發(fā)布時間：2018-04-17 09:13

  本文選題：香石竹 + 2n配子��； 參考：《昆明理工大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：2n配子指染色體數(shù)目為體細(xì)胞染色體數(shù)目的配子,也稱為未減數(shù)配子。2n配子是形成有性多倍化的主要途徑,也是進(jìn)行植物多倍體育種的有效方法。2n配子能克服種間及不同倍性水平間雜交不親合性,具有很高的適應(yīng)性和雜合性。在香石竹中,環(huán)境因素對2n配子的產(chǎn)生頻率的影響以及2n配子形成的細(xì)胞學(xué)機制及遺傳學(xué)機制還不清楚,這延緩了利用2n配子進(jìn)行香石竹多倍體育種的進(jìn)程。本文研究環(huán)境因素對香石竹2n配子發(fā)生頻率的影響,通過顯微觀察來研究香石竹2n配子產(chǎn)生的細(xì)胞學(xué)機制并對香石竹4x-2x雜交不親合性進(jìn)行研究,克隆與香石竹2n配子產(chǎn)生相關(guān)的PS1和OSD1-like基因并研究在不同溫度條件下2n配子與PS1基因表達(dá)水平的相關(guān)性,采用新的高效基因編輯技術(shù)CRISPR/Cas,定向修飾PS1和OSD1-like基因,獲得基因功能缺失的突變體。取得的研究成果如下：通過統(tǒng)計不同季節(jié)不同品種花粉活力和2n配子的形成的頻率,發(fā)現(xiàn)同一品種花粉活力在不同季節(jié)有所不同,3月和12月花粉的活力較低,6月花粉的活力較高。同一季節(jié)不同品種間花粉活力也不同,香石竹花粉活力不僅受遺傳因素的影響,還有可能受外界環(huán)境如溫度的影響。香石竹2n花粉的發(fā)生頻率都較低,小于5%,2n花粉的頻率也與栽培品種及環(huán)境有關(guān)。同時,揭示香石竹2n配子的產(chǎn)生的細(xì)胞學(xué)機制,發(fā)現(xiàn)兩種細(xì)胞學(xué)機制控制香石竹2n配子的產(chǎn)生,一種是缺失第二次減數(shù)分裂,一種是第二次減數(shù)分裂紡綞體方向異常,這兩種情況共同導(dǎo)致二分體和三分體的產(chǎn)生,從而形成2n配子。開展香石竹4x-2x雜交不親合性研究,采用熒光顯微鏡觀察和石蠟切片法觀察4x-2x雜交過程花粉萌發(fā)、花粉管生長、受精情況以及胚胎發(fā)育過程,發(fā)現(xiàn)4x-2x雜交存在受精前和受精后障礙,通過胚挽救技術(shù)可以避免胚敗育的發(fā)生。對4x-2x雜交后代的倍性以及親本和雜交后代的生物學(xué)性狀進(jìn)行比較分析發(fā)現(xiàn),4x-2x雜交能產(chǎn)生不同花色花型的三倍體和四倍體后代,能傳遞雙親優(yōu)良的性狀。雜交后代花的直徑大于雙親或雙親之一,提示隨著倍性水平的增加,花的大小相應(yīng)的會增大。雜交后代出現(xiàn)四倍體,有可能是父本產(chǎn)生的2n配子參與受精的原因。通過4x-2x雜交,可從雜交后代中選育性狀優(yōu)異的多倍體新品種。為揭示香石竹2n配子形成的遺傳學(xué)機制,克隆了與2n配子形成相關(guān)的DcPS1基因。研究結(jié)果表明,DcPS1基因的全長cDNA序列有3534 bp,其核苷酸序列包含1個153 bp的5’-UTR,1個3231 bp的ORF,1個147 bp的3’-UTR。編碼1個包含1077個氨基酸,在52-129氨基酸處具有FHA結(jié)構(gòu)域,846-1002氨基酸處具有PINc結(jié)構(gòu)域�；�因表達(dá)分析表明,當(dāng)花蕾處于花粉母細(xì)胞時期或減數(shù)分裂時期,DcPS1基因表達(dá)量最高,DcPS1基因可能與減數(shù)分裂有關(guān)。此外,DcPS1基因在子房中表達(dá)量高,揭示DcPS1基因可能參與子房的發(fā)育。部分香石竹栽培種DcPS1基因表達(dá)量與2n花粉的形成成反比；2n花粉的產(chǎn)生對溫度敏感,有可能是溫度影響DcPS1基因的表達(dá)量來調(diào)節(jié)2n花粉的形成。對香石竹遺傳轉(zhuǎn)化體系進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)不同品種不同載體香石竹轉(zhuǎn)基因再生植株的頻率是不同的,香石竹'Master'品種愈傷形成再生植株的頻率較低,香石竹'Promesa'和'Nogalte'品種愈傷形成再生植株的頻率較高。并在香石竹中建立了CRISPR/Cas系統(tǒng),通過Cas 9技術(shù)對DcPS1基因靶位點進(jìn)行敲除,并獲得了4株陽性轉(zhuǎn)基因植株,在其靶位點出現(xiàn)了單堿基突變,其中,兩株發(fā)生氨基酸的突變,兩株未產(chǎn)生氨基酸的變異,這些工作為在今后香石竹中利用新型基因定向編緝CRISPR/Cas系統(tǒng)研究基因的功能及獲得目標(biāo)性狀奠定基礎(chǔ)�？寺×硪粋�與香石竹2n配子形成相關(guān)OSD1-Like基因,結(jié)果表明,香石竹OSD1-Like基因有三個同源基因,分別命名為OSDLla、 OSDLlb和OSDLlc基因。OSDL1a基因的全長cDNA序列有1180 bp,編碼223個氨基酸,OSDLlb基因的全長cDNA序列有1288 bp,編碼237個氨基酸,OSDL1c基因的全長cDNA序列有971 bp,編碼177個氨基酸,三個香石竹OSD1-Like基因都具有D-box和MR tail結(jié)構(gòu)域,而無GxEN/KEN-box結(jié)構(gòu)域。OSDL1a基因在花粉母細(xì)胞和減數(shù)分裂時期表達(dá)量高,OSDLlb基因花粉母細(xì)胞時期和子房內(nèi)表達(dá)量較高,OSDL1c基因花粉母細(xì)胞時期和子房內(nèi)表達(dá)量較高,三個基因可能都與雄配子減數(shù)分裂有關(guān),OSDLlb和OSDL1c基因可能與子房發(fā)育有關(guān),有可能參與調(diào)節(jié)雌配子的減數(shù)分裂。成功構(gòu)建了OSD1-Like基因的Cas 9載體并在香石竹中進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化,獲得了轉(zhuǎn)基因再生植株,為進(jìn)一步明確OSDLla、 OSDL1b和OSDL1c基因的功能及獲得高頻2n配子的種質(zhì)奠定基礎(chǔ)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S682.19

【參考文獻(xiàn)】

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