一、水稻育性光温调控模式假说——水稻光温敏不育机理的探讨（论文文献综述）
王娜[1]（2021）在《LncRNA介导的小麦光温敏雄性不育机理初探》文中研究表明中国已实现利用二系杂交小麦技术体系生产小麦杂交种,目前已进入产业化初级阶段。小麦光温敏雄性不育系是二系法的核心材料,其育性受光和温度调控。尽管前期研究人员对育性转换机理做了大量研究,但是距离系统解析还有一定的距离。LncRNA大量存在于植物体中,其可通过调节基因表达或蛋白功能,参与植物生长发育及生物、非生物等胁迫应答。课题组前期已明确不同环境对花药育性产生影响,本论文通过对可育条件和不育条件的小麦光温敏雄性不育系BS366的花药进行转录组测序,筛选出一系列育性相关lncRNA。利用生物信息学手段对差异表达的lncRNA及靶基因进行GO注释和KEGG通路分析,筛选出一个与育性相关的lncRNA-lncRNA27195及其靶基因TaRTS,并对TaRTS基因及蛋白质结构特征、组织特异性和时空表达等方面,以及其与育性的关系进行了分析。本研究中具体结果总结如下:（1）通过4个不同的育性条件,测序鉴定得到上调lncRNA 294个,下调lncRNA 369个,共计663个差异lncRNA。（2）对不同光温条件下差异表达lncRNA靶基因GO富集分析显示:低温长短日照下显着富集在DNA模板的转录调控、液泡膜及核酸结合等;高温长短日照下显着富集在多细胞有机体发育、叶绿体等。（3）转录组测序筛选获得与育性相关的lncRNA2719及靶基因TaRTS,蛋白结构分析为疏水性蛋白,是主要结构为α-螺旋的分泌蛋白。（4）LncRNA27195与TaRTS基因在小麦雄蕊中表达量最高,显着高于其他组织,lncRNA27195与TaRTS在雄蕊上特异性表达,主要参与花药发育的调控。（5）光照和温度均对小麦lncRNA27195基因与TaRTS基因的表达存在显着影响,高温和长日照可以促进lncRNA27195基因与TaRTS基因的表达,进而促进育性恢复。（6）适量的MeJA可以促进lncRNA27195及TaRTS的表达,但过高浓度的MeJA反而会抑制其表达;SA可以抑制MeJA的功能,从而抑制lncRNA27195及TaRTS的表达。综上,lncRNA在温度和光照诱导的光温敏雄性不育小麦育性转换过程中,起到重要的作用。其中光照诱导的雄性不育可能主要是基因在蔗糖等能量合成代谢途径中异常表达导致。温度诱导的雄性不育可能主要是基因在能量体运输过程中受阻或者变慢所致。另外通过对LncRNA27195及其靶基因TaRTS进行生物信息学分析和表达水平分析,进一步证明该lncRNA及其靶基因对花粉育性的调节,且受MeJA调控。该基因可能伴随绒毡层凋亡分泌到花粉中,为花粉壁的形成提供必要的组分,为花粉的生长发育提供营养。
杨大兵[2]（2021）在《全基因背景分子选择改良水稻光温敏核不育系丰39S的病虫抗性》文中提出水稻稻瘟病、白叶枯病、褐飞虱是我国乃至世界稻区最重要的病虫害,对水稻产量和品质造成严重的危害。两系法杂交水稻是我国南方稻区籼稻杂种优势利用的主要途径之一,也是世界水稻杂种优势利用的发展方向,光温敏核不育系的抗性表现往往直接影响其所配两系法杂交水稻组合的抗性水平。利用已有主效抗病虫基因的聚合进行水稻病虫害抗性的遗传改良是最经济有效而绿色友好的病虫害防控方式。丰39S是合肥丰乐种业股份有限公司培育的籼型光温敏核不育系,具有不育性稳定、株型紧凑、分蘖力强、米质优等诸多特点,所配组合已经大面积推广,但不抗稻瘟病、白叶枯病及褐飞虱。本研究利用以回交育种为主线的全基因组背景分子选择技术,将稻瘟病抗性基因Pi2、白叶枯病抗性基因Xa7和Xa23、褐飞虱抗性基因Bph14和Bph15精准地渗入到“丰39S”遗传背景中,首先创建携带不同抗性基因的单基因导入系,再通过基因聚合培育多抗的光温敏核不育系,获得了一系列以丰39S为遗传背景的抗稻瘟病、抗白叶枯病和抗褐飞虱的新不育系材料。主要研究结果如下:1、为了尽快改良丰39S对稻瘟病的抗性,首先利用回交和分子标记辅助选择技术,将供体亲本华1201S中的稻瘟病抗性基因Pi2快速地导入到丰39S的遗传背景中,创建出2个携带纯合Pi2基因的新株系DB16206-34和DB16206-38。用57个稻瘟病菌株进行的人工接种鉴定表明,DB16206-34和DB16206-38的苗瘟抗谱为94.70%,而受体亲本丰39S的苗瘟抗谱为18.30%;在湖北恩施和宜昌的稻瘟病病区自然诱发鉴定结果表明,新株系及所配的部分杂交组合的叶瘟和穗颈瘟抗性达到中抗以上,较丰39S及所配杂交组合的抗性明显提高。DB16206-34和DB16206-38的育性转换特性、主要农艺性状、稻米品质和所配组合的产量均与丰39S相似。其中DB16206-34被命名为“华634S”,作为抗稻瘟病不育系通过了湖北省农作物品种审定委员会组织的技术鉴定,所配组合“华634S/9311”和“华634S/丰香恢1号”作为抗稻瘟病两系杂交组合参加了湖北省和国家水稻区域试验。2、以携带Pi2基因的DB16206-172（DB16206-34的姐妹系）、携带Xa7基因的华1228S、携带Xa23基因的华1015S、携带Bph14和Bph15基因的华1165S为供体,与丰39S杂交、回交和全基因组背景分子选择,创建了Pi2基因位点插入片段567.0 kb、与丰39S遗传背景相似度99.85%的单基因导入系DBQ18071-414-3-3。用同样方法创建的Xa7、Xa23、Bph14、Bph15单基因导入系分别是DB17174-111-2、DB17207-217-244-8、DBQ18077-3-2-1和DBQ18080-61-407-1,插入片段长度688.4kb-1574.9 kb,与丰39S的遗传背景相似度99.82%-99.60%。抗性鉴定结果表明,DBQ18071-414-3-3（Pi2）抗稻瘟病,DB17174-111-2（Xa7）和DB17207-217-244-8（Xa23）抗白叶枯病,DBQ18077-3-2-1（Bph14）和DBQ18080-61-407-1（Bph15）中抗褐飞虱。生育期、主要农艺性状、稻米品质、育性转换特性均与丰39S相似。因此,可以将建立的单基因系用于后面的多基因聚合系的创建。3、通过将单基因导入系的相互杂交和对目标基因的前景选择,创建了携带Pi2+Xa7+Bph14+Bph15基因的多基因聚合系2个,编号是DB18128-19-164-2和DB18128-19-361-1,4个抗性基因的插入片段累加长度为3689 kb,与丰39S的遗传背景相似度为99.05%;携带Pi2+Xa23+Bph14+Bph15基因的多基因聚合系2个,编号是DB18129-34-268-38和DB18129-34-303-6,4个抗性基因的插入片段累加长度为3974 kb,与丰39S的遗传背景相似度为98.98%。将创建的多基因系用于后面的性状鉴定和组合测配。4、广东省农业科学院植保所的鉴定结果表明,DB18128-19-164-2、DB18128-19-361-1、DB18129-34-268-38和DB18129-34-303-6的苗瘟抗谱是94.12%-97.06%,受体亲本丰39S的苗瘟抗谱是35.29%。在湖北宜昌市远安县望家村稻瘟病区自然诱发鉴定表明,4个多基因聚合系的叶瘟是0级-2级、穗瘟发病率是0%-6%,丰39S的叶瘟是7级、穗瘟发病率是76%。以黄华占为父本与4个多基因聚合系配组的组合,叶瘟是0级-3级、穗瘟发病率是4%-9%,对照组合“丰39S/黄华占”的叶瘟是5级、穗瘟发病率是51%。在湖北恩施州两河村稻瘟病区自然诱发鉴定表明,4个多基因聚合系的叶瘟都是2级,穗瘟发病率是9%-15%,丰39S的叶瘟是8级,穗瘟发病率是100%。5、华中农业大学病圃人工接种PXO61、PXO99、ZHE173、GD1358、Fu J、YN24和He N11等7个白叶枯病菌株的鉴定表明,携带Pi2+Xa23+Bph14+Bph15基因的2个聚合系DB18129-34-268-38和DB18129-34-303-6以及它们与黄华占、五山丝苗配制的组合都高抗7个菌株。携带Pi2+Xa7+Bph14+Bph15基因的2个聚合系DB18128-19-164-2和DB18128-19-361-1抗PXO61、ZHE173、GD1358、Fu J和He N11等5个菌株,不抗其他2个菌株,它们所配的组合抗PXO61、ZHE173、Fu J和He N11等4个菌株,不抗其他3个菌株。而丰39S感6个菌株、中抗1个菌株He N11,丰39S与黄华占、五山丝苗配制的组合对7个菌株均表现感病。6、苗期褐飞虱鉴定结果表明,导入系DBQ18077-3-2-1（Bph14）表现为中抗褐飞虱,导入系DBQ18080-61-407-1（Bph15）和4个聚合株系DB18128-19-164-2、DB18128-19-361-1、DB18129-34-268-38和DB18129-34-303-6对褐飞虱表现为抗级。4个多基因聚合系与同时携带Bph14和Bph15基因的父本配制的杂交组合是抗褐飞虱的,但是与不携带Bph14和Bph15基因的父本配制的杂交组合表现为中抗褐飞虱。成株期褐飞虱鉴定结果表明,2个单基因导入系DBQ18077-3-2-1和DBQ18080-61-407-1、4个多基因聚合系以及它们所配的组合都是抗褐飞虱的。7、人工气候箱和武汉自然条件下分期播种的育性转换特性鉴定表明,单基因导入系和多基因聚合系的育性转换临界温度都是日平均温度22℃-23℃,稳定不育期81 d-86 d,与丰39S的育性转换特性完全一致。8、海南可育期的生育特性、产量、主要农艺性状和稻米品质鉴定表明,创建的导入系的平均播始历期99 d-101 d、单株粒重20.9 g-24.8 g、株高82 cm-88 cm、单株有效穗数9个-10个、平均穗长19 cm-20 cm、每穗总粒数138粒-162粒、结实率60%-73%、千粒重25 g-26 g、整精米率66%-69%、垩白粒率0.0%-0.5%、长宽比2.7-2.9、直链淀粉含量12%-13%、胶稠度89 mm-91 mm,经方差分析比较,各项指标与受体亲本丰39S都没有显着差异。在武汉不育期的生育特性观察表明,导入系的平均播始历期84 d-86 d、主茎叶片数14.0片-14.4片,株高85 cm-87 cm、单株有效穗数8个-9个、平均穗长24 cm-25 cm、每穗总颖花数175朵-192朵,柱头外露率24%-39%,也经方差分析比较,各项指标与受体亲本丰39S都没有显着差异。9、以4个多基因聚合株系DB18128-19-164-2、DB18128-19-361-1、DB18129-34-268-38和DB18129-34-303-6及丰39S为母本、4个两系恢复系五山丝苗、HB17004-7-88、黄华占和HB17010-180-171-1为父本配制了杂交组合,分别在海南和武汉育种试验站进行了3次重复的比产试验结果表明,在海南的小区平均单株产量33 g-39 g,在武汉的小区平均单株产量49 g-51 g。方差分析结果表明,多基因聚合系所配组合的产量与丰39S所配组合的产量没有显着差异。导入系的产量一般配合力与受体亲本丰39S没有差异。综上,通过全基因组背景分子选择育种策略,已经将Pi2、Xa7、Xa23、Bph14和Bph15等不同抗性类型的基因精准地导入到丰39S遗传背景中。培育出来的多基因聚合系的遗传背景与丰39S高度相似,稻瘟病、白叶枯病和褐飞虱抗性明显提高,育性转换特性、生育特性、开花习性、主要农艺性状、稻米品质、产量配合力都与受体亲本丰39S没有显着差异。实现了本研究提出的研究目标,创建的多基因导入系可以替代丰39S用于培育“三抗”的两系杂交水稻新组合。本研究是第一个利用全基因组背景分子选择技术、精准地进行多基因渗入、定向改良多个性状的育种案例。
