导读:本文包含了生理型雄性不育论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:小麦,雄性不育,细胞化学,代谢组
生理型雄性不育论文文献综述
唐华丽[1]（2018）在《SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育花药代谢组物质动态解析及其淀粉代谢通路研究》一文中研究指出小麦、玉米、水稻被称为世界叁大主要粮食作物。目前,水稻、玉米均已实现杂交种的大面积应用,并取得了举世瞩目的经济效益,同时为维护世界粮食安全做出了重要贡献。然而,小麦杂种优势利用受各种因素的影响,仍处于小面积试验阶段,离生产应用还有一定距离,堪称世界性难题。综合比较各类雄性不育系,发现利用化杀诱导小麦雄性不育系实现小麦杂种优势利用的优点在于生产周期短,杂交亲本选择范围广,选配优势组合几率大等优点,表现出较为广泛的应用前景。目前,西北农林科技大学小麦杂优利用课题组依托化学杂交剂SQ-1,开发并集成了一套完整的杂交小麦制种体系,组配出了系列“西杂”小麦新品种(组合),如西杂1号、西杂5号、西杂7号、西杂9号等。但是,由于化学杂交剂SQ-1的生产成本较高,因此很有必要研究化学杂交剂SQ-1诱导小麦花粉粒败育的分子机理,并以此开发新型高效、安全、廉价的化学杂交剂来降低杂交小麦的制种成本。基于此,本文从花药细胞学结构及物质代谢层面,探讨花粉粒结构、物质(淀粉和脂类)分布、各代谢组分及淀粉合成通路与SQ-1诱导的小麦花粉败育之间的关系。首先观察不育系表型及花粉粒育性特征,同时利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜技术观察花药壁细胞结构和花粉粒结构;其次利用细胞化学染色技术检测花药组织内不同细胞中营养物质(淀粉)分布,利用代谢组学手段研究不育系PHYMS-1376花药发育过程中各代谢组分的变化;最后利用荧光定量PCR技术对淀粉合成通路中关键酶基因进行了表达量检测,获得主要结果和结论如下:1.Feek's 8.5时期,5kg.ha~(-1)化学杂交剂SQ-1可诱导小麦西农1376产生99%以上雄性不育率,并不影响株型,且PHYMS-1376花药干瘪,花粉粒内无淀粉积累,且核发育迟缓,多数核停滞在二核期,不再分裂。此外,与1376相比,PHYMS-1376花药内壁细胞褶皱不平,物质残留较多,外壁细胞不规则排列,且花粉粒内壁和造粉体均不能正常形成。2.与1376相比,PHYMS-1376绒毡层细胞在四分体时期膨胀,提前降解,但二核期仍有部分残留,其花粉粒在各时期均表现为显着减小;另外PHYMS-1376花药中不溶性多糖自四分体至叁核期均呈减少趋势,同时二核和叁核花粉粒内无淀粉积累。3.1376花药发育各时期动态非靶向代谢组学研究发现,有120个差异代谢物参与小麦花药发育,涉及糖代谢、脂代谢、氨基酸代谢等7个主要参与糖酵解和TCA循环的代谢通路。4.与1376相比,有131个差异代谢物参与PHYMS-1376花粉粒败育,主要包括:24种氨基酸,3种脂肪酸,1种核酸,39种有机酸,2种磷酸,17种糖类,11种多元醇,其他代谢物29种,其中具有显着相关性的物质有93种,正负相关关系251个(最大正相关:Glucose-6-phosphate与Fructose-6-phosphate为0.980;最大负相关:Noradrenaline与2-Deoxytetronic acid为-0.843)。此外,代谢通路分析表明,该131种代谢物也不同程度参与正常1376花药发育所涉及的7个主要参与糖酵解和TCA循环的代谢通路,其中糖代谢通路中涉及的代谢物最多,主要包括果糖、果糖-6-磷酸、葡萄糖、6-磷酸葡萄糖、蔗糖等。5.因PHYMS-1376花药发育过程中糖代谢和淀粉合成底物含量与1376相比呈显着性差异,本研究利用荧光定量检测PHYMS-1376花药败育过程中淀粉合成关键酶基因表达结果为:与1376相比较,PHYMS-1376各时期淀粉合成相关酶(AGPP、GBSS、SSS、SBE和DBE)基因表达均有变化,且大部分基因在各发育时期花药中均呈显着性降低,其中GBSSⅠ和SBEⅠ基因在不育系二核和叁核期低表达尤为突出。基于此,推测化学杂交剂SQ-1诱导小麦雄性不育,其实质可能是干扰了花药发育过程中代谢物的供应及合成积累过程,致使花粉粒内无淀粉颗粒积累,且内壁无法形成,最终导致花粉粒败育。(本文来源于《西北农林科技大学》期刊2018-05-01）
