茉莉酸甲酯（MeJA）诱导光温敏雄性不育小麦花药开裂的研究

论文摘要

花药是植物的雄性生殖器官,是携带和储藏植物雄配子（花粉）的重要结构,植物育性除了与花粉发育相关外,花药开裂程度也是重要的影响因素,前人研究表明茉莉酸（JA）代谢途径与花药开裂相关。小麦光温敏不育系的发现和应用是二系杂交小麦技术的基础,利用外源化学物质人工诱导花药开裂,对于提高不育系的自我繁殖能力,降低制种成本具有重要意义。本文利用茉莉酸甲酯（Methyl-Jasmonic Acid,MeJA）喷施BS型小麦光温敏不育系,研究不同浓度MeJA对不育系以及常规品种花药开裂率的影响程度;探究在外源MeJA诱导下,不育系JA代谢途径相关基因的表达特性,克隆相关基因,并通过转基因手段验证JA代谢途径下游两基因AOC和OPR的功能,为研究BS型小麦光温敏不育系花药开裂分子机理的研究提供理论证据。主要研究结果如下:1、MeJA外源处理活体BS系列穗部高温可育环境下于抽穗期—开花期对小麦光温敏雄性不育系BS366、BS400、BS210及三个常规品种的活体穗部分别进行MeJA 0mmol/L,0.1mmol/L,0.3mmol/L,0.5mmol/L浓度的喷施处理,统计不同浓度处理后的花药开裂率及结实率。结果发现在喷施MeJA后,不育系的花药开裂率和结实率增加显著,且明确了各不育系的最佳喷施浓度为0.5mmol/L、0.3mmol/L、0.3mmol/L;常规品种的花药开裂对于MeJA的诱导不敏感。2、JA途径相关基因表达特性分析高温可育环境下于小麦抽穗—开花期间对BS366活体小穗进行0.5mmol/L最佳浓度的外源MeJA处理,以常规品种京冬8作为对照,半定量RT-PCR（semi-quantitative RT-PCR）分析JA代谢途径各相关基因的表达特性（DAD1、FAD、LOX、AOS、AOC、OPR）。研究发现不育系BS366的JA代谢途径相关的各基因均受MeJA正向诱导。3、TaAOC和TaOPR转小麦功能验证分别构建单子叶植物表达载体pAHC25-TaAOC和pAHC25-TaOPR,采用基因枪法转化光温敏不育系小麦BS366和BS210,并同时转化常规品种京411作为对照,获得转基因小麦苗,发现不育系的T0代转基因阳性植株结实率增加显著。

论文目录

• 摘要
• Abstracts
• 1 引言
• 1.1 植物花药开裂及JA 代谢途径的研究概况
• 1.1.1 花药开裂结构机理的研究概况
• 1.1.2 JA 的生物合成途径及其参与植物生理过程的研究概况
• 1.1.3 JA 途径参与植物花药开裂调控的研究概况
• 1.2 小麦光温敏雄性不育系的研究概况
• 1.2.1 光温敏雄性不育小麦概述
• 1.2.2 光温敏雄性不育小麦研究史的概况
• 1.3 基因功能验证主要方法介绍
• 1.3.1 农杆菌介导转化法
• 1.3.2 基因枪法
• 1.3.3 花粉管通道法
• 1.4 本研究的目的及意义
• 2 不同浓度外源 MeJA 处理 BS 系列及常规品种活体小穗
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 植物材料
• 2.1.2 主要试剂
• 2.1.3 试剂配方
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 种子春化及种植
• 2.2.2 取材及处理
• 2.2.3 开裂率及结实率统计
• 2.2.4 统计分析
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 对花药开裂率的影响
• 2.3.2 对结实率的影响
• 2.3.3 不同浓度处理间的差异显著性分析
• 2.4 讨论
• 3 最佳浓度外源 MEJA 处理 BS366 及京冬8 活体小穗
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 植物取材
• 3.1.2 主要试剂及器材
• 3.1.3 试剂配方
• 3.1.4 主要专业软件
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 基因特异引物设计
• 3.2.2 活体小穗的 MeJA 外源处理
• 3.2.3 药裂形态观察及碘染
• 3.2.4 开裂率及结实率考察
• 3.2.5 各处理材料 RNA 的提取（Trizol 法）
• 3.2.6 RNA 质量检测
• 3.2.7 RNA 浓度测定及第一链cDNA 的合成（semi-quantitative RT）
• 3.2.8 半定量 RT-PCR 循环数的确定
• 3.2.9 内参基因 GAPDH 及JA 途径各基因的半定量 RT-PCR
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 各处理材料的药裂形态及碘染情况
• 3.3.2 各处理材料开裂率及结实率统计
• 3.3.3 RNA 质量分析
• 3.3.4 RNA 浓度测定及纯度分析结果
• 3.3.5 半定量 RT-PCR 循环数确定结果
• 3.3.6 内参基因 GAPDH 半定量 RT-PCR 表达分析结果
• 3.3.7 各处理材料 JA 途径各相关基因的半定量RT-PCR 表达分析
• 3.4 讨论
• 4 TAAOC 和 TAOPR 基因的基因枪法功能验证
• 4.1 TAAOC 和 TAOPR 单子叶植物转基因表达载体的构建
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 试验方法
• 4.1.3 结果与分析
• 4.1.4 讨论
• 4.2 TAAOC 和 TAOPR 基因转化小麦幼胚
• 4.2.1 试验材料与试剂配方
• 4.2.2 实验过程与方法
• 4.2.3 结果与分析
• 4.2.4 讨论
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介