【摘 要】
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山杏是我国北方干旱、半干旱地区优良的生态经济型树种,但山杏产业发展中仍存在很多问题,如产量低而不稳、开花早易遭受晚霜冻危害,经济性状衰退以及遗传品质低劣等,其中雄蕊是否正常发育是影响山杏产量的重要因素。基于细胞学观察、转录组测序以及TA克隆等技术手段,本文以山杏无性系为试材,研究了山杏雄性不育发生的关键时期及原因,同时对山杏雄性不育相关基因进行筛选,旨在进一步增加对山杏雄性不育作用机制的理解和认识
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山杏是我国北方干旱、半干旱地区优良的生态经济型树种,但山杏产业发展中仍存在很多问题,如产量低而不稳、开花早易遭受晚霜冻危害,经济性状衰退以及遗传品质低劣等,其中雄蕊是否正常发育是影响山杏产量的重要因素。基于细胞学观察、转录组测序以及TA克隆等技术手段,本文以山杏无性系为试材,研究了山杏雄性不育发生的关键时期及原因,同时对山杏雄性不育相关基因进行筛选,旨在进一步增加对山杏雄性不育作用机制的理解和认识,同时为利用基因工程技术创制丰产稳产品种提供理论基础。主要研究结果如下:(1)通过形态特征和显微结构观察发现,与可育花相比,在小孢子期,山杏雄性不育花内花粉囊壁未出现退化的迹象,到花粉成熟期,绒毡层和中层细胞降解不充分,花药中止发育,开花后表现为干瘪、萎焉,花粉囊不能正常开裂,因此,确定小孢子期为花药败育关键时期,花粉成熟期为败育后时期。相关生理指标分析结果表明,在花药败育关键时期,山杏雄性不育花内可溶性糖、淀粉以及可溶性蛋白均显著低于可育花,败育后时期雄性不育花内可溶性糖和可溶性蛋白含量显著低于可育花,淀粉含量则显著高于可育花。(2)通过对小孢子期山杏雄性不育花和可育花的转录组数据进行比较分析,共获得4108个差异表达基因,其中在雄性不育花中上调表达的有1899个,下调表达的有2209个。结合BLAST对比分析、功能注释、GO功能富集分析以及KEGG通路富集分析,共挖掘出AsMS1(Cluster-10585.0)、AsMS2(Cluster-6671.20011)、AsSUS1(Cluster-6671.6372)、AsPTRE1(Cluster-6671.3208)、AsAMY1(Cluster-2681.0)5个山杏雄性不育相关基因。实时荧光定量PCR验证结果表明转录组测序结果的准确性较高,可用于分析山杏雄性不育相关基因的动态变化。(3)选择AsMS1、AsMS2、AsSUS1、AsPTRE1和AsAMY1共5个山杏雄性不育相关基因进行TA克隆和生物信息学分析,结果表明,AsMS1与拟南芥中的MS1基因聚为一类,属于PHD-finger(锌指蛋白)家族;AsMS2和AsSUS12单独聚为一类,分别属于FAR(脂肪酰-Co A还原酶)和SUS(蔗糖合成酶)亚家族;AsPTRE1与拟南芥PTRE1相似度最高,聚为一类,属于P131＿Prot＿N(蛋白酶体调节因子)超家族;As AMY1与拟南芥中的AMY1基因聚为一类,属于AMY(α-淀粉酶)亚家族。
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