巨岚,朱启迪,张改生,张姣,于永昂[2]（2018）在《小麦生理型雄性不育系中天冬氨酸蛋白酶与绒毡层代谢的相关性分析》一文中研究指出为探讨化学杂交剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育系花药绒毡层细胞凋亡过程与花粉粒败育的关系,以小麦生理型雄性不育系及其可育系花药为试验材料,结合前期绒毡层细胞凋亡研究的结果,采用透射电镜超微观察花药绒毡层细胞结构,定量检测与凋亡相关的天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)的表达量,同时利用含明胶的十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对天冬氨酸蛋白酶活性进行验证。结果表明,在小麦花药发育单核期,生理型雄性不育系花药绒毡层细胞较可育系绒毡层细胞提前降解;在四分体至叁核时期,3个天冬氨酸蛋白酶基因在不育和可育系中均表现为先升高后降低的趋势,且单核期表达量最高;天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)在花药发育单核时期以及四分体时期,不育系较可育系均明显上升;天冬氨酸蛋白酶活性研究表明,在花药发育各时期该酶活性在不育系与可育系中均表现出明显差异,且在不育及可育系花药中天冬氨酸蛋白酶活性都呈先升高后降低的趋势,在二核期活性达到最高。表明在SQ-1诱导的生理型不育系中,天冬氨酸蛋白酶的变化与绒毡层细胞凋亡、结构变化及雄性不育花粉粒败育密切相关。本研究初步揭示了生理型小麦败育的机理,为进一步深入研究小麦雄性不育机理,培育能广泛应用于生产实践的优良不育系提供了一定的理论依据。(本文来源于《核农学报》期刊2018年03期）
巴青松,张改生,李桂萍,张根生,周丽娟[3]（2017）在《赤霉素与小麦生理型雄性不育的关系》一文中研究指出为探究赤霉素与小麦生理型雄性不育的关系,以新型小麦化学杀雄剂SQ-1作为诱导剂,西农1376为材料,构建了西农1376不育和可育生理系,通过扫描电镜、荧光定量PCR、气相质谱等技术,研究了小孢子花粉形态、TaGAMYB和CYP709C1基因表达、硬脂酸和赤霉素含量和花粉育性。结果表明,化学杀雄剂SQ-1诱导的生理型雄性不育系花粉粒畸形,TaGAMYB和CYP709C1基因表达量显着下降,硬脂酸含量显着上升,赤霉素含量显着低于可育系。赤霉素对雄性不育系的育性有一定逆转效应。(本文来源于《麦类作物学报》期刊2017年03期）
王书平[4]（2016）在《小麦生理型雄性不育分子机理研究及其败育分子模型的建拓》一文中研究指出小麦是我国最重要的粮食作物之一,随着人口的增长,小麦的生产量和需求量之间的差距越来越大,因此,为了确保国家粮食安全,大幅度的提高小麦产量已刻不容缓。利用杂种优势可以显着的提高作物的产量和品质。目前,小麦杂种优势利用的主要途径:包括核遗传雄性不育(Genetic male sterility)、质遗传雄性不育(Cytoplasmic male sterility)、光温敏雄性不育(Photo-thermo-sensitive Male Sterility)和化学杂交剂(Chemical hybridizing agents)诱导的雄性不育。其中化学杂交剂诱导的雄性不育,育种过程简单、操作方便、亲本选配灵活,应用范围较广。同时化学杂交剂诱导的雄性不育可以规避基因型和环境因素对育性的波动,减小制种风险;特别是可免去其它不育途径不育系一定需要隔离繁殖的繁琐工序,可实现真正意义上的“两系”育种的方法来生产小麦杂交种。近年来,杀雄剂SQ-1的研制成功为小麦杂种优势利用提供了崭新途径。正常发育的小麦植株,在特定的生长时期喷施适宜剂量的杀雄剂SQ-1后,其不育率可达95%-100%,饱和授粉结实率可达85%以上。经多年的生产实践证明,杀雄剂SQ-1已成为稳定性很高的化学杂交剂,利用杀雄剂途径已经培育出一批超高产的杂交小麦,很有希望应用于大面积生产。然而,有关杀雄剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育的败育机理目前仍不清楚。鉴于此,本文以杀雄剂诱导的小麦生理型雄性不育系西农1376与其正常可育系西农1376为供试材料,利用显微和亚显微技术分别对生理型不育系的旗叶、花药及小孢子的细胞形态学变化进行了观察分析,并通过活性氧含量和抗氧化物酶活性测定分析了细胞内氧化胁迫变化规律;通过双向电泳技术与质谱分析技术的结合,分别对旗叶膜蛋白质组学及线粒体蛋白质组学进行了深入系统的研究,并采用TUNEL和DAPI染色方法,比较分析了程序性细胞凋亡的变化规律,获得如下主要结果:1.本研究采用组织切片技术,DNA片段化检测的TUNEL原位杂交及DNA Ladder技术,并结合ROS代谢的动态变化,对不同处理时间段(2 h、4 h、6 h、10 h和24 h)小麦旗叶的应急反应体系进行了比较分析。杀雄剂SQ-1在喷施后2 h后被小麦旗叶迅速的吸收,作用6 h后得到了100%的不育率。在处理早期,旗叶活性氧的代谢平衡被破坏,使得叶片内大量细胞启动PCD过程而降解,细胞呈现畸形的发育状态。这些异常的变化造成了旗叶膜质过氧化及光合作用产物降低。但随着处理后时间的增加,杀雄剂SQ-1逐渐被转运,旗叶又逐渐的恢复正常。2.