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利用小孢子培养技术可使小孢子进入胚胎发生阶段,在1-3个月能得到单倍体(haploid)或双单倍体(doubledhaploid)植株,1-2年内能产生性状优良的新品种或作为亲本,加速作物育种过程。本试验研究影响不结球白菜游离小孢子培养的因素,并对其胚胎发育过程和植株再生过程进行观察研究,以期对不结球白菜游离小孢子培养技术的优化进行补充。许多研究表明,体细胞胚胎发生相关类受体蛋白激酶(Somatic Embryogenesis Receptor-like Kinase,SERK)基因家族中的SERK1基因与体胚发生相关,最近一些研究表明SERK1基因与小孢子胚胎发生相关,本试验对不结球白菜SERK基因家族进行了生物信息学研究和组织特异性表达研究,以了解SERK基因家族在不结球白菜中的功能。主要研究结果如下:1.本试验以20个基因型的不结球白菜为材料,研究了小孢子不同发育时期的花瓣/花药长度比(theratioofpetaltoantherlength,P/A)的对应关系,探讨了基因型、低温胁迫处理和头孢噻胯对游离小孢子胚胎发生的影响,并对小孢子胚胎发育过程进行了观察。结果表明:(i)当P/A为0.85-1.1时,不结球白菜小孢子大多数处于单核晚期。(ii)10个基因型出胚,出胚率为50%;出胚率最大的为H20,平均每十个花蕾出现胚状体数7.75。(iii)4 ℃低温处理1d比较容易出胚,但4 ℃低温处理对胚胎发生能力的影响也与基因型有关。(iv)头孢噻肟对出胚率的影响与基因型相关。这些研究为不结球白菜游离小孢子高效培养体系的优化提供技术支持和补充。2.本试验对不结球白菜小孢子植株再生过程进行了持续的观察研究,并对获得的小孢子植株通过流式细胞仪进行倍性鉴定。从胚状体到再生幼苗阶段,胚胎再生频率跟基因型相关性很高,再生频率为0-45.16%;鉴定的23棵植株中,21棵为DHs,2棵为单倍体,自然加倍率为91.3%。所得植株形态表现出明显的多样性。3.最近有研究表明,SERK1参与小孢子胚胎发生。本试验采用生物信息学的方法对不结球白菜SERK基因家族进行鉴定及分析,并用两个出胚率不同的不结球白菜品种’乌塌菜’和’四九菜心’的根、茎、叶、蕾(<2 mm,2-3 mm,>3 mm)和花七个部位,对不结球白菜SERK基因家族进行组织特异性表达分析。结果表明:不结球白菜SERK基因家族共有8个成员,命名为BcSERK01-BcSERK08。通过构建SERK家族NJ树分析可知,BcSERK01与拟南芥SERK1的相似性为100%,而且通过进一步的MEME分析,两者motif数量和结构完全相同,BcSERK01可能是拟南芥在不结球白菜中的同源结构。BcSERK蛋白结构由一个SP-LZ-LRR(1-5)-SPP-TM-Kinase-C末端区域组成;RT-qPCR数据表明BcSERK基因家族参与不结球白菜中的整个发育过程,其在小孢子胚胎发生中的作用还有待进一步研究。