倪金龙[3]（2021）在《水稻低温敏核不育基因rtms6和rtms10介导的杂合雄性不育遗传规律研究》文中认为杂交水稻技术通过对杂种优势的利用,显着提高了水稻单产水平。基于细胞质雄性不育的三系法和基于光温敏核不育的两系法是当前杂交水稻技术的主要类型,这些技术成果的应用和推广,为我国稻米增产和保障粮食安全作出巨大贡献。然而,随着生产的发展,三系法配组的不自由和两系法制种的风险问题也逐渐暴露出来。因此,研创一种配组自由、制种风险较低的杂交水稻新技术,对于杂交水稻的安全生产和持续发展具有重要意义。雁农S（YnS）是一种低温雄性不育、高温可育的反向温敏核不育系（即与传统的光温敏不育系低温可育、高温不育的特性相反）,育性转换临界温度为29-29.5℃,低于29℃表现为雄性不育。育种家们业已利用YnS选配出多个两系杂交水稻新组合,在生产中显示出良好的应用效果。然而YnS低温敏不育性状的遗传规律尚不甚清楚,不育基因的定位和克隆也未见报道。此前的研究还发现:用YnS型不育系与传统两系不育系农垦58S及其衍生不育系7001S等进行杂交,其F1在各种光温条件下均表现出稳定的雄性不育现象。利用这一特点,我们育成了不受光温影响的新型雄性不育系天丰HS。这就更需要对YnS基因型进行深度解析,通过对相关功能基因的标记、定位和克隆,进一步揭示其遗传规律,更好的为育种应用服务。本研究围绕上述目标,在系统分析YnS低温敏不育性状遗传表现的基础上,精细定位和克隆了相关不育基因,揭示了YnS低温敏不育基因介导的光温稳定型雄性不育的遗传规律和应用前景。主要结论如下:（1）利用YnS分别与R608和L422杂交得到的F2分离群体,在第6和第10染色体上定位到2个控制低温敏核不育性状的主效位点,分别命名为rtms6和rtms10。通过进一步构建高世代回交分离群体,分别将rtms6和rtms10精细定位在～87kb和～55kb的物理区间内。转录组测序和RT-PCR分析显示,～87kb区间内的Loc＿Os06g08380转录本在22℃低温条件下特异下调表达。遗传互补试验初步证明Loc＿Os06g08380即为rtms6。～55kb区间内也发现了rtms10的候选基因,克隆和验证工作正在进行中。（2）利用YnS作不育基因供体转育而成的两个新遗传背景的材料,一个为R608背景的rtms6、rtms10、rtms6rtms10近等基因系,另一个为L422背景的rtms10近等基因系（L422自身携带有rtms6）,分别将它们与1892S杂交,在长日高温和短日低温条件下观察不同F1植株的育性,发现仅rtms6rtms10型近等基因系与1892S杂交F1表现为光温稳定型不育,表明rtms6和rtms10共同作用导致了这种杂种光温稳定性雄性不育。（3）构建了YnS与1892F（轮回父本）低世代和高世代回交分离群体,在长日高温和短日低温条件下观察,稳定不育单株与可育单株均表现1:1的分离比。分子标记分析结果显示,稳定雄性不育性状与rtms10位点共分离,而与rtms6无连锁关系,表明1892F中已携带有rtms6基因,这种光温稳定型不育单株的基因型是rtms6YnSrtms6YnSrtms10YnSrtms101892F。因此,我们将这种杂种光温稳定型雄性不育称为杂合雄性不育（heterozygous male sterility,HMS）。（4）通过分子育种策略构建了具有1892F背景的低（反）温敏雄性不育系1892RS。通过大田种植和人工气候箱处理,1892RS(rtms6YnSrtms10YnS)与1892F(rtms6YnSrtms101892F)杂交F1在高温和低温条件下均表现为雄性不育,即HMS。将1892RS(rtms6YnSrtms10YnS)与1892F(rtms6YnSrtms101892F)杂交F1株系称为杂合雄性不育系1892HS,1892F则是1892HS的保持系,记作1892HB。（5）以1892HS为母本,分别与恢复系五山丝苗、粤禾丝苗及R9802进行了测配。通过对F1主要农艺性状、产量性状和品质性状的考察,结果显示1892HS配制的组合在产量和品质性状上与对照不育系1892S测配的组合无显着差异,表明这种HMS新型不育系具有较好的育种应用潜力,同时保证了配组的自由性与制种的安全性相统一。
覃玉芬[4]（2021）在《利用CRISPR/Cas9基因编辑系统创制水稻温敏雄性核不育系》文中提出两系杂交水稻育种是一种高效的育种手段,其关键在于温敏雄性核不育系的获得。为迅速获得优良的水稻温敏雄性核不育（temperature-sensitive genic male sterile,TGMS）系,本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑系统对4份优良的水稻品系AB9808Q、BAS P12、AB9738LG和AB9300的tms5基因的2个靶点进行编辑,分别获得对应的tms5编辑TGMS系为GXU41、GXU47、GXU40和GXU36。对编辑植株进行靶点突变检测,筛选无外源DNA的tms5编辑TGMS系,并进行育性转换、农艺性状调查和对GXU41-5S进行米质分析评价。主要研究结果如下:（1）tms5基因组编辑。分别对获得的T0代再生植株进行靶点PCR扩增及测序,分析转化植株的突变情况。结果显示:GXU41株系转化效率达到75%,双纯合突变率达到25%;GXU47株系转化效率达到75%,双纯合突变率达到13.3%;GXU40株系转化效率达到78.6%,双纯合突变率达到18.2%;GXU36转化效率达到83.3%,双纯合突变率达到15%。在每个T1代双纯合突变株系中均筛选到一定数量的T-DNA-free纯合TGMS植株。（2）tms5编辑TGMS系育性转换特性。在超景深体视显微镜下观察T1代双纯合突变植株在21℃、22℃、23℃和24℃的温度处理后的花药形态,并用1%的I2-KI溶液鉴定花粉育性,成熟期计算小穗育性。结果表明,T1代tms5编辑TGMS系GXU41的双纯合突变株在21℃、22℃、23℃、24℃条件下的花粉育性依次为63.5%、43.2%、12.8%、0%,小穗育性依次为41.6%、24.5%、5.5%、0%;T1代GXU47的双纯合突变株的花粉育性依次为74.3%、45.9%、14.4%、0%,小穗育性依次为50.1%、26.3%、7.0%、0%;T1代GXU40的双纯合突变株的花粉育性依次为51.9%、42.5%、6.3%、0%,小穗育性依次为31.9%、21.4%、2.1%、0;T1代GXU36的双纯合突变株的花粉育性依次为46.3%、27.1%、2.5%、0%,小穗育性依次为23.3%、12.4%、0%、0%。（3）tms5编辑TGMS系农艺性状特性。在T1代成熟期随机选择3株调查每个温度处理后植株的主要农艺性状。结果显示,所有tms5编辑TGMS系与野生型（WT）在有效穗长、剑叶宽、剑叶长和千粒重上无差异;而所有tms5编辑TGMS系与WT在平均株高上存在显着差异（P<0.05）,平均有效穗数上存在极显着差异（P<0.01）。（4）tms5编辑TGMS系GXU41-5S品质性状特性。收获21℃条件下的tms5编辑TGMS系GXU41-5S的种子,送往农业农村部稻米及制品质量监督检验测试中心进行米质分析。结果显示各项米质指标均达到优质食用大米一等标准要求,GXU41-5S是优质的TGMS系。以上研究结果表明,利用CRISPR/Cas9系统编辑水稻温敏雄性核不育基因tms5可以高效地获得无外源DNA的水稻TGMS品系,这些品系的育性转换临界温度为24℃,符合温敏雄性不育系的选育要求。特别是GXU41-5S品质优良,在两系杂交水稻品种选育中具有重要的应用价值。
方学良[5]（2021）在《培矮64S的育性温度反应差异DNA甲基化位点分析》文中指出光温敏核不育水稻的花粉育性同时受到光照与温度调控,自然条件下光照长度由地理纬度和季节决定,能够发现规律性以及可以被人为的提前进行评估。温度的变化则是不定向的,具有不确定性,因此温度对育性的调节与作用机理研究显得更加重要。关于温度对光温敏不育水稻花粉育性的作用机理研究目前尚不明确。本研究选用育性对温度反应敏感性不同的培矮64S的近等基因系（PA2364S、PA2864S）为材料,在长光照进行不同温度处理,在不同材料的幼穗分化到二次枝梗及颖花原基分化期（Ⅲ期）末期使用甲基化抑制剂5-氮杂胞苷（5-Aza）进行叶面喷施处理。在花粉母细胞形成期（Ⅴ期）对幼穗进行全基因组甲基化测序分析,筛选出与育性差异相关的甲基化基因及其相对表达水平,试图探究不同温度下DNA甲基化水平与育性的关系。获得的结果主要如下:1.通过花粉碘染育性鉴定,近等基因系PA2364S和PA2864S存在明显的育性温度反应差异。在14 h-21℃（光照长度-平均温度）处理下,两者均可育;14 h-25℃处理下,PA2364S不育,PA2864S可育;自然长光高温（>28℃）处理下,两者均不育。2.甲基化抑制剂5-Aza处理可部分恢复不育条件下的花粉育性。PA2364S在自然高温与25℃下的花粉育性碘染率都是0.00%,喷施5-Aza后花粉碘染率分别为3.45%和15.10%;PA2864S在自然高温下的花粉碘染率为0.00%,喷施5-Aza处理后花粉碘染率提高到6.56%。3.PA2364S和PA2864S的Ⅴ期幼穗进行全基因组甲基化测序结果表明其有3种甲基化序列类型:CG、CHG和CHH（H=A,C,or T）,出现频率由高到低依次为CG>CHG>CHH。4.喷施甲基化抑制剂5-Aza会使CG、CHG序列的甲基化水平明显下降,CG序列甲基化水平由56.13%下降到53.58%;CHG序列甲基化水平由28.82%下降到28.20%。5.在CG、CHG序列中,不育株的甲基化水平高于可育株。PA2364S的不育株中CG、CHG序列的甲基化水平分别为56.13%和28.82%,可育株中的甲基化水平分别为53.89%和27.01%;PA2864S的不育株中CG、CHG序列的甲基化水平分别为51.84%和27.28%,可育株中的甲基化水平分别为48.25%和25.60%。6.PA2364S和PA2864S在温度处理下中筛选出了21个甲基化差异基因,它们都是响应育性的差异;其中有7个甲基化基因响应PA2364S和PA2864S两个品系之间的差异;有11个甲基化基因响应甲基化抑制剂5-Aza处理;发现Os04g0556300、Os04g0457500、Os01g0337900和Os12g0264500基因能够响应育性、品系以及5-Aza处理。其中Os04g0556300、Os04g0457500、Os01g0337900和Os12g0264500基因能够参与ROS的调控途径。本研究通过全基因组重亚硫酸盐测序（WGBS）技术获得了大量的信息,CG、CHG序列的甲基化水平与花粉育性相关,通过喷施5-Aza降低甲基化水平,具有育性部分恢复的效应。初步明确了温度、DNA甲基化水平与花粉育性三者之间存在一定关系,筛选到了部分可能参与育性调控的甲基化基因,通过对其表达量的分析可作为后续研究育性机理的基础。