应用比较蛋白质组学的方法对对照及杀雄剂SQ-1处理的2 h和6 h的小麦旗叶膜系统蛋白质动力学变化进行分析,共检测到150个差异表达的膜蛋白质,质谱分析成功鉴定出了149个蛋白质;依据这些蛋白质的生物学功能和参与的生理反应,差异表达的膜蛋白质影响了光合作用,ATP合成和离子转运,蛋白质折迭和组装,蛋白质合成,细胞修复和防御,电子传递,糖代谢,蛋白质降解,信号传导,蛋白质转运,及叶绿素合成。生物信息学分析暗示杀雄剂SQ-1主要影响了旗叶的光合作用、ATP合成、胁迫应答和蛋白质合成四大生理过程。3.利用细胞形态学的研究方法,包括光学显微技术、电子显微技术和细胞凋亡检测技术。全面系统的展示了子房、绒毡层和小孢子发育的细胞学特征及育性差异(可育与不育)的变化特征。结果表明:在整个败育过程中,子房表现为正常发育,小孢子自单核后期开始发育紊乱,绒毡层提前一个发育时期完全降解;进一步采用TUNEL和DAPI检测发现绒毡层细胞和小孢子的PCD过程均起始于单核早期。且相应的细胞活力(FDA染色)也逐渐降低。基于这些研究结果,提出杀雄剂诱导SQ-1诱导的生理型不育系雄性败育起始于单核早期,且绒毡层细胞过早的PCD是导致花粉败育的主要原因。4.以小麦正常可育系及其遗传型雄性不育系作为对照,研究杀雄剂SQ-1诱导产生的小麦生理型不育系在不同发育时期小花线粒体蛋白质组的变化情况。两个发育时期共获得了71个线粒体差异表达蛋白质;其中,单核期,生理型雄性不育系存在35个差异表达蛋白质,遗传型雄性不育存在47个差异蛋白质;叁核期,生理型雄性不育系存在66个差异表达蛋白质,而遗传型不育系存在60个差异表达蛋白质。MS/MS成功鉴定了71个差异表达蛋白质,结合小麦生殖发育的代谢及生理功能特点,涵盖了广泛有序的代谢途径和生理功能。这些蛋白质参与12个不同的细胞代谢过程,主要干扰了线粒体中电子传递链和蛋白质代谢过程。依据这些蛋白质的丰度变化,结合它们的生物学功能和参与的生理反应及在介导败育中的变化规律,首次构建了线粒体反向介导雄性不育的蛋白质网络模型。进一步通过生理指标测定和TUNEL检测对该模型进行了验证。这些结果反映了线粒体蛋白质的异常表达与不同败育类型的网络关系。(本文来源于《西北农林科技大学》期刊2016-05-01）
于永昂[5]（2015）在《小麦生理型雄性不育小孢子发育周期中TaPCNA基因表达及其互作蛋白的研究》一文中研究指出杂种优势是生物界的一种普遍现象,利用杂种优势可以显着地提高作物的产量和品质。许多研究和生产实践表明,小麦也和其他杂种作物一样具有明显的杂种优势,采用化学杂交剂诱导的小麦生理型雄性不育具有亲本选配自由,可以直接利用常规品种等优点来组配强优势组合,成为目前小麦杂种优势研究利用的主要途径之一。化学杂交剂SQ-1是一种新型化学杀雄剂,能够诱导小麦产生95%-100%的雄性不育,饱和授粉结实率可达到85%以上。在生产上,应用SQ-1已经组配出一批超高产、优质、多抗的杂交小麦新品种。然而,其诱导小麦雄性不育的机理尚不清楚,为了揭示小麦生理型雄性不育的分子机理,更好的为小麦杂种优势利用提供理论依据和技术支撑,本研究首先通过细胞学的方法对生理型雄性不育系花药中淀粉积累以及小孢子的细胞分裂等情况进行了观察;其次分析了生理型雄性不育系花药活性氧和抗氧化酶变化以及氧化损伤;然后,以TaPCNA基因作为研究的主体,采用RT-PCR方法扩增小麦TaPCNA基因序列,采用实时荧光定量PCR、原核表达技术和hiTAIL-PCR方法对该基因的表达及其分子特征进行了分析;最后,利用酵母双杂交技术筛选了TaPCNA的互作蛋白,并结合实时荧光定量PCR技术分析了这些蛋白基因的表达模式,进一步探讨了这些基因与花粉发育的关系。获得的主要结果及结论如下:1.与正常可育系相比,扫描电镜观察结果表明,生理型不育系花粉粒皱缩,形状不规则,小孢子细胞分裂出现异常,大部分小孢子细胞停止在单核和二核期不再分裂。2.活性氧代谢研究表明,生理型雄性不育系花药的O2?-、H2O2生产速率和MDA含量都显着高于正常可育系花药,而SOD、POD和CAT酶活性却显着低于正常可育系,活性氧含量的过多积累会使花药活性氧代谢严重失衡,并造成膜脂过氧化以及蛋白、核酸发生损伤甚至造成细胞死亡。DNA增色效应实验结果表明,生理型雄性不育系花药DNA增色效应增高,推测生理型雄性不育系花药DNA发生了断裂。筛选出6条扩增条带清晰、多态性高、重复性好的RAPD引物,用所选的6条引物对生理型雄性不育系和正常可育系花药基因组DNA进行扩增。结果表明,这6条引物在不育系和正常可育系间可扩增出差异条带,随机引物在基因组DNA上的特定结合位点被破坏,表现为RAPD扩增的DNA条带的增加或减少。由此说明,生理型雄性不育系花药DNA产生了损伤。3.以小麦花药为实验材料,利用反转录PCR(RT-PCR)克隆了小麦细胞增殖核抗原(Proliferating cell nuclear antigen,PCNA)基因的cDNA序列,命名为TaPCNA(GenBank登录号:KM087781)。