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小麦雄性不育体系及其保持系花药发育过程中细胞程序性死亡的研究

作　者: 陈征
导　师: 张改生
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 遗传学
关键词: 小麦绒毡层小孢子细胞凋亡 DNA ladder TUNEL
分类号: S512.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

小麦杂种优势利用与雄性不育机理的研究,多年来一直是小麦遗传育种中研究的热点。小麦雄性不育可分为遗传型不育与生理型不育两种类型,遗传型不育,即同时受到细胞质与细胞核中遗传基因的共同作用所控制的不育,一般也称其为核质互作型或者细胞质雄性不育(Ceytoplasmie male sterility, CMS);生理型不育,即化学杂交剂诱导后产生的雄性不育。关于小麦雄性不育机理研究,已有不少报道,但由于育性基因的复杂性均未获得实质性进展。本实验通过醋酸洋红染色法确定了小麦花药发育的各个时期,利用石蜡切片技术,观察了正常可育的西农1376和核质互作型雄性不育西农1376小麦的花药、花粉粒的发育过程,从而以找出两者之间各自的特点和差异,特别是两者之间表现出的不同的细胞学差异；通过进行TUNEL检测,研究了绒毡层和花药小孢子的细胞凋亡的进程,以及它们细胞凋亡与花粉败育之间的关系；另外,通过对可育和不育两个材料的花药DNA的琼脂糖凝胶电泳来对DNA片段化的DNA ladder的变化情况进行检测,从细胞学和分子生物学角度确定了雄性败育的起始时期,为揭示小麦生理型雄性不育的机理奠定基础。研究获得了如下结论：1)在供试材料单核早期,不育和可育的小麦花药醋酸洋红染色,TUNEL荧光标记、DAPI荧光标记以及DNA ladder条带的检测结果都是一致的,都没有发现两种材料之间的差异。2)单核晚期,不育和可育的小麦花药开始出现差异,不育小麦的小孢子醋酸洋红染色,细胞核模糊,细胞皱缩,DNA ladder开始出现梯状的条带,TUNEL荧光标记绒毡层开始出现凋亡现象,小孢子暂时未检测出TUNEL信号。可育的小麦小孢子醋酸洋红染色结果和DNA ladder一切正常,TUNEL荧光标记绒毡层凋亡基本完成,小孢子未检测出TUNEL信号。3)二核期和三核期,不育和可育的小麦花药差异增大,不育小麦染色结果可以看出,细胞核模糊并且数目不定,DNA ladder出现连续梯状的条带,TUNEL荧光标记绒毡层二核期凋亡完成,小孢子检测出许多TUNEL信号；可育的小麦小孢子醋酸洋红染色结果表明,小孢子一切正常,DNA ladder未出现梯状的条带,TUNEL荧光标记小孢子没有检测出TUNEL信号。4) TUNEL标记中可以看出不育的小麦花药绒毡层凋亡时间是延迟的,并且花药中小孢子也检测到TUNEL信号,这两点都可以说明花药开始败育,而可育的花药一切正常,但是在可育和不育的花药的维管束和花药壁都有检测到TUNEL的信号,说明这两个组织发育到一定程度后都会发生细胞凋亡。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-12
第一章文献综述  12-24
  1.1 遗传型雄性不育的概述  12-15
    1.1.1 植物雄性不育  12-13
    1.1.2 植物雄性不育的类型  13
    1.1.3 绒毡层发育异常与植物雄性不育的关系  13-15
    1.1.4 小孢子结构  15
  1.2 植物细胞质雄性不育的机理研究  15-17
    1.2.1 小麦雄性不育亚细胞的研究  15-16
    1.2.2 分子生物学水平上的研究  16-17
  1.3 细胞凋亡  17-21
    1.3.1 细胞凋亡概述  17
    1.3.2 细胞凋亡的形态学变化  17-18
    1.3.3 细胞凋亡的生物化学变化  18-19
    1.3.4 植物细胞凋亡的研究  19
    1.3.5 活性氧与细胞凋亡  19-20
    1.3.6 植物细胞凋亡技术的研究  20-21
  1.4 组织切片  21-23
    1.4.1 石蜡切片  21-22
    1.4.2 冰冻切片  22
    1.4.3 半薄切片  22-23
  1.5 研究的目的和意义  23-24
第二章小麦遗传型不育花药取材和发育时期  24-29
  2.1 材料和方法  24-25
    2.1.1 材料与处理  24
    2.1.2 人工饱和授粉结实率和相对雄性不育率的计算  24
    2.1.3 通过穗型、株型初步确定小孢子时期  24-25
  2.2 醋酸洋红染液和I_2-KI的制备方法  25
  2.3 结果与分析  25-27
    2.3.1 雄性不育率和人工饱和授粉结实率  25-26
    2.3.2 醋酸洋红染色结果  26-27
    2.3.3 I_2-KI的染色结果  27
  2.4 讨论  27-29
第三章小麦遗传型雄性不育花药DNA ladder的测定  29-33
  3.1 材料和方法  29
    3.1.1 材料与处理  29
    3.1.2 实验仪器与试剂  29
  3.2 DNA的提取方法  29-30
  3.3 琼脂糖凝胶电泳  30
  3.4 结果与分析  30-31
  3.5 讨论  31-33
第四章小麦遗传型雄性不育花药绒毡层变异和小孢子细胞凋亡观察  33-40
  4.1 材料与方法  33
    4.1.1 材料与处理  33
    4.1.2 材料处理  33
  4.2 实验仪器与试剂  33-34
  4.3 实验前期准备  34
  4.4 DAPI染色法  34
  4.5 TUNEL标记法  34-36
    4.5.1 石蜡包埋的制作  34-35
    4.5.2 TUNEL标记法  35-36
  4.6 结果与分析  36-39
    4.6.1 DAPI染色法结果  36
    4.6.2 TUNEL标记法结果  36-39
  4.7 讨论  39-40
第五章结论  40-42
参考文献  42-47
致谢  47-48
作者简介  48

小麦雄性不育体系及其保持系花药发育过程中细胞程序性死亡的研究

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