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辣椒雄性不育花器官败育特征的研究及辣椒CaCP26的cDNA克隆和分析

作　者: 李国琴
导　师: 巩振辉
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 园艺植物种质资源学
关键词: 辣椒雄性不育性组织细胞学特性基因克隆基因表达
分类号: S641.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

以西北农林科技大学园艺学院辣椒遗传育种课题组提供的辣椒雄性不育材料HW200A～HW204A及其相应的保持系HW200B～HW204B为试材,对五组辣椒不育系和保持系的花器官性状进行了观察比较;选出三组辣椒不育系和保持系HW200A、HW201A、HW204A和HW200B、HW201B、HW204B,对这3组辣椒的小孢子发育过程进行细胞学观察;根据光学显微镜观察结果对新型败育现象HW204A及其保持系HW204B进行了透射电镜的观察,测定了不育系和保持系的花粉生活力、单个花药的花粉量,用扫描电镜观察HW204A和HW204B的成熟花粉粒的外部形态。除此之后,西北农林科技大学园艺学院辣椒遗传育种课题组利用cDNA-AFLP方法在辣椒雄性不育两用系的可育株花蕾与不育株花蕾获得阳性差异TDF(transcription derived fragment),对该基因全长进行克隆,并对其进行生物信息学分析和表达分析。主要结果如下:1.根据花药长和宽、花朵开张度、花器官花瓣数、花柱长、花丝长、花托长和宽等6个性状进行了观察和对比,发现五组辣椒雄性不育系的花药均比相应保持系小,花丝比相应保持系短。2.对辣椒不育系HW200A、HW201A、HW201A和其相应保持系HW200B、HW201B、HW204B的小孢子发育过程进行石蜡切片观察,发现两种不同的败育类型。特征如下:(1)HW200A,HW201A可以形成正常的四分体,绒毡层细胞极度膨胀,解体后与四分体粘在一起,使四分体无法正常发育最终导致败育;(2)HW204A可以形成正常的单核小孢子,但是此时绒毡层完全解体后分散在花粉囊腔,与小孢子连成一片,最终小孢子无法形成成熟的花粉粒。3.雄性不育系HW204A及其保持系HW204B的电镜透射观察结果表明,雄性不育材料HW204A的小孢子败育发生在小孢子的单核靠边期,绒毡层解体后与单核小孢子粘在一起导致单核小孢子细胞核的解体,从而发生败育。4.雄性不育系HW204A及其保持系HW204B的花粉量、花粉生活力测定结果表明,不育系的小孢子花粉量为0,花粉生活力为0;保持系的小孢子花粉量为22625±2017.11,花粉生活力为92.41%±2.63%。5.雄性不育系HW204A及其保持系HW204B的花粉粒电子扫描结果表明,不育系的小孢子败育彻底,呈星星片状;保持系的小孢子发育成为正常的成熟的花粉粒。6.通过电子克隆的方法,获得大小为865bp的cDNA序列,并在辣椒雄性不育两用系HW58可育株花蕾中进行了RT-PCR验证,测序结果与电子克隆结果的一致性高达99.61%。经Blast N比对,所克隆基因与烟草CP26基因序列的同源性高达90%,命名为CaCP26(GenBank登录号:GQ999612)。该基因大小为871bp,包含864bp的完整开放读码框,编码287个氨基酸,所编码的蛋白质为疏水蛋白,分子量30710.47 Da,理论等电点为5.807,有跨膜域,无信号肽,二级结构以无规则卷曲为主;利用Swiss-Model得到CaCP26蛋白(65aa-285aa)的三级结构;系统进化树结果显示,辣椒CaCP26与烟草CP26的亲缘关系最近。7.半定量RT-PCR分析表明,CaCP26在小孢子单核期的辣椒雄性不育两用系可育株的表达量是不育株花蕾的表达量6.58倍。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章文献综述  11-18
  1.1 引言  11
  1.2 辣椒雄性不育的发现和定义  11-12
  1.3 辣椒雄性不育的分类  12-13
  1.4 辣椒雄性不育的研究概况  13-17
    1.4.1 辣椒雄性不育的植株形态观察  13-14
    1.4.2 辣椒雄性不育的细胞学观察  14
    1.4.3 辣椒雄性不育的生理生化研究  14-15
    1.4.4 辣椒雄性不育的分子标记和遗传研究  15-16
    1.4.5 辣椒雄性不育材料的利用  16-17
  1.5 试验的目的和意义  17-18
第二章辣椒雄性不育败育特征的研究  18-28
  2.1 材料  18
  2.2 方法  18-21
    2.2.1 辣椒雄性不育系HW200A～HW204A 和相应保持系HW200B～HW204B 的花器官形态学观察  18
    2.2.2 花蕾的测量与分级  18-19
    2.2.3 三组辣椒不育系和保持系（HW200A、HW201A、HW204A 和HW200B HW201B、HW204B）小孢子发育的光学显微观察  19
    2.2.4 不育系HW204A 和保持系HW204B 小孢子发育的透射电镜观察  19-20
    2.2.5 不育系HW204A 和保持系HW204B 的花粉生活力测定  20
    2.2.6 不育系HW204A 和保持系HW204B 的花粉量测定  20-21
    2.2.7 不育系HW204A 和保持系HW204B 的花粉粒形态扫描电镜观察  21
  2.3 结果和分析  21-28
    2.3.1 辣椒雄性不育系HW200A～HW204A 和相应保持系HW2008～HW204B 的花器官形态学测量  21-22
    2.3.2 三组辣椒不育系和保持系（HW200A、HW201A、HW204A 和HW200B HW201B、HW204B）小孢子发育的光学显微观察  22-24
    2.3.3 不育系HW204A 和保持系HW204B 小孢子发育的透射电镜观察  24-27
    2.3.4 不育系HW204A 和保持系HW204B 花粉量、花粉生活力的测定  27
    2.3.5 不育系HW204A 和保持系HW204B 花粉的扫描电镜观察  27-28
第三章辣椒CaCP26 的cDNA 克隆和分析  28-35
  3.1 材料  28
  3.2 方法  28-29
    3.2.1 RNA 提取和cDNA 合成  28
    3.2.2 CaCP26 cDNA 的获得  28
    3.2.3 CaCP26 在辣椒HW58 可育株中的验证  28
    3.2.4 CaCP26 基因序列分析  28-29
    3.2.5 CaCP26 基因在辣椒HW58 不育株和可育株花蕾的表达量分析  29
  3.3 结果和分析  29-35
    3.3.1 CaCP26 基因的cDNA 克隆  29
    3.3.2 CaCP26 基因的cDNA 序列分析  29-33
    3.3.3 CaCP26 基因在辣椒雄性不育两用系HW58 的可育株花蕾和不育株花蕾的表达分析  33-35
第四章讨论  35-37
  4.1 辣椒雄性不育败育特征的研究  35
  4.2 辣椒CaCP26 基因的cDNA 克隆和分析  35-37
第五章结论  37-38
参考文献  38-43
致谢  43-44
作者简介  44-45
图版说明  45

辣椒雄性不育花器官败育特征的研究及辣椒CaCP26的cDNA克隆和分析

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