测序结果显示,小麦TaPCNA基因编码区为792 bp,编码263个氨基酸,分子量约为29.16kD,理论等电点为4.53。实时荧光定量PCR结果表明,TaPCNA在生理型不育系中表达量升高,而细胞周期G1/S期转换标志基因Histone H4基因在生理型不育系中表达下降。将得到的小麦TaPCNA基因片段连接到原核表达载体pET-32a上,构建重组表达载体,转化大肠杆菌感受态细胞,用IPTG进行诱导表达。经SDS-PAGE分析,诱导的重组菌株与未经诱导的对照组相比,在相对分子量约50kD附近有明显的蛋白质表达条带。采用hiTAIL-PCR技术,获得TaPCNA基因起始密码子上游894 bp的启动子序列。PlantCARE启动子在线分析软件预测含有光应答调控元件(Box I)、脱落酸应答元件(ABRE)、花粉发育应答元件(GGTT motif,GTGA motif)及细胞周期转换结合位点(E2F-binding site)等顺式作用元件。然后,用TaPCNA基因启动子序列替换植物表达载体pBI121 GUS基因前的CaMV35S启动子,构建启动子融合表达载体,通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA4404介导转化烟草(Nicotiana tabacum)叶片进行了瞬时表达分析,以GUS作为报告基因研究在SQ-1胁迫下启动子的活性。结果显示,SQ-1对TaPCNA基因启动子有明显的诱导激活效应。4.成功构建了酵母诱饵表达载体pGBK-TaPCNA,并验证了其在酵母细胞中没有毒性和自激活性。利用酵母双杂交系统筛选出6个与TaPCNA互作蛋白,这些候选蛋白主要参与细胞周期调控以及DNA损伤修复等。对TaPCNA互作蛋白基因的定量表达结果表明,DNA损伤修复基因TaKu70、TaXRCC1和TaFen-1在生理型雄性不育系中表达上调。细胞周期调控基因TaCycD2的表达在生理型雄性不育系中下降,而TaICK1的表达在生理型雄性不育系中上调。同时,采用双分子荧光互补技术在洋葱细胞中进一步验证TaPCNA与TaICK1之间的相互作用,结果表明在洋葱细胞的核内,TaPCNA相连的nYFP可与TaICK1相连的cYFP形成互补而产生荧光,证实它们之间在植物体内也具有相互作用。(本文来源于《西北农林科技大学》期刊2015-08-01）
张姣,朱启迪,巨岚,张改生,于永昂[6]（2015）在《小麦生理型雄性不育系微丝骨架和胼胝质的变化与其相关基因的表达分析》一文中研究指出【目的】研究生理型雄性不育小麦花粉细胞内微丝和胼胝质的结构及其相关基因的表达,并揭示其与生理型雄性不育的关系,为进一步研究化学杂交剂SQ-1诱导小麦生理型雄性不育的机理提供一定的理论依据。【方法】以化学杂交剂SQ-1诱导的生理型雄性不育系ms(A)-西农1376及对应正常可育系(A)-西农1376为试材,用TRITC-phalloidin标记细胞内微丝,苯胺蓝标记胼胝质,q RT-PCR技术分别对肌动蛋白解聚因子Ta ADF(Actin depolymerizing factor)、类葡聚糖合成酶Ta GSL(Glucan synthase-like)进行差异表达分析。【结果】(1)在减数分裂前期Ⅰ、中期Ⅰ、后期Ⅰ这3个时期,生理型雄性不育系花粉细胞的微丝结构与可育系没有显着差异:前期Ⅰ,微丝分布于整个细胞质中,细胞核区域也可见少量微丝环绕细胞核;中期Ⅰ,微丝分布在细胞质中,在形成纺锤体部位染色更深,形成纺锤体微丝,由细胞两极发出的纺锤体微丝伸向赤道板;后期Ⅰ,在向两极移动的染色体的中间部位染色较深,微丝分布较多。(2)在早末期Ⅰ,与可育系相比,不育系花粉细胞没有形成清晰且明显可见的中国灯笼状成膜体微丝结构,且在细胞中线部位亦没有清晰可见的微丝累积。(3)晚末期Ⅰ,可育系花粉细胞在形成细胞板的部位是线性的、平滑的,成膜体微丝消失,而不育系花粉细胞在形成细胞板的部位形成了很大的缝隙,同时,可育系胼胝质在细胞板处的沉积比较平滑,而不育系胼胝质在细胞板处的沉积较可育系相比缺乏,并且是褶皱的、有裂纹的。(4)四分体时期,可育系花粉可见围绕细胞核的辐射状微丝,不育系花粉细胞中微丝呈模糊状态,并且不育系中胼胝质染色的整体荧光强度较可育系减弱。利用实时荧光定量PCR技术分析肌动蛋白解聚因子Ta ADF和类葡聚糖合成酶Ta GSL在减数分裂期的相对表达量,结果发现,不育系中Ta ADF的相对表达量是可育系的4.28倍,由于Ta ADF表达量上调,加剧了细胞内微丝解聚,微丝结构受到破坏,同时不育系中Ta GSL表达量下降,只有可育系的0.83倍,胼胝质的沉积也受到影响。【结论】Ta ADF在不育系中上调表达,破坏了细胞内微丝的正常结构,使微丝不能正常行使其功能,进而可能导致花药发育中与育性相关的某些代谢通路等受到影响。与此同时,微丝结构的破坏导致细胞板形成出现异常也可能是引起胼胝质在细胞板处沉积受到影响的一个重要原因。因此,微丝和胼胝质的异常变化与化学杂交剂SQ-1诱导的生理型雄性不育密切相关。(本文来源于《中国农业科学》期刊2015年14期）