叶佳丽[6]（2021）在《小麦K-TCMS育性转换相关基因的鉴定及lncRNA MSTRG.224114调控其育性转换的功能解析》文中研究表明粮食安全,关乎国泰民安,始终是人类不可忽视的根本问题。小麦作为全球人类的主粮之一,至今仍难以突破杂种优势利用的重重难关,严重阻碍着杂交小麦大面积走向生产实践。因此,筛选影响小麦雄性育性的关键基因,借以创制构建优良的小麦雄性不育种质材料,对保障人类粮食安全具有重要的意义。本课题组选育的K型温敏细胞质雄性不育（Thermo-sensitive male sterile line with Aegilops kotschyi cytoplasm,K-TCMS）小麦材料KTM3315A,具有稳定的遗传特性,育性受温度调控,生产上可实现“一系两用”,被广泛的作为小麦雄性不育机理探究的理想材料。为了揭示影响小麦雄性育性的关键基因,本研究进行了三个育性相关基因家族的系统分析、KTM3315A花药的长链非编码RNA（lncRNA）测序、大麦条纹花叶病毒诱导基因沉默（BSMV-VIGS）介导的基因功能验证等试验,筛选到多个育性相关候选基因。进一步,结合互作mi RNA的预测和验证等试验,共同构建出一个多分子联合调控KTM3315A育性的机制模型。本研究所获得的主要结果如下:1.从小麦热激转录因子（Heat stress transcription factor,HSF）、多聚半乳糖醛酸酶（Polygalacturonase,PG）、蔗糖转化酶（Invertase,INV）基因家族中分别鉴定到61、113、130个成员。以进化关系和理化性质为依据,HSF家族被分为ABC三大类,PG家族被分为A-F六大类,INV基因家族被分为酸性INV（Acid invertase,AINV）和中碱性INV（Neutral/alkaline invertase,A/NINV）两大类。重复事件的分析证明,全基因组复制对于小麦HSF、PG、INV三个基因家族的扩张贡献最大。基因结构和保守氨基酸基序分析显示,每个基因家族内部不同大类间的成员具有多样性,但是各自亚类内成员相对保守。Ta Hsf被预测与HSP70、HSP90和HTPG三种主要的蛋白互作。Ta PG被预测主要参与水解作用和催化作用,且其启动子上具有响应多种激素和MYB转录因子的顺式作用元件。从表达模式上分析,这三个小麦基因家族都具有组织特异性,有7个Ta Hsf显示出穗特异性,21个和22个Ta PG分别在单核早期和三核期的穗中高表达,8个Ta AINV在生殖生长期穗部特异表达。最终,通过在KTM3315A的花药中验证,结合水稻和拟南芥同源基因的功能参考,本研究预测三个Ta Hsf A2基因可能受高温响应以调节HSP70的表达来影响小麦花药发育;Ta PG09、Ta PG54、Ta PG87、Ta PG93等四个基因可能参与小麦花粉粒的分离、花药的开裂、花粉管的生长和萌发等过程;Ta CWINV40、Ta CWINV46、Ta CWINV53可能通过影响绒毡层功能调控小麦雄性育性。2.对KTM3315A不育条件（AS）和可育条件（AF）下的单核期、二核期和三核期花药进行lncRNA测序,获得每个样品平均12.12 GB的质控后数据。通过与小麦参考基因组比对,共获得36,934个m RNAs和15,659个lncRNAs,其中包括基因间lncRNAs14,984个、正义lncRNA 135个、反义lncRNA 393个和内含子lncRNA 174个。与m RNA一样,不同发育时期和外界环境都会造成lncRNA的差异表达。三个时期AF和AS的差异表达lncRNA依次为848、887和662个,差异表达m RNA的个数依次为3,293、3,220和3,415。为了进一步获得lncRNA的功能,预测到1,705个lncRNA对应的2,068个cis靶基因,和7,253个lncRNA对应的18,090个trans靶基因。根据差异表达lncRNA靶基因的KEGG富集情况可以判断,单核期的差异表达lncRNA主要参与黄酮类、苯丙烷类、糖类等物质的生物合成途径,二核期的差异表达lncRNA主要涉及各种萜类、固醇和氨基酸的生物合成,而三核期的差异表达lncRNA主要与脂类和角质、蜡质等合成相关。此外,本研究获得了以育性相关候选基因Ta CWINV40、Ta CWINV46和Ta CWINV53为靶标的lncRNA MSTRG.224114。荧光定量PCR（q RT-PCR）结果证明,MSTRG.224114在根、茎、叶、籽粒和花药中的表达模式与其靶基因趋势一致。3.通过基因克隆,获得长度为1,755 bp的Ta CWINV53 CDS序列,和长度为256 bp的lncRNA MSTRG.224114已知序列。Ta CWINV53的CDS包含8个外显子,MSTRG.224114包含两个外显子,它们其中的一个外显子在小麦5D染色体上反向互补重叠。通过显色原位杂交技术发现,MSTRG.224114在KTM3315A可育花药前期的药壁、药隔和小孢子细胞核中都有表达,至三核期几乎消失不见。Ta CWINV53蛋白的亚细胞定位在细胞壁,且在花药特异表达。VIGS验证试验表明,Ta CWINV53和MSTRG.224114在KTM3315A的下调表达引发了花药和花粉粒的一系列雄性败育表型,并且导致了花药酸性蔗糖转化酶活性的下降。依据Ta CWINV53启动子和MSTRG.224114本体共有ERF转录因子（Traes CS5B01G565300）的结合位点,综合它们的结构和位置信息,推测MSTRG.224114可能在高温响应下通过招募ERF蛋白增强Ta CWINV53的表达水平来调节KTM3315A的育性。4.依据软件比对结果及已有研究基础,预测tae-mi R408与Ta CWINV53存在互作关系并参与KTM3315A育性调控。从KTM3315A花药中克隆获得长度为253 nt和256 nt的两种tae-mi R408前体序列,并分别命名其为tae-MIR408A和tae-MIR408C。VIGS功能验证表明,tae-mi R408的过表达株重复了Ta CWINV53和MSTRG.224114沉默株的败育表型,但是其过表达对Ta CWINV53和MSTRG.224114的表达水平影响极弱。相反,在Ta CWINV53和MSTRG.224114的沉默株中,tae-mi R408的表达量显着上调。烟草的GUS染色试验证明tae-mi R408的表达受Ta CWINV53抑制调控,而不同处理中KTM3315A的花药蔗糖含量进一步显示出与tae-mi R408表达水平的密切关系。为了揭示tae-mi R408影响KTM3315A育性的下游原因,通过q RT-PCR验证了被tae-mi R408抑制的蓝铜蛋白基因（Traes CS7A02G176800）在KTM3315A花药中的差异表达。综上,本研究梳理出一个多基因参与KTM3315A育性调控的机制模型:高温可育条件下（>20℃）,lncRNA MSTRG.224114以招募ERF转录因子的方式增强Ta CWINV53表达,进而通过降低蔗糖含量来抑制tae-mi R408的表达并间接促进Traes CS7A02G176800表达,最终保障花粉发育的物质供应,使KTM3315A表现出雄性可育表型。
高宇杰[7]（2021）在《YS型小麦雄性不育系细胞质基因组分析及雄性不育候选基因鉴定》文中指出小麦（Triticum aestivum L.）作为重要的粮食作物,其产量和品质可利用杂种优势有效提高。雄性不育系在杂种优势利用中至关重要,但至今小麦雄性不育的机理依然没有系统地解释。本研究主要挖掘K型小麦雄性不育系K519A和温敏雄性不育系YS3038的细胞质不育基因,以K519A和其同型保持系519B以及温敏雄性不育系YS3038为材料,利用第二代高通量测序技术,对三个材料小麦的细胞质基因组进行测序、组装和拼接,比对分析基因组序列得到候选差异基因,通过大麦条状花叶病毒诱导基因沉默（BSMV-VIGS）的方法验证基因的育性功能,进一步筛选雄性不育相关的候选基因。获得的主要结果如下:1.利用二代高通量测序技术获得了完整的K519A、519B和YS3038的叶绿体基因组数据,并完成了数据的组装拼接。小麦雄性不育系K519A的叶绿体基因组全长136,996 bp,其中大单拷贝区（LSC）片段长811,36 bp,小单拷贝区（SSC）片段长12,776bp,反向重复区（IR）长21,542bp,基因组G/C含量为38.27%。519B叶绿体基因组全长136,235 bp,LSC长80,335 bp（LSC）、SSC长12,796 bp和IR 21,552bp,基因组G/C含量为38.28%。YS3038叶绿体基因组总长度为136,919 bp,LSC长81,059 bp（LSC）、SSC长12,776 bp、IR长21,542 bp,基因组G/C含量为38.28%。2.K519A和519B叶绿体基因比对后共发现104个基因碱基突变位点,突变发生在42个基因中,其中的16个基因是非同义突变基因;在K519A和YS3038之间的叶绿体编码基因中没有碱基突变。3.利用二代高通量测序技术获得了完整的K519A、519B和YS3038的线粒体基因组数据并完成了数据的组装拼接。K519A线粒体基因组全长420,543 bp,基因组的G/C含量为44.14%;519B线粒体基因组总长度为433,560 bp,G/C含量为44.14%;YS3038线粒体基因组的总长度为452,567 bp,G/C含量为44.35%。比较K519A和519B的线粒体基因组后,共发现了14个差异基因和83个差异的开放阅读框。比较YS3038与K519A的线粒体基因组后,发现YS3038与K519A共存在10个差异基因和122个差异开放阅读框。4.对候选基因进行qPCR后发现,大多数基因在二核期到三核期之间的表达量差异显着,这与小麦育性转换的时期相符。经过BSMV-VIGS验证候选基因的育性功能后发现,叶绿体atp B和ndh H基因可能与K519A的育性有关;线粒体cox1基因导致了可育条件下YS3038育性的降低,推测cox1基因的表达可能与YS3038小麦温敏特性有关。
