芥菜型油菜細(xì)胞質(zhì)雄性不育hau CMS的研究.pdf

1、油菜是世界上重要的油料作物之一，油菜雜種優(yōu)勢已得到廣泛應(yīng)用，而細(xì)胞質(zhì)雄性不育是油菜雜種優(yōu)勢最重要的途徑。芥菜型油菜hau細(xì)胞質(zhì)雄性不育是傅廷棟教授于1999年在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)發(fā)現(xiàn)的，通過回交轉(zhuǎn)育已獲得了穩(wěn)定的油菜細(xì)胞質(zhì)雄性不育系。本研究從育性調(diào)查、細(xì)胞學(xué)觀察、恢保關(guān)系分析以及分子水平鑒定等方面對(duì)芥菜型油菜細(xì)胞質(zhì)雄性不育hauCMS(Cytoplasmicmalesterility)進(jìn)行綜合遺傳分類；在遺傳分類的基礎(chǔ)上，通過線粒體DNA位點(diǎn)

2、和RNA表達(dá)水平的差異分析，初步進(jìn)行了hauCMS不育分子機(jī)理研究；利用hauCMS不育的穩(wěn)定性，將不育細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)育到甘藍(lán)型油菜和蕓薹屬十字花科蔬菜中；同時(shí)進(jìn)行了恢復(fù)基因的篩選。主要研究結(jié)果如下： 1.對(duì)芥菜型油菜細(xì)胞質(zhì)hau不育系00-6-102A在武漢和蘭州進(jìn)行了6年12個(gè)回交世代的育性觀察，hauCMS的不育性穩(wěn)定徹底，雄蕊通常敗育為小花瓣。不育株率和不育度均為100％，且不受環(huán)境條件的影響；將芥菜型細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到甘藍(lán)型油菜6

3、-W301和6-W307中，獲得了同樣穩(wěn)定的甘藍(lán)型油菜細(xì)胞質(zhì)雄性不育系。 2.在所有320份測交材料中，用14個(gè)來源不同的甘藍(lán)型油菜已知恢復(fù)系、保持系材料分別與hau、pol、nap、ogu、tour等5種CMS進(jìn)行恢保關(guān)系測定，鑒定測交Fl的育性，結(jié)果表明：hauCMS與nap、pol、ogu、tour胞質(zhì)不育型具有明顯不同的恢保關(guān)系。 3.制作石蠟切片對(duì)hauCMS不育系00-6-102A和保持系00-6-102B進(jìn)

4、行了細(xì)胞學(xué)顯微結(jié)構(gòu)觀察，hauCMS的花藥敗育發(fā)生于雄蕊原基分化時(shí)期。其特點(diǎn)是，敗育時(shí)期很早，沒有孢原細(xì)胞的分化，6枚雄蕊都敗育為小花瓣，雄蕊偏離正常的分化軌道。HauCMS的花藥敗育特點(diǎn)明顯不同于以前研究過的油菜胞質(zhì)不育類型(如ogu、pol、nap、tourCMS等)。 4.用10個(gè)線粒體基因的40個(gè)探針/酶組合進(jìn)行RFLP分析，總共有16個(gè)探針/酶組合(atp6/HindIII、atp6/EcoRI、atp6/EcoRV、

5、atp9/BamHI、atp9/EcoRI和atp1/BamHI等)可以將hauCMS與pol、nap、ogu、tourCMS區(qū)分開。其中，5個(gè)探針/酶組合(atp1/BamHI、atp6/BamHI、orf222/EcoRI、Orf263-atp6/EcoRI、orf222/HindIII)能將5個(gè)CMS彼此區(qū)分開，可以作為鑒定油菜細(xì)胞質(zhì)類型的標(biāo)記使用。RFLP分析結(jié)果進(jìn)一步證明，hauCMS在線粒體DNA水平上與pol、nap、og

6、u、tour不育胞質(zhì)不同，是一種新的油菜不育胞質(zhì)類型。 5.在hauCMS育性分子機(jī)理研究方面，通過已經(jīng)公布的甘藍(lán)型油菜品種westar線粒體基因組序列和擬南芥線粒體基因組序列，PCR擴(kuò)增獲得34個(gè)油菜線粒體探針，對(duì)hauCMS不育系00-6-102A和保持系進(jìn)行Realtime-PCR和Northernblot分析，結(jié)合線粒體DNA水平上的位點(diǎn)差異，獲得6個(gè)可能與hauCMS不育相關(guān)的線粒體基因，經(jīng)過PCR-walking和序

7、列分析，其中位于atp6基因下游的一個(gè)新的開放閱讀框orf288可能是與hauCMS密切相關(guān)的線粒體基因，其與已經(jīng)公布的主要油菜細(xì)胞質(zhì)雄性不育的基因區(qū)域不同。 6.通過雜交和回交已將hau不育細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到蕓薹屬十字花科蔬菜(白菜、榨菜、雪里蕻、包心芥和紅菜薹)中，獲得穩(wěn)定的蔬菜雄性不育系，且不育株率和不育度均為100％。 7.用不同來源的320份芥菜型、甘藍(lán)型油菜、埃芥及種間雜種與不育系測交，目前還未找到完全恢復(fù)的材料，