朱启迪[7]（2015）在《化学杂交剂SQ-1诱导小麦生理型雄性不育的作用方式及其分子机理研究》一文中研究指出小麦作为世界上最主要的一种粮食作物,在我国的粮食作物生产中占有极其重要的地位。利用小麦杂种优势不但可以提高小麦的产量,还能够改善小麦的品质。小麦化学杂交剂SQ-1具有很好的杀雄效果,并且对雌蕊没有明显的副作用,异交结实率比较高,同时还能够灵活地配制杂交亲本组合,极大地提高了选育小麦杂交种的效率。然而,SQ-1诱导的小麦雄性不育机制至今还不是十分的清楚,特别是小麦化学杂交剂SQ-1的作用方式(粒子传递还是信息传递)、小麦雄性不育关键基因和代谢途径以及它们之间的相互关系都不是十分清晰,这些都极大地限制了新型小麦化学杂交剂的研发和应用。本研究建立和优化了小麦化学杂交剂SQ-1的检测方法,同时分析SQ-1在小麦植株的动态消解、传递方向以及作用方式。另外,对小麦生理型雄性不育系和可育系花药进行小RNA测序和转录组测序,揭示它们在小RNA水平和转录水平上的表达差异,旨在筛选与小麦雄性不育相关的关键基因及其参与的代谢反应,为创制出一种新的化学杂交剂提供潜在靶标与理论基础,促进化学杂交剂在我们国家的推广与使用。获得的主要结果和结论如下:(1)对以前小麦籽粒中化学杂交剂SQ-1的前处理方法,即液-液萃取技术进行了改进和优化,采用固相萃取技术对小麦籽粒样品进行提取和净化,该方法不仅操作流程简便,而且极大地降低了成本。同时,建立了小麦叶片、小花等样品Qu ECh ERS前处理方法,化学杂交剂SQ-1具有很好的线性范围:1.0~60.0 mg/L(r=0.9999),它的线性方程是:y=30952x-8537。3种添加水平10 mg/kg,25 mg/kg以及50 mg/kg的空白小麦叶片平均添加回收率为91.27%~96.48%,它们的RSD是1.60%~1.99%。而3种添加水平小麦小花的平均添加回收率分别为90.77%~97.21%,它们的RSD分别是1.27%~2.45%,该方法不但操作步骤上简单方便,极大地提高了化学杂交剂SQ-1的检测效率,而且操作过程中不需要昂贵的仪器设备,同时也能够在短时间内大批量处理样品。(2)化学杂交剂SQ-1喷施到小麦植株后,是通过粒子传递的方式从叶片运输到生殖器官(小花、花药等),并且迅速地在小麦花药中积累,在小麦小孢子生长发育的重要时期(即减数分裂时期到单核时期),花药中SQ-1浓度很高,引起花药中一系列的生理生化反应发生异常,严重阻碍了花粉的正常生长和发育,最后致使花粉败育。另外,化学杂交剂SQ-1在小麦植株中几乎不能从主茎运输到分蘖,也几乎不能从分蘖运输到主茎以及分蘖之间也几乎不能相互运输。同时化学杂交剂SQ-1可以少量地从小麦根部运输到小麦叶片,但是几乎不能从小麦叶片运输到根部。化学杂交剂SQ-1还有时间效应和剂量效应,保证喷施化学杂交剂SQ-1后6 h不能下雨,至少4 h不能下雨。过高剂量的化学杂交剂SQ-1会引起小麦抽穗困难,甚至导致植株死亡,而过低剂量的化学杂交剂SQ-1又容易引起败育程度低,严重影响小麦杂交种的纯度。因此,喷施化学杂交剂SQ-1需要选择合适的剂量。(3)对小麦生理型雄性不育系和可育系进行小RNA测序和功能注释,总共检测到36个已知差异表达mi RNA,其中tae-mi R156和tae-mi R159a轻微下调表达,tae-mi R167a轻微上调表达,而tae-mi R160显着下调表达。此外,在小麦可育系和不育系中总共检测到86个显着差异表达的mi RNA,上调表达的mi RNA有55个,而下调表达的mi RNA却只有31个。与此同时,我们对这些显着差异表达mi RNA进行靶基因预测和功能注释,获得功能注释信息的靶基因共有95个,其中COG功能注释的靶基因共有24个,GO功能注释的靶基因共有62个,KEGG功能注释的靶基因共有11个。这些差异表达mi RNA靶基因参与了糖降解/糖异生、果糖和甘露糖代谢、氨基糖和核苷酸糖代谢、蛋白外排等途径,不仅与能量和物质代谢相关,而且还与植物的抗逆境胁迫密切相关,同时还参与了一些重要物质的合成,如类胡萝卜素的合成。(4)对小麦生理型雄性不育系和可育系进行转录组测序和功能注释,总共获得了1,088条差异表达基因,以可育系作为对照,小麦雄性不育系中有643个上调基因,而下调基因只有445个。同时获得注释信息的差异表达基因有967个,其中COG数据库注释的差异表达基因为333个,占总数的30.61%;GO数据库注释的差异表达基因为637个,占总数的58.55%;KEGG数据库注释的差异表达基因为156个,占总数的14.34%;Swiss-Prot数据库注释的差异表达基因为756个,占总数的69.49%;NR数据库注释的差异表达基因为967个,占总数的88.88%。另外,126个差异表达基因富集到了60个代谢通路,其中54个上调基因参与了42个通路途径,而另外72个下调基因参与了40个通路途径。化学杂交剂SQ-1在花药中大量聚集后,不仅引起花药核糖体的生物合成、DNA代谢受阻,而且还阻碍了光合作用和有氧呼吸,同时活性氧的清除也受到了影响。另一方面,除了花药的无氧呼吸和异常RNA降解得到增强外,与逆境胁迫相关的代谢途径也表现活跃,如谷胱甘肽代谢、泛素介导的蛋白降解等途径,这些代谢反应的异常共同导致花粉败育。(本文来源于《西北农林科技大学》期刊2015-05-01）