魏霁桐[8]（2021）在《小麦生理型雄性不育激素代谢通路差异基因挖掘及TaRVE6及功能研究》文中提出SQ-1是我国自主研发的,具有自主知识产权的一类新型高效哒嗪类小麦化学杂交剂,对推动杂交小麦产业化应用起到了重要作用,然而其诱导小麦花粉败育机理仍不清楚。因此本研究拟利用RNA-seq技术筛选PHYMS-1376及其对照CK-1376可育系花药各时期差异表达基因,并对其进行通路分析,富集到了大量与JA和ABA信号传导通路相关基因,同时对花药内源JA和ABA含量进行检测,分析了内源激素与SQ-1诱导花粉败育之间的关系,同时对五个发育时期共有的差异基因之一,且参与植物抗逆胁迫、GA和ABA生物合成过程的RVE家族基因Traes CS1A02G107700.1进行了功能解析,以期所获结果可以丰富SQ-1诱导小麦生理型雄性不育花粉败育理论。主要结果如下:1、对CK-1376和PHYMS-1376五个时期花药进行转录组测序,共获得36058个差异基因,其中上调基因18108个,下调基因17950个,97个差异基因在五个时期同时表达,通路分析发现:上述差异表达基因主要富集在植物激素信号传导,苯丙烷类生物合成,淀粉和蔗糖的代谢等途径,且植物激素信号传导途径在四分体时期富集到的差异基因比例最高,约占16%,说明植物激素信号传导通路异常可能与化学杀雄剂诱导小麦花粉败育密切相关。2、对CK-1376和PHYMS-1376五个时期花药内源JA和ABA含量及其调控通路核心基因表达模式进行分析,结果发现:与CK-1376相比,PHYMS-1376花药内源JA含量四分体时期,单核晚期以及三核期显着降低,而单核早期,二核期显着升高（P<0.05）;内源ABA含量在PHYMS-1376花药发育的四分体至三核期均高于CK-1376,其中单核早期、单核晚期、二核期和三核期ABA含量均呈显着增加（P<0.05）,且内源JA和ABA通路关键基因表达模式存在显着差异,其中Traes CS1D02G271000表达模式与ABA含量高度相关,表明PHYMS-1376花药发育过程中JA及ABA含量的异常变化可能与SQ-1诱导小麦花粉败育紧密相关。3、利用PCR技术克隆获得了一个启动子区域内含有ABA和Me JA等多种激素反应元件的转录因子TaRVE6,该基因编码的蛋白质含有219个氨基酸,分子量约24.8KD,PI=7.16,且q RT-PCR分析发现TaRVE6表达量在PHYMS-1376五个时期花药中均显着高于对照CK-1376可育系（P<0.05）。亚细胞定位结果显示TaRVE6蛋白主要在细胞核内;过表达TaRVE6可以促进拟南芥提前开花,莲座叶片增多,叶面积增大,荚果伸长,表明TaRVE6对植物的生长发育以及开花时间有一定影响,同时也与SQ-1诱导的小麦花粉败育过程密切相关,但过表达该基因本身不具有降低拟南芥育性的功能,推测该转录因子可能受其他蛋白因子互作影响,以至于伴随着小麦花粉败育过程。4、利用酵母双杂交技术筛选获得了一个与ABA合成途径相关的TaRVE6互作蛋白TaMYB5-like。该蛋白质含272个氨基酸,分子量约29.3k D,PI=6.18,且具有SANT结构域,比较TaMYB5-like和TaRVE6表达模式发现,在单核晚期和二核期上述2个基因具有相同的表达模式,但在四分体时期、单核早期、三核期花药中表达模式不一致（P<0.05）,表明TaMYB5-like和TaRVE6之间的互作关系,可能受其他因子干扰,且协同影响小麦花药内源激素平衡,共同参与小麦化学杂交剂SQ-1诱导花粉败育过程。
袁超[9]（2021）在《功能雄性不育茄子差异表达基因分析及SmARF基因的功能鉴定》文中研究指明茄子（Solanum melongena L.）起源于热带,是世界上重要的蔬菜作物之一,在世界各地都有种植,在中国的种植面积和产量都居世界首位。茄子具有很明显的杂种优势,而目前其杂交种的生产仍需人工去雄和授粉。利用雄性不育系作为母本生产杂交种可以简化制种过程,降低成本,提高种子纯度,一直以来备受育种家的重视。然而,与其他蔬菜作物相比,茄子雄性不育的研究尚处于初步阶段。功能雄性不育是植物雄性不育的一种类型,表现为花药不开裂,花粉具有活力。目前,花药不开裂导致茄子败育的分子机理尚不清楚。因此,挖掘优质茄子雄性不育资源并阐明其败育机理可以促进雄性不育系的利用,从而为茄子的杂种优势利用和分子辅助育种提供理论依据。本研究以茄子功能雄性不育系S12（花药不开裂）和可育系F142为试材,选取开花前8天、开花前5天和开花当天的花蕾进行转录组测序,解析功能雄性不育系差异表达基因的主要调控途径,挖掘其花药不开裂相关候选基因。已有研究表明,植物生长素可以通过介导茉莉酸（JA）的合成来调控雄蕊的发育,因此以生长素响应基因SmARF5、SmARF6和SmARF8为研究重点,通过分析ARF基因在生长素信号转导中的作用,探索生长素对茄子花药开裂的调控作用。取得如下主要结果:1.通过对茄子花蕾全长转录组分析,获得circular consensus read 797,945条,其中652,921条全长非嵌合序列。通过对全长非嵌合序列进行聚类得到204,100个一致序列,对一致序列进行polish得到高质量一致序列共198,594个,进一步用二代转录组数据对低质量一致序列进行校正,校正后与高质量一致序列合并进行去冗余分析得到85,211个转录本序列。在这些去冗余后的转录本序列中,共有78,936个序列得到注释;并且共预测得到32,187个SSR、66,135个完整CDS区和6,838个lnc RNA。2.通过对可育系F142和功能雄性不育系S12花蕾发育三个时期（开花前8天、开花前5天和开花当天）的转录本进行比较分析,得到了8,493个差异表达基因（DEGs）。其中,有1,300个基因为两种材料的3个花蕾发育阶段共同的DEGs,分别为557个差异表达上调基因和743个差异表达下调基因。DEGs主要被富集到“内质网中的蛋白质加工”、“氨基酸的生物合成”、“碳代谢”、“嘌呤代谢”,“剪接体”、“氨基糖和核苷酸糖代谢”和“植物激素信号转导”通路。筛选到7个DEGs与花药发育相关;59个DEGs参与到植物激素信号转导;对淀粉和蔗糖代谢通路的DEGs分析发现4个DEGs在雄性不育系花蕾发育中上调表达,3个DEGs在雄性不育系花蕾发育中下调表达;263个转录因子编码基因在功能雄性不育花蕾和可育花蕾中差异表达,其中有56个转录因子是在三个时期共同差异表达。3.克隆得到了生长素响应基因SmARF5、SmARF6和SmARF8。3个ARF蛋白都含有高度保守的结构域。SmARF5只在功能雄性不育茄子花蕾中表达,SmARF6和SmARF8在三个花蕾发育时期的可育系和不育系中的表达无明显差异。但在开花当天的花药中,SmARF6和SmARF8在S12中表达量下调。亚细胞定位发现SmARF5、SmARF6和SmARF8蛋白都定位在细胞核中。自激活检测发现SmARF5、SmARF6和SmARF8都具有转录激活能力,即使截取III、IV结构域的SmARF5-674、SmARF6-674和SmARF8-674依然具有激活活性。4.通过酵母双杂交系统研究发现:SmARF5、SmARF6和SmARF8均可与IAA16和IAA26发生蛋白互作,形成SmARF-Aux/IAA蛋白复合物。对SmARF蛋白功能结构域分析表明,C-端的二聚体结构是ARF-Aux/IAA蛋白复合物形成必需的。同时,发现生长素受体蛋白SmTIR1与SmIAA16和SmIAA26发生相互作用依赖于生长素。并且SmTIR1中的F-box结构域是SmTIR1/AFBs-Aux/IAA蛋白复合物形成所必需的。进一步研究发现,在外加生长素（IAA）的条件下,生长素受体蛋白SmTIR1能够与茉莉酸负调控因子SmTi FY4发生相互作用。5.酵母单杂交实验和双荧光素酶报告系统表明SmARF6和SmARF8可以结合到SmDAD1启动子,而SmARF5不能与SmDAD1启动子结合。推测SmARF6和SmARF8可以通过激活SmDAD1的表达来促进JA的生物合成。6.构建SmARF5基因的过表达载体pCAMBIA-2301G-SmARF5并转化烟草,共获得16株转基因烟草植株。与野生型烟草相比,转基因烟草出现明显的分枝,茎直径增大,叶片提前老化。而转基因烟草的花器官没有发生改变,花药正常开裂并释放有活力的花粉。7.使用由烟草脆裂病毒诱导的TRV-VIGS体系,构建VIGS表达载体,采用注射法侵染茄子F142子叶来沉默SmARF6和SmARF8。侵染植株出现明显病毒斑,且靶基因的表达量明显降低。无论单独注射侵染还是同时注射侵染沉默SmARF6和SmARF8的植株,茄子花药依然开裂。而注射侵染茄子幼小花蕾沉默SmARF6和SmARF8时,单独沉默SmARF6或SmARF8的植株,茄子花药依然正常开裂,而同时沉默SmARF6和SmARF8的植株,茄子花药出现延迟开裂或不开裂。
任梦怡[10]（2021）在《拟南芥温敏雄性核不育系的筛选》文中指出为了满足不断增长的粮食需求,两系法被广泛应用于许多作物。两系育种系统中应用最广泛的雄性不育系表现为温度敏感核不育和光周期敏感核不育。但是,两系水稻制种的安全性可能受到由于厄尔尼诺现象造成的极端天气影响,挖掘和创建更多的光温相关种植资源以及简化育种程序是未来杂交水稻研究的重要方向之一。利用拟南芥作为研究对象,光温敏不育系的育性转化机制获得深入研究,这有助于对植物雄性生殖系统的理解和对作物育种系统的改进。而人为诱变创制突变体可以帮助研究者大规模筛选并获得自然难以获得的遗传材料。本研究通过EMS诱变拟南芥使其产生随机基因突变,诱变株系的自交后代按照育性从有至无以及低温处理恢复突变体育性的程度进行筛选,共获得68个不育株系。其中,对三个雄性不育系进一步研究的扫描电镜结果显示28-2和29-1花粉外壁模式缺失,77-1的花粉外壁模式较为完整。结合半薄树脂切片结果分析,28-2孢粉素的分布异常,29-1绒毡层细胞膨大空泡化且提前降解,77-1绒毡层发育缺陷。对雄性不育或育性降低而低温可以恢复育性的株系进行分析,大部分株系的花粉外壁模式正常,但花粉最终皱缩塌陷;而5-5和1-2具有花粉壁模式缺陷,不能形成正常的网格状结构。本研究对常温完全雄性不育而低温可以恢复育性的8-93突变体进一步研究。扫描电镜结果显示8-93突变体没有明显的花粉壁模式缺陷,半薄树脂切片结果显示在花药发育第九期小孢子逐渐空泡化并降解,而低温处理后大部分小孢子都可以正常发育至成熟花粉。透射切片显示8-93的花粉在花药发育第九期细胞质开始坍缩,第十二期细胞质内出现异常大空泡,第十四期时小孢子严重皱缩。对8-93突变体进行图位克隆,初步将突变基因RVMS893锁定在第5号染色体,高通量测序结果验证了初定位结果。遗传互补结果证明了RVMS893的突变导致了8-93的表型,激光共聚焦观察结果显示RVMS893于花药发育第六至八期定位于表皮层、药室内壁、中间层和绒毡层四层细胞的核中,花药发育第九至十期还定位于小孢子内。据报道,RVMS893编码一个t RNA甲基转移酶,结合以上实验结果推测RVMS893可能通过修饰花药发育过程中某些小孢子发育关键基因的翻译水平来行使功能。对RVMS893基因功能的进一步解析将可以为寻找RNA甲基化修饰与植物雄性生殖发育之间的联系提供新的线索。
二、水稻育性光温调控模式假说——水稻光温敏不育机理的探讨（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、水稻育性光温调控模式假说——水稻光温敏不育机理的探讨（论文提纲范文）
（1）LncRNA介导的小麦光温敏雄性不育机理初探（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光温敏雄性不育的研究进展 |
| 1.1.1 植物雄性不育研究进展 |
| 1.1.2 小麦光温敏雄性不育研究进展 |
| 1.1.3 光/温对雄性不育的调控 |
| 1.1.4 非编码RNA对雄性不育的调控 |
| 1.2 LncRNA的研究进展 |
| 1.2.1 LncRNA的概述 |
| 1.2.2 LncRNA在转录调控中的作用机制 |
| 1.2.3 LncRNA表观遗传学水平的基因调控表达 |
| 1.2.4 LncRNA参与转录后基因调控 |
| 1.3 LncRNA在植物中的研究进展 |
| 1.3.1 模式植物和其他植物中lncRNA的研究 |
| 1.3.2 小麦中的lncRNA的研究 |
| 1.4 本试验的研究目的及研究内容 |
| 1.5 本研究技术路线 |
| 第二章 小麦光温敏雄性不育相关的LncRNA的筛选 |
