芝麻隱性細(xì)胞核雄性不育基因的遺傳定位和差異表達(dá)分析.pdf

1、芝麻的雜種優(yōu)勢廣泛存在，利用雄性不育生產(chǎn)雜交種是雜種優(yōu)勢利用的重要途徑。我國已培育出多個(gè)隱性細(xì)胞核芝麻雄性不育系(RGMS)，其育性穩(wěn)定、無不良胞質(zhì)效應(yīng)、恢復(fù)源廣，在生產(chǎn)F1種子中廣泛應(yīng)用，并已育成多個(gè)雜交品種。然而，直到目前為止，對(duì)芝麻細(xì)胞核雄性不育的遺傳特性和敗育機(jī)理了解較少，有必要對(duì)其進(jìn)行深入的研究。本研究以芝麻隱性細(xì)胞核雄性不育兩用系95ms-5AB為材料，利用形態(tài)學(xué)、細(xì)胞學(xué)及分子生物學(xué)等方法，對(duì)其開展組織形態(tài)、遺傳定位和差異表

2、達(dá)研究，主要結(jié)果和結(jié)論如下:
　　1.形態(tài)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，雄性不育系95ms-5可育株和不育株的植株形態(tài)無明顯差異，但不育花藥綠色、瘦癟，花粉少而小，形態(tài)異常?？捎ㄋ庨L度和花柱長度都明顯比不育花的長，而花冠長度和花絲長度無明顯差異。與86ms-1轉(zhuǎn)育得到的不育系相比，95ms-5A每朵花的平均花粉數(shù)量少，花粉偏小。95ms-5A和86ms-1轉(zhuǎn)育不育系花粉離體培養(yǎng)均不萌發(fā)。
　　2.組織學(xué)觀察結(jié)果說明95ms-5A雄配子的發(fā)育

3、異常出現(xiàn)在單核小孢子期，其敗育特征為四分體后小孢子形態(tài)異常，與降解不完全的胼胝質(zhì)發(fā)生粘連及絨氈層降解推遲等。電鏡觀察可見不育花粉外壁凹陷，未見萌發(fā)溝和顆粒狀突起。
　　3.95ms-5的測交和姊妹交后代遺傳分析表明，95ms-5A的細(xì)胞核雄性不育受單一隱性基因Sims1(Sesamumindicummalesterility1)控制。與已報(bào)道的隱性細(xì)胞核雄性不育ms86-1的等位性分析表明，95ms-5A不育基因Sims1與ms8

4、6-1的不育基因不等位。
　　4.利用分離群體分組分析法(BSA)研究分析了SiMs1基因的擴(kuò)增片斷長度多態(tài)性(AFLP)連鎖標(biāo)記，并通過對(duì)近等基因系95ms-5A和95ms-5B姊妹交后代獲得的237株定位群體擴(kuò)增分析，構(gòu)建了SiMs1基因的遺傳連鎖圖，共有9個(gè)標(biāo)記，分布于SiMs1基因的兩側(cè)。將SiMs1基因定位于8.0cM的遺傳區(qū)間內(nèi)，其兩側(cè)最近的標(biāo)記P06MG04和P12EA14，距離目標(biāo)基因分別為1.2cM和6.8cM。

5、且標(biāo)記P01MC08與SiMs1基因共分離。相關(guān)研究結(jié)果為芝麻SiMs1基因的分子標(biāo)記輔助選擇、圖位克隆及雜優(yōu)育種奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
　　5.利用cDNA-AFLP技術(shù)開展了95ms-5A不育花蕾和95ms-5B可育花蕾的轉(zhuǎn)錄譜分析，以闡明該隱性細(xì)胞核雄性不育的敗育機(jī)理。共獲得30條可重復(fù)的差異表達(dá)轉(zhuǎn)錄衍生片段(TDFs)，其中在不育花蕾中呈下調(diào)表達(dá)的TDFs27條，上調(diào)表達(dá)的3條。成功克隆了27個(gè)TDFs，對(duì)其功能分析結(jié)果表明:1

6、1個(gè)TDFs的對(duì)應(yīng)基因參與了能量代謝、信號(hào)傳導(dǎo)和植物細(xì)胞壁的形成，其余16個(gè)TDFs與GenBank中未知功能蛋白同源或未匹配到同源序列。
　　6.對(duì)21個(gè)基因進(jìn)行了花蕾不同發(fā)育時(shí)期的實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析，它們的表達(dá)模式與cDNA-AFLP分析結(jié)果完全一致。上述差異基因不同發(fā)育階段的表達(dá)模式和基因功能注釋分析表明，95ms-5A中一些胼胝質(zhì)壁或絨氈層降解相關(guān)基因，如胼胝質(zhì)合成酶催化類亞基蛋白、類受體蛋白激酶等，在小孢子母細(xì)胞或四