利用蛋白質(zhì)組學技術(shù)解析化學殺雄劑SX-1致使甘藍型油菜雄性不育機理研究.pdf

1、油菜作為重要的油料作物,在中國的種植面積和產(chǎn)量均排世界第一。目前,油菜育種學家主要致力于提高油菜產(chǎn)油量,而雜種優(yōu)勢利用是提高產(chǎn)油量的最為有效的途徑之一?；瘜W雜交育種由于克服了傳統(tǒng)雜交育種手段的眾多缺點,比如育種周期長,核質(zhì)效應(yīng),不育系容易受環(huán)境影響等缺點,化學殺雄劑同時兼?zhèn)涫褂梅奖?低毒,育種周期短等眾多優(yōu)點而頗受青睞。目前,對于化學殺雄劑致使雄性不育機理的研究尚少,本文對化學殺雄劑處理的油菜雄蕊進行了形態(tài)學和蛋白質(zhì)組學方面的研究,以期

2、探究化學殺雄劑致使甘藍型油菜雄性不育的原因。本文得到的主要結(jié)果如下:
　　(1)利用石蠟切片、掃描電鏡以及透射電鏡技術(shù),觀察了化學殺雄劑處理后的花藥變化。研究表明,在花粉發(fā)育到第8個時期時,絨粘層細胞發(fā)育出現(xiàn)代謝紊亂,細胞內(nèi)的絨粘層小體與造油體提前降解,絨粘層細胞程序化死亡(Programmed Cell Death,PCD)過程出現(xiàn)紊亂。對照組絨粘層細胞PCD過程降解較為完全,而處理組絨粘層細胞在降解出現(xiàn)紊亂后堆積于花藥內(nèi)壁。化

3、學殺雄劑處理后花粉外壁填充出現(xiàn)紊亂,從而對柱頭識別和粘附作用受到影響,進而造成育性下降。研究發(fā)現(xiàn)化學殺雄劑發(fā)生關(guān)鍵作用時期在甘藍型油菜花粉發(fā)育第8、9兩個時期,這為化學殺雄劑使用關(guān)鍵時期的選擇和蛋白質(zhì)組學技術(shù)研究提供了形態(tài)學和理論參考。
　　(2)通過建立甘藍型油菜花藥蛋白質(zhì)組學體系,提取對照組與處理組花藥蛋白進行雙向電泳分析,分離差異蛋白,并作質(zhì)譜分析,得到一系列差異蛋白鑒定結(jié)果。本實驗總共對差異表達的119蛋白進行了質(zhì)譜鑒定,

4、其中成功鑒定了101個差異蛋白,根據(jù)功能分為13大類,主要集中在氨基酸代謝相關(guān)蛋白、碳水化合物代謝相關(guān)蛋白、油脂合成相關(guān)蛋白等。其中在纈氨酸、亮氨酸與異亮氨酸合成與水解途徑中,化學殺雄劑的靶點基因乙酸乳酸合成酶基因正好位于該條途徑當中,分離的差異蛋白分別位于靶標蛋白的上游和下游,并且均出現(xiàn)2倍以上差異表達,根據(jù)以上結(jié)果可以推測,化學殺雄劑處理花藥后基因差異表達可能與該途徑密切相關(guān)。而在前人報道中也提到過化學殺雄劑會使不育系中游離氨基酸的

5、含量下降。通過分析這些差異蛋白,發(fā)現(xiàn)還有很多差異蛋白與糖類代謝相關(guān),這表明在化學殺雄劑處理后糖類代謝的酶會下降表達,這些酶類的下降表達會對能量物質(zhì)的積累和脂肪酸積累產(chǎn)生影響,而花粉細胞發(fā)育所需要的營養(yǎng)物質(zhì)與脂肪酸都會受到很大影響,最終可能會造成甘藍型油菜育性下降。
　　(3)對差異表達的部分蛋白質(zhì)進行了表達分析,熒光定量PCR分析結(jié)果顯示化學殺雄劑處理后,ACTIN12,auxin reponsive-like protein,c