| 2.1 试验材料和方法 |
| 2.1.1 供试材料 |
| 2.1.2 处理方法与取样时期 |
| 2.1.3 花药总RNA提取 |
| 2.1.4 RNA文库构建 |
| 2.1.5 LncRNA的鉴定及分析 |
| 2.1.5.1 LncRNA的鉴定 |
| 2.1.5.2 LncRNA靶基因预测 |
| 2.1.5.3 LncRNA靶基因GO分析 |
| 2.2 结果与分析 |
| 2.2.1 花粉碘染统计 |
| 2.2.2 LncRNA的鉴定 |
| 2.2.3 差异表达lncRNA分析 |
| 2.2.4 差异表达的lncRNA靶基因GO富集分析 |
| 2.2.5 差异表达的lncRNA靶基因KEGG通路分析 |
| 2.2.6 差异表达的lncRNA与 mRNA互作分析 |
| 2.3 讨论 |
| 第三章 小麦LncRNA27195 及其靶基因TARTS的表达分析 |
| 3.1 试验材料 |
| 3.2 试验方法 |
| 3.2.1 LncRNA27195 基因及TaRTS基因的克隆 |
| 3.2.2 TaRTS基因生物信息学分析 |
| 3.2.3 TaRTS基因亚细胞定位 |
| 3.2.4 表达模式分析 |
| 3.2.4.1 组织特异性分析 |
| 3.2.4.2 不同育性环境对基因表达模式影响分析 |
| 3.2.4.3 不同光温对基因表达模式影响分析 |
| 3.2.4.4 茉莉酸甲酯对基因表达模式调控分析 |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.3.1 LncRNA27195及TaRTS基因的克隆 |
| 3.3.2 TaRTS基因的蛋白质结构分析 |
| 3.3.3 TaRTS基因编码蛋白的系统发育分析 |
| 3.3.4 TaRTS基因启动子元件分析 |
| 3.3.5 LncRNA27195及TaRTS组织特异性分析 |
| 3.3.6 LncRNA27195及TaRTS不同花药发育时期表达分析 |
| 3.3.7 LncRNA27195及TaRTS在不同光温处理下的表达模式分析 |
| 3.3.8 LncRNA27195 及 TaRTS在 MeJA及 SA处理下的表达模式分析 |
| 3.4 讨论 |
| 第四章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
（2）全基因背景分子选择改良水稻光温敏核不育系丰39S的病虫抗性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩略词表 |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 水稻光温敏核不育系的研究进展 |
| 1.2.1 水稻光温敏不育系的发现与育性转换特性研究 |
| 1.2.2 水稻光温敏核不育系不育基因的定位与克隆 |
| 1.2.3 水稻光温敏雄性不育基因的分子机理研究 |
| 1.2.3.1 水稻光敏不育基因克隆与调控机理 |
| 1.2.3.2 水稻温敏不育基因的克隆与调控机理 |
| 1.2.4 其他类型的光温敏不育基因的分子机制 |
| 1.3 水稻稻瘟病研究进展 |
| 1.3.1 稻瘟病菌的生理小种鉴别体系的建立 |
| 1.3.2 水稻稻瘟病抗性基因的研究进展 |
| 1.4 水稻白叶枯病研究进展 |
| 1.4.1 白叶枯病发生的基本概况 |
| 1.4.2 水稻白叶枯病抗性基因的研究进展 |
| 1.5 水稻褐飞虱的研究进展 |
| 1.5.1 褐飞虱的生物型研究 |
| 1.5.2 水稻抗褐飞虱基因的研究进展 |
| 1.5.2.1 褐飞虱抗性资源概况与抗性基因的定位和克隆 |
| 1.5.2.2 褐飞虱抗性基因的功能及分子机制研究 |
| 1.6 水稻抗病虫基因聚合育种的研究进展 |
| 1.6.1 同类抗性基因的聚合育种研究 |
| 1.6.2 不同类抗性基因的聚合育种研究 |
| 1.7 全基因组选择策略及其在水稻遗传改良中的应用 |
| 1.7.1 全基因组背景分子选择策略 |
| 1.7.2 全基因组背景选择在水稻育种中的应用 |
| 1.8 本研究的目的与意义 |
| 第二章 分子标记选择改良丰39S的稻瘟病抗性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验材料与方法 |
| 2.2.1 供试水稻材料 |
| 2.2.2 回交和分子标记选择的技术路线 |
| 2.2.3 用于目标基因和背景选择的分子标记 |
| 2.2.4 DNA提取、PCR扩增和检测 |
| 2.2.5 稻瘟病抗性鉴定 |
| 2.2.6 人工气候箱育性转换特性鉴定 |
| 2.2.7 武汉自然条件下的花粉育性动态观察 |
| 2.2.8 生育特性观察、主要农艺性状考察和稻米品质分析 |
| 2.2.9 开花习性观察 |
| 2.2.10 组合测配及杂交组合的优势鉴定 |
| 2.2.11 数据分析与计算 |
| 2.3 结果与分析 |
| 2.3.1 受体亲本丰39S与供体亲本华1201S的遗传背景多态性分析 |
| 2.3.2 抗稻瘟病新不育系株系的选育过程 |
| 2.3.3 稻瘟病抗性鉴定结果 |
| 2.3.3.1 新不育系株系的稻瘟病自然诱发鉴定结果 |
| 2.3.3.2 新不育系株系所配杂交组合的稻瘟病自然诱发鉴定结果 |
| 2.3.3.3 新不育系株系和所配杂交组合的稻瘟病人工接种鉴定结果 |
| 2.3.4 新不育系株系的育性转换特性鉴定结果 |
| 2.3.4.1 人工气候箱不同温度处理条件下的育性表现 |
| 2.3.4.2 武汉田间自然条件下的育性表现 |
| 2.3.5 新不育系株系的主要农艺性状和稻米品质表现 |
| 2.3.6 新不育系株系所配杂交组合的产量及主要农艺性状表现 |
| 2.3.6.1 改良不育系所配杂交组合在海南的产量及主要农艺性状表现 |
| 2.3.6.2 改良不育系所配杂交组合在湖北5 个试验点的产量及主要农艺性状表现 |
| 2.3.7 新不育系株系所配杂交组合的稻米品质表现 |
| 2.3.7.1 改良不育系所配杂交组合在海南的稻米品质表现 |
| 2.3.7.2 改良不育系所配杂交组合在湖北5 个试验点的综合稻米品质表现 |
| 2.4 讨论 |
| 2.4.1 背景选择能显着提高回交育种的选择效率 |
| 2.4.2 育种芯片能有效用于背景分析和指导定向改良 |
| 2.4.3 新不育系及其所配组合的应用前景探讨 |
| 第三章 全基因组背景分子选择改良丰39S的稻瘟病、白叶枯病及褐飞虱抗性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验材料与方法 |
| 3.2.1 试验水稻材料 |
| 3.2.2 供试的水稻白叶枯病菌株 |
| 3.2.3 供试的褐飞虱来源 |
| 3.2.4 目标基因的正向及负向选择标记的筛选 |
| 3.2.5 用于遗传背景选择的SNP育种芯片 |
| 3.2.6 单基因系创建和基因聚合的技术路线 |
| 3.2.7 白叶枯病抗性鉴定 |
| 3.2.8 褐飞虱抗性鉴定 |
| 3.2.8.1 苗期抗性鉴定 |
| 3.2.8.2 成株期抗性鉴定 |
| 3.2.9 一般配合力分析 |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.3.1 目标抗性基因的正向选择和负向选择标记的筛选 |
| 3.3.2 用于单基因系创建的背景选择的SSR标记筛选 |
| 3.3.3 基于SNP育种芯片的亲本间多态性分析 |
| 3.3.4 Pi2 单基因导入系的创建 |
| 3.3.5 Xa7 单基因导入系的创建 |
| 3.3.6 Xa23、Bph14和Bph15 单基因导入系的创建 |
| 3.3.7 多基因聚合系的创建 |
| 3.3.8 基于重测序的遗传背景分析 |
| 3.3.9 创建的导入系及其所配组合抗性鉴定结果 |
| 3.3.9.1 稻瘟病抗性鉴定结果 |
| 3.3.9.2 白叶枯病抗性鉴定结果 |
| 3.3.9.3 褐飞虱抗性结果 |
| 3.3.10 创建的导入系的育性转换特性鉴定结果 |
| 3.3.11 创建的导入系的主要农艺性状表现 |
| 3.3.12 创建的导入系的稻米品质分析结果 |
| 3.3.13 多基因聚合系所配杂交组合的产量、主要农艺性状和稻米品质表现 |
| 3.4 讨论 |
| 3.4.1 全基因组背景分子选择技术是实现精准育种的有效方法 |
| 3.4.2 基于SNP育种芯片的背景检测能实现目标基因的高效导入 |
| 3.4.3 水稻光温敏核不育系改良策略的若干探讨 |
| 3.4.4 导入的抗性基因对主要农艺性状的影响 |
| 3.4.5 多基因聚合株系的应用前景 |
| 全文总结 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录1 人工气候箱育性鉴定的光温参数设置条件 |
| 附录2 2017-2020 年稻瘟病人工接种抗性鉴定结果 |
| 附录3 Xa23、Bph14和Bph15 单基因导入系的具体创建过程 |
| 作者简介 |
| 在读期间的研究成果 |
| 致谢 |
（3）水稻低温敏核不育基因rtms6和rtms10介导的杂合雄性不育遗传规律研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 文献综述 |
| 1 杂交水稻育种技术 |
| 1.1 基于细胞质不育的三系杂交水稻系统 |
| 1.1.1 水稻细胞质不育系的发现与类型 |
| 1.1.2 CMS不育与育性恢复的分子机理 |
| 1.2 基于水稻光温敏核不育的两系杂交水稻系统 |
| 1.2.1 水稻光温敏核不育的类型 |
| 1.2.2 光温敏核不育基因的遗传定位与克隆 |
| 1.2.3 光温敏核不育的分子遗传机制 |
| 2 水稻杂种不育 |
| 2.1 水稻杂种雄性不育基因的克隆及其机理 |
| 2.2 水稻杂种雌性不育基因的克隆及其机理 |
| 3 本研究的目的和意义 |
| 第二章 雁农S低温敏核不育基因的遗传分析、精细定位与克隆 |
| 引言 |
| 1 材料与方法 |
| 1.1 试验材料 |
| 1.2 主要试剂 |
| 1.3 主要仪器 |
| 1.4 试验方法 |
| 1.4.1 F_2分离群体构建与种植 |
| 1.4.2 花粉I_2-KI染色镜检 |
| 1.4.3 水稻DNA提取 |
| 1.4.4 SSR标记PCR扩增 |
| 1.4.5 聚丙烯酰胺凝胶(PAGE)电泳 |
| 1.4.6 琼脂糖凝胶电泳 |
| 1.4.7 BSA法遗传连锁作图 |
| 1.4.8 近等基因系分离群体构建 |
| 1.4.9 目标基因精细定位 |
| 1.4.10 小穗总RNA提取与转录组测序 |
| 1.4.11 rtms6候选基因预测、克隆与互补载体构建 |
| 1.4.12 遗传互补验证 |
| 2 结果 |
| 2.1 YnS低温敏雄性不育性状的表型分析 |
| 2.2 YnS低温敏核不育性状的遗传分析与初步定位 |
| 2.3 rtms6和rtms10的精细定位与候选基因预测 |
| 2.4 rtms6的克隆与互补验证 |
| 2.5 rtms10的精细定位与候选基因预测 |
