平邑甜茶無融合生殖發(fā)育與遺傳特性分析及相關(guān)基因的功能鑒定.pdf

1、無融合生殖是發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域的重要科學(xué)問題。與有性種子后代相比，無融合生殖后代的遺傳背景與母本一致，不發(fā)生性狀分離。在水稻和玉米等作物育種中，無融合生殖可以固定雜種優(yōu)勢：在蘋果、柑橘、馬鈴薯和甘薯等無性繁殖植物中，無融合生殖產(chǎn)生無性種子，克服無性繁殖的不便，并能避免長期營養(yǎng)繁殖造成的親本退化。鑒于無融合生殖在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的巨大應(yīng)用潛力，并受到植物學(xué)家和育種學(xué)家的廣泛關(guān)注，對無融合生殖進行相關(guān)研究不僅具有重要的理論價值，而且具有潛在的實踐意義

2、。
　　 本文以兼性無融合生殖的野生蘋果資源平邑甜茶(MalushupehensisRedh.var。pingyiensis)及其有性雜交群體為試材，探討蘋果屬無融合生殖植物的發(fā)育和遺傳特性及其分子機理。主要研究結(jié)果如下：
　　 1.平邑甜茶具有高度單性生殖和2n雌配子形成能力
　　 平邑甜茶胚囊由胚珠體細胞發(fā)育而來，并存在多胚囊現(xiàn)象，屬于無孢子無融合生殖類型。通過連續(xù)3年的調(diào)查統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)平邑甜茶的單性生殖能力平

3、均為94％，2n雌配子形成能力平均為95％，說明平邑甜茶具有高度的單性生殖能力和無融合非減數(shù)分裂能力。
　　 2.平邑甜茶等蘋果屬無融合生殖資源的2n胚囊通過發(fā)育遲滯策略逃避受精
　　 平邑甜茶的2n胚囊能夠正常受精，但由于發(fā)育滯后，當(dāng)其發(fā)育成熟時，柱頭已經(jīng)衰老并失去授粉能力，從而逃避了受精過程，最終通過單性生殖形成無融合生殖種子，我們把這種現(xiàn)象稱之為“FLD”。FLD現(xiàn)象在小金海棠和沙金海棠等其它無融合生殖蘋果資源中也

4、普遍存在，表明胚囊發(fā)育遲滯是蘋果屬無融合生殖過程的關(guān)鍵發(fā)育事件。
　　 3.縮短柱頭壽命提高無融合生殖率
　　 蘋果屬無融合生殖材料大部分進行的是兼性無融合生殖，自然授粉下可形成有性種子，而通過噴施石硫合劑可以縮短柱頭壽命，阻止授粉受精，從而降低雜種率，提高無融合生殖率。
　　 4.無融合非減數(shù)分裂和單性生殖獨立遺傳并共同決定無融合生殖
　　 利用平邑甜茶與舞美的雜交后代對無融合生殖特性進行遺傳分析，結(jié)果

5、表明，2n雌配子形成能力與單性生殖能力不偶聯(lián)，是相互獨立的發(fā)育事件，并且兩者的乘積與無融合生殖率和FLD現(xiàn)象正相關(guān)。所以，平邑甜茶的無融合生殖由單性生殖和2n雌配子形成兩個發(fā)育事件組成，而胚囊發(fā)育遲滯現(xiàn)象是反映無融合生殖能力的關(guān)鍵早期發(fā)育事件。
　　 5.無融合生殖相關(guān)基因的篩選和克隆
　　 平邑甜茶與舞美的雜交后代群體，根據(jù)無融合生殖能力的高低分為高-低無融合非減數(shù)分裂群體和高-低單性生殖群體，這兩組群體的表達譜分析，

6、篩選表達差異的無融合生殖相關(guān)基因。根據(jù)篩選結(jié)果選擇MhFIE和MhMSI1兩個基因，克隆測序后發(fā)現(xiàn)二者均含有WD40保守區(qū)域，GFP融合蛋白分析發(fā)現(xiàn)，它們均定位于細胞核。
　　 6.MhFIE和MhMSI1基因的功能鑒定
　　 為了鑒定MhFIE和MhMSI1基因的生物學(xué)功能，將35S啟動子驅(qū)動的MhFIE和MhMSI1基因分別遺傳轉(zhuǎn)化擬南芥、番茄和蘋果，實現(xiàn)兩個基因在擬南芥和番茄等植物中的異位表達，與對照相比，轉(zhuǎn)基因株