状调查分析

2.2.3小麦基因组DNA、总RNA的提取

2.2.4逆转录反应

2.2.5 PCR扩增

2.2.6变性聚丙烯酰胺凝胶电泳

2.2.7差异条带的回收、二次扩增及检测

2.2.8差异片段的克隆

3结果与分析

3.1基部小穗不育突变体农艺性状表现

3.1.1穗部性状

3.1.2株高和节间长度

3.1.3叶宽、叶长和叶面积

3.1.4农艺性状相关分析

3.2基部不育小穗发育过程

3.3 EST-SSR分析

3.4突变体差异表达cDNA片段的克隆与分析

3.4.1小麦幼穗总RNA的提取与检测

3.4.2 mRNA差异显示结果

3.4.3差异条带的二次扩增

3.4.4重组质粒的鉴定

3.4.5差异cDNA片段的序列分析

4讨论

4.1农艺性状及其相关性分析

4.2 EMS化学诱变剂的有效性和DNA变异

4.3关于差异片段与基部小穗育性的关系

5结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发论文表情况