| 2.6 低温敏不育性状的细胞学分析 |
| 3 讨论 |
| 第三章 低温敏不育基因rtms6和rtms10介导的水稻杂合雄性不育的遗传分析 |
| 1 材料与方法 |
| 1.1 试验材料 |
| 1.2 主要试剂 |
| 1.3 主要仪器 |
| 1.4 试验方法 |
| 1.4.1 材料种植 |
| 1.4.2 人工气候室处理试验 |
| 1.4.3 回交群体构建 |
| 1.4.4 DNA提取与PCR扩增 |
| 1.4.5 花粉离体萌发试验 |
| 1.4.6 花粉体内萌发试验 |
| 2 结果与分析 |
| 2.1 HMS的表型观察与分析 |
| 2.2 HMS的遗传分析 |
| 3 讨论 |
| 第四章 水稻杂合雄性核不育系的分子选育及其配组分析 |
| 1 材料与方法 |
| 1.1 试验材料 |
| 1.2 主要试剂和主要仪器 |
| 1.3 试验方法 |
| 1.3.1 1892F背景反温敏不育系1892RS(reverse TMS, RS)及杂合雄性不育系1892HS(heterozygous male sterile line, HS)的构建 |
| 1.3.2 杂合雄性不育系1892HS的测配 |
| 1.3.3 材料种植 |
| 1.3.4 rtms10~(1892F)等位型连锁标记开发 |
| 1.3.5 DNA提取、PCR扩增及电泳分析 |
| 1.3.6 表型观察与主要农艺性状考察 |
| 1.3.7 直链淀粉含量(AAC值)和胶稠度(GC值)测定 |
| 2 结果与分析 |
| 2.1 rtms10~(1892F)等位型连锁标记开发 |
| 2.2 反温敏核不育系1892RS及杂合不育系1892HS的选育 |
| 2.3 1892HS的配组分析 |
| 3 讨论 |
| 第五章 全文结论和展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者简介 |
（4）利用CRISPR/Cas9基因编辑系统创制水稻温敏雄性核不育系（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略表 |
| 1 前言 |
| 1.1 杂交水稻及光(温)敏不育系概述 |
| 1.1.1 杂交水稻的重要意义 |
| 1.1.2 杂交水稻的研究进展 |
| 1.1.3 水稻温敏雄性核不育基因tms5的定位与分子机理研究进展 |
| 1.1.4 影响水稻光温敏雄性不育基因表达的主要因素 |
| 1.1.5 水稻光(温)敏雄性不育性改良研究的意义 |
| 1.2 基因组编辑技术的研究进展 |
| 1.2.1 基因组编辑技术原理 |
| 1.2.2 基因编辑技术发展进程中的三种类别 |
| 1.2.3 CRISPR/Cas系统的发现 |
| 1.2.4 CRISPR/Cas系统的结构 |
| 1.2.5 CRISPR/Cas系统的分类 |
| 1.2.6 细菌CRISPR/Cas系统的免疫作用机制 |
| 1.2.7 CRISPR/Cas9基因组编辑技术及其在水稻分子育种上的应用 |
| 1.3 研究内容、目的意义和技术路线 |
| 1.3.1 研究内容和目的意义 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 研究材料与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 水稻材料 |
| 2.1.2 质粒和菌种 |
| 2.1.3 载体 |
| 2.2 研究所需的试剂、仪器及培养基配方 |
| 2.2.1 实验主要仪器 |
| 2.2.2 实验主要试剂 |
| 2.2.3 主要试剂与培养基配方 |
| 2.3 研究方法 |
| 2.3.1 相关生物学实验步骤 |
| 2.3.2 CRISPR/Cas9双靶点载体构建 |
| 2.3.3 连接产物的转化(热激法) |
| 2.3.4 阳性克隆鉴定 |
| 2.3.5 利用农杆菌介导水稻遗传转化 |
| 2.3.6 T_0代转基因阳性水稻植株检测 |
| 2.3.7 T_0代转基因阳性水稻植株靶位点突变检测 |
| 2.3.8 水稻T_1代T-DNA-free突变株鉴定 |
| 2.3.9 tms5编辑TGMS系的育性鉴定 |
| 2.3.10 T_1代突变株系与野生型(WT)的主要农艺性状表现 |
| 2.3.11 T_1代tms5编辑TGMS系GXU41-5与野生型(WT)的米质分析 |
| 3 结果分析 |
| 3.1 靶位点验证 |
| 3.2 CRISPR/CAS9-TMS5双靶点表达载体构建 |
| 3.3 水稻材料的遗传转化 |
| 3.4 获得T_0代转基因阳性水稻植株 |
| 3.5 靶点突变类型及突变效率 |
| 3.6 T_1代T-DNA-FREE植株的获得 |
| 3.7 TMS5编辑TGMS系的育性转换特性 |
| 3.8 T_1代TMS5编辑TGMS系与野生型(WT)的主要农艺性状表现 |
| 3.9 T_1代TMS5编辑TGMS系与野生型(WT)的米质性状表现 |
| 4 讨论与结论 |
| 4.1 讨论 |
| 4.1.1 关于CRISPR/Cas9基因编辑技术的编辑效率、突变特点和遗传特性 |
| 4.1.2 关于CRISPR/Cas9基因编辑技术的脱靶效应 |
| 4.1.3 关于tms5编辑TGMS系的育性转换特性 |
| 4.1.4 关于tms5编辑TGMS系的农艺和品质性状分析 |
| 4.2 结论 |
| 4.3 创新点 |
| 4.4 问题与展望 |
| 4.4.1 关于CRISPR/Cas9基因编辑技术脱靶效应的展望 |
| 4.4.2 关于tms5编辑TGMS系后续研究的展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
| 攻读学位期间所发表的论文情况 |
（5）培矮64S的育性温度反应差异DNA甲基化位点分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 前言 |
| 1.1 光温敏核不育水稻与两系法杂交稻应用 |
| 1.2 两系杂交稻生产应用中存在的问题 |
| 1.2.1 两系杂交水稻的安全应用策略 |
| 1.2.2 不育系的不育临界温度稳定性 |
| 1.3 光温敏核不育系培矮64S |
| 1.4 DNA甲基化简介与光温敏核不育水稻育性转换相关进展 |
| 1.4.1 DNA甲基化概述 |
| 1.4.2 DNA甲基化与光温敏雄性核不育水稻不育基因 |
| 1.4.3 DNA甲基化水平的影响因素 |
| 1.4.4 DNA甲基化对植物基因表达水平的调节作用 |
| 1.4.5 DNA去甲基化 |
| 1.4.6 DNA甲基化抑制剂 |
| 1.4.7 5-Aza对植物生长发育的调节作用 |
| 1.4.8 5-Aza对植物逆境胁迫的应答 |
| 1.4.9 5-Aza对植物育性的调控 |
| 1.5 全基因组DNA甲基化分析 |
| 1.5.1 DNA甲基化测序技术的简介 |
| 1.5.2 WGBS技术与全基因组DNA甲基化图谱分析 |
| 1.6 本研究的目的与意义 |
| 2 材料与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 技术路线 |
| 2.3 不育材料种植 |
| 2.4 不育材料处理 |
| 2.4.1 光温处理 |
| 2.4.2 甲基化抑制剂5-Aza喷施处理 |
| 2.5 幼穗取样方法 |
| 2.6 不育材料花粉育性鉴定 |
| 2.7 总RNA的提取 |
| 2.8 全基因组甲基化文库建立以测序分析 |
| 2.8.1 WGBS文库构建 |
| 2.8.2 文库质检 |
| 2.8.3 甲基化测序结果分析 |
| 2.9 反转录及产物PCR检测 |
| 3 结果与分析 |
| 3.1 5-Aza和温度处理下的花粉鉴定 |
| 3.2 PA2364S和PA2864S全基因组甲基化测序分析 |
| 3.2.1 WGBS测序结果的基本分析 |
| 3.2.2 甲基化序列类型比例统计 |
| 3.2.3 差异甲基化区域(DMRs)中差异甲基化基因在KEGG通路富集 |
| 3.3 差异甲基化基因的表达分析 |
| 3.3.1 响应温度差异的甲基化基因表达分析 |
| 3.3.2 响应品种之间差异的差异甲基化基因 |
| 3.3.3 响应甲基化抑制剂5-Aza处理的差异甲基化基因 |
| 3.4 差异甲基化基因的DNA甲基化水平 |
| 4 讨论 |
| 4.1 温度与DNA甲基化 |
| 4.2 DNA甲基化与花粉育性 |
| 4.3 活性氧与花粉育性 |
| 4.4 存在的问题与建议 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）小麦K-TCMS育性转换相关基因的鉴定及lncRNA MSTRG.224114调控其育性转换的功能解析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 植物温敏雄性不育及其研究进展 |
| 1.1.1 植物雄性不育类型 |
| 1.1.2 植物温敏雄性不育的原因 |
| 1.1.3 植物温敏雄性不育相关基因的研究进展 |
| 1.2 与雄蕊发育相关的基因家族研究进展 |
| 1.2.1 HSF基因家族与植物雄性不育 |
| 1.2.2 PG基因家族与植物雄性不育 |
| 1.2.3 INV基因家族与植物雄性不育 |
| 1.3 植物非编码基因与育性调控 |
| 1.3.1 lncRNA的特征和分类 |
| 1.3.2 lncRNA的作用模式 |
| 1.3.3 植物miRNA的生物合成 |
| 1.3.4 miRNA的作用机制 |
| 1.3.5 植物lncRNA和 miRNA参与雄性育性调控的研究进展 |
| 1.4 植物miRNA408 与雄性育性调控 |
| 1.4.1 植物miR408 的研究基础 |
| 1.4.2 植物miR408 在育性调控方面的研究进展 |
| 1.5 本研究的目的意义和技术路线 |
| 1.5.1 目的意义 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 第二章 基因家族系统分析鉴定KTM3315A育性转换相关候选基因 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 试验方法 |
| 2.2.1 全基因组鉴定小麦HSF、PG、INV家族成员 |
| 2.2.2 小麦HSF、PG、INV三家族的系统发育分析 |
| 2.2.3 基因家族的重复事件分析 |
| 2.2.4 基因结构和氨基酸保守结构域鉴定 |
| 2.2.5 启动子顺式作用元件识别、基因GO功能注释、蛋白互作网络分析 |
| 2.2.6 小麦HSF、PG、INV三家族成员的RNA-seq分析 |
| 2.2.7 穗特异性基因的荧光定量PCR验证 |
| 2.3 结果与分析 |
| 2.3.1 小麦HSF基因家族的系统分析 |
| 2.3.2 小麦PG基因家族的系统分析 |
| 2.3.3 小麦INV基因家族的系统分析 |
| 2.3.4 小麦HSF、PG和 INV基因家族中育性相关基因的鉴定 |
| 2.4 讨论与结论 |