巨岚[8]（2015）在《小麦生理型雄性不育系中天冬氨酸蛋白酶与绒毡层代谢的相关性分析》一文中研究指出小麦杂种优势利用可以提高其产量和质量。目前采用化学杀雄剂诱导雄性不育的方法进行小麦杂种优势利用已经得到了认可。SQ-1是由西北农林科技大学等自行研制的小麦化杀剂。它不仅有杀雄彻底的优点,而且已经通过实验证明对小麦的雌蕊没有损害。鉴于此,SQ-1现已经成为一种主流的化学杀雄剂,在小麦杂交种的生产过程中得到了广泛的应用。但是,由他所诱导的小麦发生败育现象的机理尚不清楚。本研究主要探讨化学杂交剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育系花药绒毡层细胞凋亡机理及其与花粉粒败育的关系。本试验以小麦生理型雄性不育系及其可育系小麦为材料,并结合本实验室前期研究绒毡层细胞凋亡结果,利用透射电镜超微观察花药绒毡层细胞结构;定量检测与凋亡相关的天冬氨酸蛋白酶基因APs的表达量;最后用含明胶的十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对天冬氨酸蛋白酶活性进行验证。通过以上试验获得了以下结果:(1)通过超薄切片观察发现:不育与对应的可育西农1376花药绒毡层细胞都观察到了凋亡现象,且前者较早观察到了降解的现象。在花药发育的四分体时期,与正常可育的花药绒毡层细胞相比,生理型雄性不育小麦的花药绒毡层细胞中含有较少的细胞器,同时在两个材料中都没有发现绒毡层开始降解的特征。单核早期,在可育系与生理型雄性不育小麦花药绒毡层中均呈现了绒毡层细胞降解的特征,但是后者程度更加严重。等到花药发育到单核晚期的时候,可育小麦绒毡层细胞的退化程度进一步加剧,而生理型雄性不育系在这个时期花药绒毡层基本退化完全。上述研究表明:小麦花药发育到单核早期绒毡层细胞提早降解,它是引起小孢子败育的关键原因之一。(2)以正常小麦四分体时期花药为对照,通过荧光定量PCR技术,得到APs基因在生理型雄性不育小麦与正常可育小麦花药在花药发育四分体时期,单核期,二核期以及叁核期的相对表达量。经过分析表明:在两种材料中APs基因的表达量在四分体至叁核时期都呈现先升高后降低的变化趋势,且在绒毡层降解的关键时期(单核时期)表达量最高。在小麦花药发育的所有时期,APs在生理型雄性不育花药中的表达量都高于其在正常小麦花药中的表达量。(3)通过运用SDS-Gelatin-PAGE方法对天冬氨酸蛋白酶的酶活性进行测定,结果表明在正常与生理型雄性不育小麦中,天冬氨酸蛋白酶的活性变化趋势都呈现先升后降的变化趋势,且二核期最高。天冬氨酸蛋白酶在各个时期生理型不育小麦小花的活性明显高于其在正常可育小麦小花中的表达量。(本文来源于《西北农林科技大学》期刊2015-05-01）
张姣[9]（2015）在《小麦生理型雄性不育系花药细胞内微丝骨架和胼胝质的变化及其相关基因的表达分析》一文中研究指出对作物雄性不育机制的研究一直是一个热门领域,也是实现作物杂种优势利用的一项基础性研究。通过化学杀雄的方法诱导小麦雄性不育具有方便、灵活、省时、省力等特点,并且不需要寻找恢复系就可以进行种子生产。西北农林科技大学等自主新合成了一种化学杀雄剂SQ-1,当育性正常的小麦植株发育到敏感时期,用SQ-1对其适量喷施,即可诱导产生95-100%的雄性不育率。近年来,研究者对SQ-1引起小麦生理型雄性不育的败育机制进行了深入研究,也取得了一些进展,普遍认为其败育机制与绒毡层、胼胝质、能量代谢、物质代谢、细胞程序化死亡等有关。微丝骨架在细胞的正常生命活动中有着重要功能,如参与顶端生长、胞质环流、细胞分裂、细胞器运动等,因此任何能够使微丝骨架形态结构发生异常的外界刺激都可能导致植物不能进行正常的生长发育。前人的许多研究结果表明细胞骨架的正常与否与花粉育性关系密切,然而在化学杀雄剂诱导的生理型不育小麦中,有关微丝骨架异常与花粉败育关系的研究较少。因此,研究SQ-1诱导的生理型雄性不育小麦花粉细胞内微丝和胼胝质的结构以及相关基因的表达,并揭示其与生理型雄性不育的关系,进而可以对雄性不育机理有更加全面的认识。本研究的试验材料以正常可育小麦品种(A)-西农1376作为对照,用化学杀雄剂SQ-1处理(A)-西农1376所产生的生理型雄性不育系ms(A)-西农1376作为处理,通过TRITC-phalloidin标记细胞内微丝和苯胺蓝标记胼胝质的方法,观察比较了可育与不育小麦花粉母细胞减数分裂期微丝骨架结构分布与胼胝质沉积的异常情况。同时采用qRT-PCR技术分别对减数分裂期肌动蛋白解聚因子TaADF、类葡聚糖合成酶TaGSL的表达量进行了差异表达分析。