【摘 要】
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杂种优势是提高产量的重要手段之一,而细胞质雄性不育是杂种优势利用的主要途径。光温敏雄性不育小麦可以“一系两用”,制种简单,在杂交小麦育种和生产中具有较大的应用潜力。KTM3315A是一种温敏细胞质雄性不育材料,表现为低温不育（孕穗至抽穗期的日平均温度低于18℃）,高温可育（孕穗至抽穗期的日平均温度高于20℃）。TaPG为本课题组在前期通过基因家族分析和RNA-seq技术筛选的一个育性相关基因,编码
【基金项目】
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国家自然科学基金（编号:32072060）；
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杂种优势是提高产量的重要手段之一,而细胞质雄性不育是杂种优势利用的主要途径。光温敏雄性不育小麦可以“一系两用”,制种简单,在杂交小麦育种和生产中具有较大的应用潜力。KTM3315A是一种温敏细胞质雄性不育材料,表现为低温不育（孕穗至抽穗期的日平均温度低于18℃）,高温可育（孕穗至抽穗期的日平均温度高于20℃）。TaPG为本课题组在前期通过基因家族分析和RNA-seq技术筛选的一个育性相关基因,编码多聚半乳糖醛酸酶。为了研究其对小麦育性转换的作用,本研究以KTM3315A为材料,克隆了TaPG在不同育性条件下的基因全长序列,利用双元载体和瞬时表达载体分别进行了亚细胞定位和GUS组织定位,并利用大麦条纹花叶病毒诱导的基因沉默技术（BSMV-VIGS）对TaPG进行功能验证,获得以下主要研究结果:1.在可育（AF）和不育（AS）条件下,以KTM3315A花药的c DNA为模板,成功克隆了TaPG的基因全长,序列比对表明TaPG具有典型的四个保守基序:SPNTDGI,GDDC,CGPGHGISIGSLG,RIK。通过序列分析发现在AS条件下克隆的序列有1个氨基酸的插入和12个非同义SNP突变,这种序列的差异可能会导致基因功能的改变。2.利用KTM3315A的根,茎,叶以及在AS和AF条件下单核晚期,二核期,三核期的花药进行实时荧光定量分析,结果表明TaPG在花药组织中高表达,且可育花药在单核晚期和二核期的表达水平高于不育时期;利用TaPG上游2000bp启动子构建TaPGpro::GUS融合表达载体并转化拟南芥进行GUS染色,结果显示TaPG更倾向于在花组织中表达且在花药中表达量最高,这与定量结果一致;利用瞬时表达载体构建GFP-TaPG融合蛋白并在烟草中瞬时表达,结果表明TaPG定位于细胞壁上。3.利用BSMV-VIGS对TaPG进行基因沉默,表型观察显示BSMV:TaPG小麦叶片表现出条斑症状;为了鉴定花粉的活力,进行了I2-IK染色,DAPI染色及花粉萌发试验,结果显示BSMV:TaPG接种的小麦花粉活力降低;利用扫描电镜和透射电镜观察花药和花粉的发育,结果表明在BSMV:TaPG植株中花药和花粉发育异常,如花药瘦小,花药外壁紊乱,内壁乌氏体稀疏,小孢子皱缩,绒毡层提前降解,花粉内壁增厚,花粉内壁和外壁比例失调,最终导致育性下降。以上结果表明TaPG在小麦花药和花粉的发育过程中可能扮演至关重要的角色。
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