| 2.4.1 小麦HSF、PG、INV基因家族的扩张与全基因组复制密切相关 |
| 2.4.2 串联重复揭示PG和INV基因的非剂量敏感特征 |
| 2.4.3 TaHsf A2 可能通过调节HSP70 的表达影响小麦花药发育 |
| 2.4.4 四个TaPG可能参与小麦花药发育的三个关键过程 |
| 2.4.5 TaCWINV受温度调控通过影响绒毡层功能 |
| 第三章 lncRNA-seq揭示KTM3315A育性转换相关候选lncRNA |
| 3.1 试验材料 |
| 3.2 试验方法 |
| 3.2.1 RNA的提取、检测和文库构建及测序 |
| 3.2.2 原始数据的质控和过滤 |
| 3.2.3 测序数据的比对和组装 |
| 3.2.4 转录本的定量和差异表达分析 |
| 3.2.5 鉴定lncRNA |
| 3.2.6 预测lncRNA靶基因 |
| 3.2.7 差异表达lncRNA靶基因的功能注释和富集分析 |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.3.1 KTM3315A中 lncRNA的全局鉴定 |
| 3.3.2 差异表达lncRNA的鉴定 |
| 3.3.3 差异表达lncRNA的功能预测 |
| 3.3.4 雄性育性相关候选基因的互作lncRNA鉴定 |
| 3.4 结论与讨论 |
| 3.4.1 lncRNA的分类是功能研究的基础 |
| 3.4.2 KEGG通路的富集有助于推测lncRNA的功能 |
| 3.4.3 lncRNA MSTRG.224114 具有多个trans靶基因 |
| 第四章 lncRNA MSTRG.224114和TaCWINV53对KTM3315A育性调控的功能验证 |
| 4.1 试验材料 |
| 4.1.1 植物材料 |
| 4.1.2 试剂 |
| 4.2 试验方法 |
| 4.2.1 目的基因克隆和分析 |
| 4.2.2 大麦条纹花叶病毒侵染小麦 |
| 4.2.3 目的蛋白的GFP亚细胞定位 |
| 4.2.4 基因的启动子分析和GUS组织定位 |
| 4.2.5 lncRNA的结构分析 |
| 4.2.6 lncRNA的显色原位杂交 |
| 4.2.7 目的基因的功能验证 |
| 4.3 结果与分析 |
| 4.3.1 MSTRG.224114和TaCWINV53 的克隆 |
| 4.3.2 MSTRG.224114 的结构分析 |
| 4.3.3 MSTRG.224114在KTM3315A花药中的表达位置分析 |
| 4.3.4 TaCWINV53 的亚细胞定位 |
| 4.3.5 TaCWINV53 的组织定位和启动子分析 |
| 4.3.6 TaCWINV53和MSTRG.224114 的功能验证 |
| 4.4 讨论与结论 |
| 4.4.1 MSTRG.224114 可能是Ta CWINV53 的转录增强子 |
| 4.4.2 TaCWINV53 可能响应光照、温度和干旱胁迫 |
| 4.4.3 BSMV:TaCWINV53和BSMV:MSTRG.224114 通过干扰绒毡层功能影响花药育性 |
| 第五章 TaCWINV53 通过抑制tae-miR408 调控KTM3315A雄性育性的功能解析 |
| 5.1 试验材料 |
| 5.2 材料与方法 |
| 5.2.1 预测互作miRNA |
| 5.2.2 候选miRNA的表达量分析 |
| 5.2.3 候选miRNA的过表达功能验证 |
| 5.2.4 miRNA与 mRNA的互作鉴定 |
| 5.3 结果与分析 |
| 5.3.1 TaCWINV53 的互作miRNA预测 |
| 5.3.2 tae-miR408 的前体序列克隆 |
| 5.3.3 tae-miR408 的过表达功能验证 |
| 5.3.4 TaCWINV53与tae-miR408 的互作验证 |
| 5.3.5 tae-miR408 的靶基因鉴定和分析 |
| 5.3.6 MSTRG.224114 联合多分子调控KTM3315A雄性育性的机制模型构建 |
| 5.4 讨论与结论 |
| 5.4.1 tae-miR408 的过表达依赖于Dicer酶的识别剪切 |
| 5.4.2 TaCWINV53和tae-miR408 存在双向调控 |
| 5.4.3 蓝铜蛋白的下调导致BSMV:MSTRG.224114 花粉内壁异常 |
| 第六章 结论与创新点 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 略缩词 |
| 致谢 |
| 个人简介 |
（7）YS型小麦雄性不育系细胞质基因组分析及雄性不育候选基因鉴定（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 杂种优势的研究与利用概况 |
| 1.3 植物雄性不育概况 |
| 1.3.1 小麦细胞核雄性不育(GMS) |
| 1.3.2 小麦质核互作雄性不育(CMS) |
| 1.3.3 小麦温敏型雄性不育(TSMS) |
| 1.4 植物雄性不育机制研究 |
| 1.4.1 叶绿体与雄性不育 |
| 1.4.2 线粒体与雄性不育 |
| 1.5 细胞质基因组研究 |
| 1.5.1 叶绿体基因组研究进展 |
| 1.5.2 线粒体基因组研究进展 |
| 1.5.3 RNA编辑(RNA editing)研究进展 |
| 1.5.4 病毒诱导的基因沉默在植物中的应用 |
| 1.6 本研究的目的与意义 |
| 第二章 K519A、519B和YS3038 的叶绿体基因组分析 |
| 2.1 材料与方法 |
| 2.1.1 材料种植与取材 |
| 2.1.2 小麦总DNA的提取 |
| 2.1.3 测序拼接和分析 |
| 2.2 结果与分析 |
| 2.2.1 K519A、519B、YS3038 叶绿体基因组测序和基本特征 |
| 2.2.2 叶绿体基因组SSR分析 |
| 2.2.3 叶绿体基因组长重复片段分析 |
| 2.2.4 中国春、K519A、519B和YS3038 之间蛋白编码基因比对 |
| 2.2.5 一代测序验证非同义突变位点 |
| 2.2.6 K519A和519B的系统发育分析 |
| 2.3 讨论 |
| 2.3.1 叶绿体基因组研究和基于叶绿体的系统发育分析 |
| 2.3.2 不同品系的叶绿体基因组之间多态性分析 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 K519A、519B和YS3038 的线粒体基因组分析 |
| 3.1 材料与方法 |
| 3.1.1 试验材料 |
| 3.1.2 试验方法 |
| 3.1.3 测序拼接和分析 |
| 3.1.4 线粒体基因比对分析和非同义突变位点的验证 |
| 3.1.5 线粒体基因组共线性比较分析 |
| 3.2 结果与分析 |
| 3.2.1 K519A、519B、YS3038 线粒体基因组测序和基本特征 |
| 3.2.2 线粒体蛋白质编码基因的比对和分析 |
| 3.2.3 线粒体基因组开放阅读框的比对 |
| 3.2.4 线粒体差异基因非同义突变位点的测序验证 |
| 3.2.5 不同品种小麦线粒体基因组的共线性关系分析 |
| 3.3 讨论 |
| 3.3.1 小麦线粒体基因组的结构多样性和基因功能异常 |
| 3.3.2 线粒体基因重组与CMS |
| 3.4 小结 |
| 第四章 细胞质雄性不育候选基因功能验证 |
| 4.1 材料与方法 |
| 4.1.1 试验材料 |
| 4.1.2 试验方法 |
| 4.2 结果与分析 |
| 4.2.1 K519A与519B叶绿体差异基因的表达分析 |
| 4.2.2 K519A、519B、YS3038 线粒体差异基因的表达分析 |
| 4.2.3 BSMV-VIGS沉默候选基因 |
| 4.3 讨论 |
| 4.3.1 叶绿体基因表达与雄性不育的关系 |
| 4.3.2 线粒体基因表达与雄性不育的关系 |
| 第五章 结论 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）小麦生理型雄性不育激素代谢通路差异基因挖掘及TaRVE6及功能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 小麦雄性不育系研究进展 |
| 1.1.1 小麦细胞核雄性不育系 |
| 1.1.2 小麦细胞质雄性不育系 |
| 1.1.3 小麦光温敏雄性不育系研究现状 |
| 1.1.4 化学杂交剂诱导小麦雄性不育研究现状 |
| 1.2 RVE转录因子的研究概况 |
| 1.2.1 RVE调控植物生长发育 |
| 1.2.2 RVE调控种子的萌发 |
| 1.2.3 RVE参与植物的逆境胁迫 |
| 1.3 本研究的目的与意义 |
| 1.4 技术路线 |
| 第二章 SQ-1 诱导的小麦生理型雄性不育系及其对照可育系花药RNA-seq分析 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.1.1 植物材料 |
| 2.1.2 试验试剂 |
| 2.2 试验方法 |
| 2.2.1 RNA的提取与纯化 |
| 2.2.2 RNA文库构建与测序 |
| 2.2.3 数据质量控制以及序列对比 |
| 2.2.4 差异基因的功能注释 |
| 2.3 结果与分析 |
| 2.3.1 转录组数据质量检测 |
| 2.3.2 基因表达水平分析 |
| 2.3.3 差异基因的功能分析 |
| 2.4 讨论 |
| 2.4.1 差异基因调控通路与作物雄性不育的关系 |
| 2.4.2 植物内源激素与作物雄性不育 |
| 第三章 小麦生理型雄性不育系花药内源JA与ABA含量测定及其代谢通路差异基因表达分析 |
| 3.1 试验材料 |
| 3.1.1 植物材料 |
| 3.1.2 试验试剂与仪器 |
| 3.2 试验方法 |
| 3.2.1 JA、ABA信号传导通路基因富集分析 |
| 3.2.2 ABA含量的测定 |
| 3.2.3 JA含量的测定 |
| 3.2.4 ABA与 JA通路相关基因的qRT-PCR表达分析 |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.3.1 JA与ABA通路基因富集 |
| 3.3.2 JA与ABA激素含量测定 |
| 3.3.3 JA与ABA代谢通路关键基因表达模式分析 |
| 3.4 讨论 |
| 3.4.1 ABA信号通路与作物雄性不育的关系 |
| 3.4.2 JA信号通路与作物雄性不育的关系 |
| 第四章 TaRVE6 基因功能研究 |
| 4.1 试验材料 |
| 4.1.1 植物材料 |
| 4.1.2 试验试剂与仪器 |
| 4.2 试验方法 |
| 4.2.1 RNA提取与纯化 |
| 4.2.2 cDNA第一链合成 |
| 4.2.3 目的基因的克隆 |
| 4.2.4 载体构建 |
| 4.2.5 TaRVE6 序列分析 |
| 4.2.6 TaRVE6 表达蛋白亚细胞定位 |
| 4.2.7 TaRVE6 表达模式分析 |
| 4.2.8 TaRVE6 基因拟南芥转化 |
| 4.2.9 转基因拟南芥表型分析 |
| 4.3 结果与分析 |
| 4.3.1 TaRVE6 基因扩增与结构分析 |