获得了以下结果:(1)对经由化学杀雄剂SQ-1喷施产生的败育植株的育性统计得知,SQ-1能够彻底杀死雄蕊,诱导产生95%-100%的相对雄性不育率,同时雌蕊的发育不会因为SQ-1的喷施而被抑制,因此可以用于进一步的实验。(2)通过对减数分裂期中几个主要分裂时期的微丝骨架的结构分布比较可知,在前期Ι、中期Ι、后期Ι这叁个时期,生理型不育小麦花粉细胞的微丝结构与正常可育小麦没有显着差异。直至发育到早末期Ι,不育系花粉细胞微丝骨架出现异常变化,与可育系相比,不育系中不能形成清晰且明显可见的中国灯笼状成膜体微丝结构,且在细胞中线部位亦没有清晰可见的微丝累积。晚末期Ι,可育系花粉细胞在形成细胞板的部位是线性的、平滑的,成膜体微丝消失,而不育系花粉细胞在形成细胞板的部位形成了很大的缝隙。四分体时期,可育系花粉可见围绕细胞核的辐射状微丝,不育系花粉细胞中微丝呈模糊状态。(3)对胼胝质的观察发现,在减数分裂的晚末期Ι,可育系胼胝质在细胞板处的沉积比较平滑,而不育系胼胝质在细胞板处的沉积较可育系相比缺乏,并且是褶皱的、有裂纹的。四分体时期,不育系中胼胝质染色的整体荧光强度较可育系减弱。(4)通过qRT-PCR技术分析比较了减数分裂期TaADF和TaGSL的表达特性,结果表明,生理型不育小麦花药中TaADF的相对表达量较正常可育小麦高,是正常小麦的4.28倍,由于TaADF表达量上调,加剧了细胞内微丝解聚,微丝结构受到破坏,同时不育系中TaGSL表达量下降,只有可育系的0.83倍,胼胝质的沉积也受到影响。综上所述,在SQ-1的作用下,TaADF在不育系中表达上调,加剧微丝解聚,微丝不能正常行使其功能,进而可能导致花药发育中与育性相关的某些代谢通路等受到影响。同时,微丝结构破坏导致细胞板形成出现异常也可能是引起胼胝质在细胞板处的沉积受到影响的一个重要原因。因此可以认为,微丝和胼胝质的异常变化与化学杀雄剂SQ-1诱导的生理型雄性不育密切相关。(本文来源于《西北农林科技大学》期刊2015-05-01）
巴青松[10]（2014）在《小麦生理型雄性不育DNA甲基化调控育性机理研究》一文中研究指出鉴于杂交小麦比纯系品种具有更高的产量和更好地适应逆境能力,杂交小麦一直被众多育种家所关注。化杀剂诱导的小麦生理型雄性不育是目前杂交小麦生产利用的重要不育系统之一。尤其是，化杀剂诱导的雄性不育具有快速和灵活的特点，并且，杂交种子生产不需要育性恢复系。此外,利用化杀剂的来组配小麦强优势组合,几乎可以使用任何纯系为母本。因此,采用生理型雄性不育是克服现有小麦产量增长瓶颈的最好途径之一。SQ-1是一种新型小麦化杀剂，对不同品种具有广谱性的特点；田间药理试验证明SQ-1小麦对雌蕊没有任何副作用，又能能够诱导小麦完全雄性不育。因此，SQ-1已广泛用于杂交小麦的大规模生产制种。但是，有关生理型雄性不育分子机理的研究目前仍不清楚。有鉴于此,为了更好地利用生理型雄性不育途径来扩大小麦杂种优势的利用范围，更有效地提高化杀剂的效能,根据化杀剂诱导不育属于当代表现的特点，本文首先利用甲基化敏感扩增多态性技术研究了小麦不同发育时期DNA甲基化水平和模式的变化，首先筛选出了一些可能的不育相关甲基化模式的差异基因；其次分析了产生活性氧NADPH oxidase (NOX)基因甲基化变异对活性氧代谢的影响；最后分析了化杀剂对花药绒毡层发育以及脂质代谢的影响。研究获得的主要结果如下:1.在小麦生理型雄性不育系1376-CISM中,在其花粉发育的单核期、二核期和叁核期的叁个时期中，扩增出总片段数、总甲基化的位点数和全甲基化条带分别为1346、373和298，其总扩增位点的甲基化水平和全甲基化率分别为27.7%和22.1%。在可育系1376的叁个时期中，扩增出总片段数、总甲基化的位点数(包括全甲基化和只有一条链甲基化的半甲基化)和全甲基化条带(即双链甲基化)分别为1342、357和291，其总扩增位点的甲基化水平和全甲基化率分别为26.6%和21.7%。总之，SQ-1处理的小麦花药基因组DNA甲基化条带1344，变异条带为46，变异率为3.42%，其中，去甲基化率和重新甲基化率分别为1.12%和2.31%。这表明，小麦花药发育过程中基因组DNA的甲基化变异以重新甲基化为主。2.化杀剂SQ-1处理构建的生理型不育系和其可育系之间有46条出现了差异，差异的片段被选择、分离和测序。BLASTX同源分析结果表明,有9条片段在GenBank中没有注释。一些片段编码一系列蛋白与已知具有功能特征的基因同源,涉及到代谢酶、F-box蛋白、富含亮氨酸类蛋白，激素调节、bHLH蛋白、逆转录因子等。尤其是在1376-CIMS花药中，15.4%的逆转录因子序列片段发生了甲基化的改变。3. NOX基因是活性氧产生的根源，生理型雄性不育系1376-CIMS花药NOX基因核心启动子区甲基化水平下降，引起活性氧基因表达水平升高；同时，生理型雄性不育系1376-CIMS花药中SOD、POD、CAT和APX酶活性和其基因表达却显着低于其可育系1376。