三裂棉D(zhuǎn)8細(xì)胞質(zhì)雄性不育系Zhong41A敗育機(jī)理的研究.pdf

1、細(xì)胞質(zhì)雄性不育是由質(zhì)基因和核基因共同決定的不育類(lèi)型，是一種無(wú)法產(chǎn)生正常有活力花粉的母性遺傳現(xiàn)象，在高等植物中普遍存在，利用其生產(chǎn)雜交種是提高棉花品質(zhì)與產(chǎn)量的主要途徑，同時(shí)也是探究核-質(zhì)基因互作的良好材料。另外，相比水稻、油菜等作物，在棉花中有關(guān)細(xì)胞質(zhì)雄性不育機(jī)制的研究要遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后。為此，在棉花中開(kāi)展細(xì)胞質(zhì)雄性不育敗育機(jī)理的研究具有十分重要的意義。
　　本課題中所研究的Zhong41A細(xì)胞質(zhì)雄性不育系，在形態(tài)上表現(xiàn)為開(kāi)花期不散粉，花藥

2、干癟，花絲明顯比可育的材料短。為了研究其不育形成的分子機(jī)理，本試驗(yàn)首先通過(guò)細(xì)胞學(xué)手段石蠟切片方法確定了Zhong41A敗育的時(shí)期與特點(diǎn)，接著通過(guò)NGS高通量測(cè)序平臺(tái)，對(duì)保持系Zhong41B和不育系Zhong41A(stage5、stage6、stage7)的花藥進(jìn)行了RNA-seq測(cè)序，以期找出花藥敗育前后Zhong41A相對(duì)于Zhong41B表達(dá)譜的變化情況，同時(shí)，通過(guò)透射電鏡亞顯微結(jié)構(gòu)的觀察和生理生化指標(biāo)的測(cè)定，詳細(xì)論述了Zhon

3、g41A的敗育表型與機(jī)理。研究主要結(jié)果如下:
　　1、細(xì)胞學(xué)切片手段確定不育系Zhong41A的敗育時(shí)期
　　棉花Zhong41A不育系與Zhong41B保持系花藥石蠟切片的細(xì)胞學(xué)觀察分析，表明Zhong41A的敗育初期是stage6，藥室內(nèi)的小孢子母細(xì)胞開(kāi)始出現(xiàn)異常，呈皺縮且不規(guī)則的形狀;而在stage7時(shí)達(dá)到敗育高峰，具體表現(xiàn)為藥室內(nèi)的小孢子母細(xì)胞已逐漸降解，無(wú)四分體形成。在發(fā)藥發(fā)育后期，藥室逐漸被異常液泡化的絨氈層細(xì)胞

4、擠壓縮小，不能產(chǎn)生花粉粒，最終導(dǎo)致敗育的發(fā)生。
　　2、RNA-seq測(cè)序與數(shù)據(jù)分析
　　通過(guò)花藥發(fā)育三個(gè)時(shí)期的RNA-seq測(cè)序，一共找到了2，335個(gè)差異表達(dá)的基因。在這些基因中，許多參與活性氧代謝路徑的差異表達(dá)基因均出現(xiàn)大幅下調(diào)，包括清除活性氧酶學(xué)機(jī)制相關(guān)基因，谷胱甘肽代謝路徑相關(guān)基因以及抗壞血酸相關(guān)基因。除此之外，控制絨氈層向分泌型轉(zhuǎn)化的多個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子MS2、AMS、TDF1、DYT1和AtMYB103在表達(dá)譜中也