1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
1.1国内外研究动态
1.1.1植物中雄性不育现象与应用
雄性不育广泛存在于高等植物中,其植株表现为雄性生殖器官发育异常,不能产生正常的花药、花粉和雄配子,但是雌蕊发育正常,能够接受正常花粉而受精结实的遗传现象。在自然条件下,植物的雄性不育可以由许多因素诱导产生,如高温、干旱、营养缺乏等,但是由这些环境因素引起的不育现象是不可遗传的,无法对其加以利用。另外还有一类受到遗传因素控制的雄性不育,根据其遗传特点又可以进一步分为细胞核雄性不育(genomemalesterility,GMS)和细胞质雄性不育(cytoplasmicmalesterility,CMS)。细胞核雄性不育仅受到核基因的控制,性状由亲代向子代的传递符合孟德尔遗传规律。细胞质雄性不育则受到胞质不育基因的影响,这种不育性状由母本传递给了代,不育植株的育性可被细胞核中的恢复基因恢复。因此,CMS实际上属于核质互作的雄性不育类型。
2. 研究的基本内容和问题
1.2研究目的和意义
细胞质雄性不育系在杂种优势利用和作物育种中具有重大作用和意义。玉米、水稻、高粱、小麦、油菜等的细胞质雄性不育系已在作物育种中发挥了巨大作用。大豆作为重要的经济作物,在雄性不育的研究方面还不够系统。为了在理论上阐明细胞质雄性不育机理,研究者们己从线粒体DNA差异、类质粒、嵌合基因、RNA编辑以及蛋白质翻译等多个层面对植物CMS进行了相关研究,并取得了突破性的进展。而miRNA作为生物体内重要的调控分子,在近年来越来越受到研究者们的重视,这些小分子RNA在植物发育、环境适应以及抗逆等方面的调控功能己经得到了大量研究结果的证实,人们甚至认为miRNA是另一种新层面的基因调控。鉴于对植物CMS的研究结果证明,细胞质雄性不育性涉及到基因重排、基因转录调控和基因翻译调控等多个方面,而这些过程都能为miRNA调控作用提供了施展的空间。另外,细胞质雄性不育材料在花粉败育过程中所经历的生理代谢过程也为miRNA的调控提供了场所。
大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A及其保持系NJCMS1B小RNA测序结果显示,novel_mir_006-3p只在不育系中表达。Stem-loopquantitativereal-timePCR分析表明其在不育系中为上调表达,与测序结果相符合。降解组分析表明,该miRNA的靶基因为mtHSP70,相关报道mtHSP70与植物雄性不育存在很大联系。Quantitativereal-timePCR分析显示mtHSP70在不育系中为下调表达,从而与novel_mir_006-3p表达量存在负向调控的关系。本研究通过对novel_mir_006-3p进行克隆来研究其在大豆质核互作雄性不育中的功能。
3. 研究的方法与方案
3试验设计
3.1研究材料
大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A及其保持系NJCMS1B。
4. 研究创新点
1.研究思路富有特色
2.研究内容系统深入
3.研究手段先进可靠
5. 研究计划与进展
5进度安排(包括论文撰写)
2015年6月-2015年9月
种植大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A及其保持系NJCMS1B,在盛花期观察花粉育性以及考察NJCMS1A及其保持系NJCMS1B相关成熟性状;
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