因此，生理型雄性不育系1376花药中SOD、POD、CAT和APX酶活性和其基因表达水平太低而不能有效地清除过量的活性氧，进而引起活性氧O.–2和H2O2在花药中的积累，造成膜脂过氧化作用。因此，NOX基因核心启动子区甲基化模式改变，造成花药活性氧代谢严重失衡，引起严重膜脂过氧化,是导致大量花粉细胞败育的主要原因之一。4.超长链脂肪酸(VLCFAs)代谢在花药发育中发挥着重要的作用,而反式烯脂酰-CoA还原酶(trans-2,3-enoyl-CoAreductase, ECR)是催化超长链脂肪酸合成的脂肪酰-CoA延长酶之一，根据已报道二穗短柄草(Brachypodium distachyon)ECR基因，采用电子克隆获得序列并设计引物，从小麦中克隆ECR的开放阅读框cDNA序列,命名为TaECR，将该序列提交至GenBank，登录号为KC222053。序列分析表明，TaECR基因编码310个氨基酸，具有反式烯脂酰-CoA还原酶的经典结构域。表达分析表明，TaECR基因在小麦花药、颖片、叶和根中均有表达，其中在根中的表达量最低。5、活性氧被认为是引起细胞凋亡的信号分子。生理型雄性不育系中过高的活性氧不能适时地被消除，这可能是异常的细胞凋亡信号。绒毡层发育的细胞学观察和花药不同发育期DNA ladder对比试验也证明生理型雄性不育系绒毡层提前降解，进而引起花药脂肪族代谢相关基因表达下调，脂肪酸合成、运输和转化受阻，致使花药脂肪族化合物含量减少，引起花药壁和花粉壁畸形，引起雄性不育。(本文来源于《西北农林科技大学》期刊2014-05-01）
生理型雄性不育论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
为探讨化学杂交剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育系花药绒毡层细胞凋亡过程与花粉粒败育的关系,以小麦生理型雄性不育系及其可育系花药为试验材料,结合前期绒毡层细胞凋亡研究的结果,采用透射电镜超微观察花药绒毡层细胞结构,定量检测与凋亡相关的天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)的表达量,同时利用含明胶的十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对天冬氨酸蛋白酶活性进行验证。结果表明,在小麦花药发育单核期,生理型雄性不育系花药绒毡层细胞较可育系绒毡层细胞提前降解;在四分体至叁核时期,3个天冬氨酸蛋白酶基因在不育和可育系中均表现为先升高后降低的趋势,且单核期表达量最高;天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)在花药发育单核时期以及四分体时期,不育系较可育系均明显上升;天冬氨酸蛋白酶活性研究表明,在花药发育各时期该酶活性在不育系与可育系中均表现出明显差异,且在不育及可育系花药中天冬氨酸蛋白酶活性都呈先升高后降低的趋势,在二核期活性达到最高。表明在SQ-1诱导的生理型不育系中,天冬氨酸蛋白酶的变化与绒毡层细胞凋亡、结构变化及雄性不育花粉粒败育密切相关。本研究初步揭示了生理型小麦败育的机理,为进一步深入研究小麦雄性不育机理,培育能广泛应用于生产实践的优良不育系提供了一定的理论依据。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
生理型雄性不育论文参考文献
[1].唐华丽.SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育花药代谢组物质动态解析及其淀粉代谢通路研究[D].西北农林科技大学.2018
[2].巨岚,朱启迪,张改生,张姣,于永昂.小麦生理型雄性不育系中天冬氨酸蛋白酶与绒毡层代谢的相关性分析[J].核农学报.2018
[3].巴青松,张改生,李桂萍,张根生,周丽娟.赤霉素与小麦生理型雄性不育的关系[J].麦类作物学报.2017
[4].王书平.小麦生理型雄性不育分子机理研究及其败育分子模型的建拓[D].西北农林科技大学.2016
[5].于永昂.小麦生理型雄性不育小孢子发育周期中TaPCNA基因表达及其互作蛋白的研究[D].西北农林科技大学.2015
[6].张姣,朱启迪,巨岚,张改生,于永昂.小麦生理型雄性不育系微丝骨架和胼胝质的变化与其相关基因的表达分析[J].中国农业科学.2015
[7].朱启迪.化学杂交剂SQ-1诱导小麦生理型雄性不育的作用方式及其分子机理研究[D].西北农林科技大学.2015
[8].巨岚.小麦生理型雄性不育系中天冬氨酸蛋白酶与绒毡层代谢的相关性分析[D].西北农林科技大学.2015
[9].张姣.小麦生理型雄性不育系花药细胞内微丝骨架和胼胝质的变化及其相关基因的表达分析[D].西北农林科技大学.2015
[10].巴青松.小麦生理型雄性不育DNA甲基化调控育性机理研究[D].西北农林科技大学.2014