芝麻隱性細胞核雄性不育基因的遺傳定位和差異表達分析.pdf

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

2、達研究，主要結果和結論如下:
　　1.形態(tài)學研究發(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轉育不育系花粉離體培養(yǎng)均不萌發(fā)。
　　2.組織學觀察結果說明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的細胞核雄性不育受單一隱性基因Sims1(Sesamumindicummalesterility1)控制。與已報道的隱性細胞核雄性不育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基因的擴增片斷長度多態(tài)性(AFLP)連鎖標記，并通過對近等基因系95ms-5A和95ms-5B姊妹交后代獲得的237株定位群體擴增分析，構建了SiMs1基因的遺傳連鎖圖，共有9個標記，分布于SiMs1基因的兩側。將SiMs1基因定位于8.0cM的遺傳區(qū)間內，其兩側最近的標記P06MG04和P12EA14，距離目標基因分別為1.2cM和6.8cM。

5、且標記P01MC08與SiMs1基因共分離。相關研究結果為芝麻SiMs1基因的分子標記輔助選擇、圖位克隆及雜優(yōu)育種奠定了堅實基礎。
　　5.利用cDNA-AFLP技術開展了95ms-5A不育花蕾和95ms-5B可育花蕾的轉錄譜分析，以闡明該隱性細胞核雄性不育的敗育機理。共獲得30條可重復的差異表達轉錄衍生片段(TDFs)，其中在不育花蕾中呈下調表達的TDFs27條，上調表達的3條。成功克隆了27個TDFs，對其功能分析結果表明:1

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