| 4.3.2 TaRVE6 基因序列同源比对与进化树分析 |
| 4.3.3 TaRVE6 基因启动子元件分析 |
| 4.3.4 TaRVE6 蛋白亚细胞定位 |
| 4.3.5 TaRVE6 基因表达模式研究 |
| 4.3.6 TaRVE6 转基因拟南芥验证以及表型分析 |
| 4.4 讨论 |
| 第五章 小麦TaRVE6 互作蛋白筛选与表达模式分析 |
| 5.1 试验材料 |
| 5.1.1 植物材料 |
| 5.1.2 试验试剂与仪器 |
| 5.2 试验方法 |
| 5.2.1 TaRVE6 基因诱饵载体构建 |
| 5.2.2 TaRVE6 基因诱饵载体转化 |
| 5.2.3 TaRVE6 蛋白自激活以及毒性检验 |
| 5.2.4 TaRVE6 互作蛋白筛选 |
| 5.2.5 互作蛋白TaMYB-like基因扩增和序列分析 |
| 5.2.6 互作蛋白TaMYB-like回转验证 |
| 5.2.7 互作蛋白TaMYB-like的表达模式分析 |
| 5.3 结果分析 |
| 5.3.1 TaRVE6 诱饵蛋白毒性检验 |
| 5.3.2 BD-TaRVE6 自激活检验 |
| 5.3.3 TaRVE6 互作蛋白筛选 |
| 5.3.4 TaMYB5-like扩增与同源性比对及进化树分析 |
| 5.3.5 互作蛋白TaMYB5-like回转验证 |
| 5.3.6 TaMYB5-like表达模式分析 |
| 5.4 讨论 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
（9）功能雄性不育茄子差异表达基因分析及SmARF基因的功能鉴定（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略词 |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 杂种优势利用和植物雄性不育 |
| 1.1.1 杂种优势 |
| 1.1.2 植物雄性不育的分类 |
| 1.1.3 功能雄性不育茄子 |
| 1.2 植物花药开裂的研究进展 |
| 1.2.1 花药与花粉发育 |
| 1.2.2 花药开裂过程 |
| 1.2.3 花药开裂相关机理 |
| 1.2.4 植物激素参与花药开裂 |
| 1.3 植物体内生长素代谢的相关研究 |
| 1.3.1 生长素的生物合成 |
| 1.3.2 生长素的信号转导 |
| 1.4 植物ARF基因研究进展 |
| 1.4.1 ARF蛋白家族的结构 |
| 1.4.2 ARF基因的表达调控 |
| 1.4.3 ARF在植物生长发育中的作用 |
| 第2章 引言 |
| 2.1 研究目的与意义 |
| 2.2 技术路线 |
| 第3章 功能雄性不育茄子转录组分析 |
| 3.1 材料与方法 |
| 3.1.1 转录组测序材料 |
| 3.1.2 RNA提取 |
| 3.1.3 转录组测序 |
| 3.1.4 测序数据的生物信息学分析 |
| 3.1.5 差异表达基因的qRT-PCR验证 |
| 3.2 结果与分析 |
| 3.2.1 表型分析 |
| 3.2.2 测序数据与质控 |
| 3.2.3 功能注释 |
| 3.2.4 转录组SSRs分析 |
| 3.2.5 Lnc RNA预测 |
| 3.2.6 差异表达基因统计 |
| 3.2.7 差异表达基因的GO和 KEGG分析 |
| 3.2.8 花药发育相关的DEG分析 |
| 3.2.9 激素信号转导通路的DEG分析 |
| 3.2.10 淀粉和蔗糖代谢通路的DEG分析 |
| 3.2.11 转录因子分析 |
| 3.2.12 qRT-PCR验证 |
| 3.3 讨论 |
| 3.3.1 雄性不育的发生具有相似的代谢途径 |
| 3.3.2 激素信号相关基因在雄性不育中差异表达 |
| 3.3.3 淀粉和蔗糖代谢参与雄性不育发生 |
| 3.3.4 转录因子参与雄性不育发生 |
| 第4章 SmARF基因的功能鉴定 |
| 4.1 实验材料 |
| 4.1.1 植物材料 |
| 4.1.2 实验所用菌株及载体 |
| 4.1.3 试剂和培养基配制 |
| 4.1.4 实验仪器设备 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 茄子花蕾总RNA的提取 |
| 4.2.2 总RNA的浓度、纯度和完整性检测 |
| 4.2.3 茄子第一链c DNA的合成 |
| 4.2.4 SmARF基因的克隆和生物信息学分析 |
| 4.2.5 SmARF蛋白亚细胞定位 |
| 4.2.6 酵母双杂交分析 |
| 4.2.7 Y1H试验 |
| 4.2.8 双荧光素酶试验 |
| 4.2.9 SmARF5 基因转化烟草 |
| 4.2.10 利用VIGS沉默SmARF6和SmARF8 |
| 4.3 结果与分析 |
| 4.3.1 SmARF5、SmARF6和SmARF8 基因的克隆 |
| 4.3.2 SmARF5、SmARF6和SmARF8 基因的生物信息学分析 |
| 4.3.3 SmARF基因的表达特征分析 |
| 4.3.4 茄子SmARF蛋白的亚细胞定位 |
| 4.3.5 蛋白互作基因的克隆及酵母表达载体的构建 |
| 4.3.6 诱饵载体毒性及自激活活性 |
| 4.3.7 茄子SmARF与 Aux/IAA蛋白互作分析 |
| 4.3.8 SmTIR1与SmIAA16和SmIAA26 蛋白互作分析 |
| 4.3.9 SmTIR1与SmJAZ1、SmJAZ3和SmTi FY4 蛋白互作分析 |
| 4.3.10 SmARF5、SmARF6和SmARF8 结合SmDAD1 启动子分析 |
| 4.3.11 转SmARF5 烟草植株的获得及鉴定 |
| 4.3.12 VIGS沉默SmARF6和SmARF8 |
| 4.4 讨论 |
| 4.4.1 SmARF5、SmARF6 和 SmARF8 均可与IAA16和 IAA26 蛋白互作 |
| 4.4.2 SmTIR1与SmIAA16和SmIAA26 蛋白互作依赖于生长素 |
| 4.4.3 生长素和茉莉酸之间存在相互作用 |
| 4.4.4 SmARF5 促进烟草的分枝和茎秆的增粗 |
| 4.4.5 SmARF6和SmARF8 参与调控花药开裂过程 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 在校期间发表的学术论文 |
| 在校期间参加的科研项目 |
（10）拟南芥温敏雄性核不育系的筛选（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 前言 |
| 1.1 EMS诱变技术 |
| 1.1.1 人工诱变选育新品种 |
| 1.1.2 EMS诱变技术的研究进展 |
| 1.2 基因定位 |
| 1.2.1 正向遗传学与图位克隆 |
| 1.2.2 高通量测序技术 |
| 1.3 拟南芥花药发育调控机制研究进展 |
| 1.3.1 花药发育的基本生物学过程 |
| 1.3.2 拟南芥花药发育早期的研究进展 |
| 1.3.3 绒毡层发育调控网络的研究进展 |
| 1.3.4 花粉壁发育关键时期的研究进展 |
| 1.3.5 花药开裂的研究进展 |
| 1.4 光温敏核不育系育性转换分子机制研究进展 |
| 1.4.1 水稻光温敏核不育系研究进展 |
| 1.4.2 拟南芥光温敏核不育系研究进展 |
| 1.5 本课题的研究目的及意义 |
| 2 材料与方法 |
| 2.1 材料 |
| 2.1.1 植物材料 |
| 2.1.2 菌株和质粒 |
| 2.1.3 抗生素类型 |
| 2.1.4 药品、耗材和试剂 |
| 2.1.5 培养基配方 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 实验方法 |
| 2.3.1 拟南芥的种植 |
| 2.3.2 EMS化学诱变 |
| 2.3.3 拟南芥温敏雄性不育突变体的筛选 |
| 2.3.4 半薄切片制作方法 |
| 2.3.5 Alexander染色 |
| 2.3.6 扫描电镜样品制作方法 |
| 2.3.7 透射电镜样品制作方法 |
| 2.3.8 建立F_2遗传群体 |
| 2.3.9 大量植物组织DNA的提取 |
| 2.3.10 高通量测序群体取材 |
| 2.3.11 小量制备质粒DNA方法 |
| 2.3.12 PCR体系 |
| 2.3.13 DNA片段的回收 |
| 2.3.14 载体构建 |
| 2.3.15 农杆菌介导侵染转化拟南芥 |
| 2.3.16 小量植物组织DNA的提取 |
| 3 结果 |
| 3.1 拟南芥温敏雄性不育系的筛选流程 |
| 3.2 拟南芥温敏雄性不育系的筛选结果 |
| 3.3 拟南芥雄性不育系的表型分析 |
| 3.4 拟南芥温敏雄性不育系的表型分析 |
| 3.4.1 拟南芥常温育性降低且低温处理后恢复育性的株系表型分析 |
| 3.4.2 拟南芥常温不育且低温处理后能恢复育性的突变体表型分析 |
| 3.5 拟南芥温敏雄性不育系8-93 的细胞学观察 |
| 3.6 温敏雄性不育系8-93 突变基因的初定位 |
| 3.7 高通量测序定位温敏雄性不育突变体8-93 突变基因 |
| 3.8 RVMS893 的互补验证及蛋白定位 |
| 4 讨论 |
| 4.1 一种高效筛选温敏雄性不育突变体的方法 |
| 4.2 RVMS893 可能通过转录后修饰影响花粉形成 |
| 参考文献 |
| 附录A 实验设计引物及网站软件 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
四、水稻育性光温调控模式假说——水稻光温敏不育机理的探讨（论文参考文献）
- [1]LncRNA介导的小麦光温敏雄性不育机理初探[D]. 王娜. 中国农业科学院, 2021
- [2]全基因背景分子选择改良水稻光温敏核不育系丰39S的病虫抗性[D]. 杨大兵. 华中农业大学, 2021
- [3]水稻低温敏核不育基因rtms6和rtms10介导的杂合雄性不育遗传规律研究[D]. 倪金龙. 安徽农业大学, 2021
- [4]利用CRISPR/Cas9基因编辑系统创制水稻温敏雄性核不育系[D]. 覃玉芬. 广西大学, 2021(12)
- [5]培矮64S的育性温度反应差异DNA甲基化位点分析[D]. 方学良. 华中农业大学, 2021
- [6]小麦K-TCMS育性转换相关基因的鉴定及lncRNA MSTRG.224114调控其育性转换的功能解析[D]. 叶佳丽. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [7]YS型小麦雄性不育系细胞质基因组分析及雄性不育候选基因鉴定[D]. 高宇杰. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [8]小麦生理型雄性不育激素代谢通路差异基因挖掘及TaRVE6及功能研究[D]. 魏霁桐. 西北农林科技大学, 2021
- [9]功能雄性不育茄子差异表达基因分析及SmARF基因的功能鉴定[D]. 袁超. 西南大学, 2021(01)
- [10]拟南芥温敏雄性核不育系的筛选[D]. 任梦怡. 上海师范大学, 2021(07)