论文题目: TaMS-MADSbox和TaG3BP基因在小麦温敏雄性不育系育性转换中的功能分析
研究生姓名: 周琳?
专业名称: 作物遗传育种
研究生类别: 博士研究生
指导教师: 胡银岗 教授
主席: 吉万全 教授
委员: 马锋旺 教授 张鲁刚 教授 奚亚军 教授 张 猛 教授
秘书: 闵东红 副研究员
答辩时间: 2011年12月3日 8:30
答辩地点: 永利集团二楼会议室
论文摘要: YS型小麦温敏不育系已应用于两系杂交小麦的选育，为了揭示YS型小麦温敏雄性不育育性转换的分子基础，为该类型不育系的安全合理利用提供理论和技术，本研究对小麦TaMS-MADSbox和TaG3BP两个基因在YS型小麦温敏雄性不育系育性转换中的功能进行了较为系统的深入分析，旨在阐明其在该类型小麦温敏不育系育性转换中的作用。本研究选取YS型小麦温敏雄性不育系A3017不育和可育条件下花粉各发育时期的花药和三种K型小麦细胞质雄性不育系及其保持系（K3314A/3314B; KTsp732A/Tsp732B和KTm3314A/Tm3314B）花粉发育单核～二核期的幼穗为主要材料,获得的主要研究结果如下：
1 TaMS-MADSbox基因在育性转换中的功能分析
利用RACE技术在A3017中获得了1,131bp的TaMS-MADSbox的全长cDNA序列。采用real-time Quantitative RT-PCR技术对TaMS-MADSbox基因的表达模式分析结果表明，TaMS- MADSbox在A3017的育性转换关键时期（花粉发育的单核期～二核期）呈上调表达，且在不育条件下的表达量高于同时期可育条件下的表达量。TaMS-MADSbox在三种K型不育系幼穗中的表达量高于在其保持系中的表达量。可育温度条件下，采用BSMV-VIGS技术有效沉默了TaMS-MADSbox基因在A3017的穗部的表达。沉默植株出现部分花药瘦小，不开裂等不育性状，自交结实率减少。表明该基因对小麦雄性不育育性有重要作用。
2 TaG3BP基因在育性转换中的功能分析
采用RACE技术在A3017中获得了TaG3BP的全长cDNA序列。序列分析表明该基因在A3017中存在1,311bp和1,308bp两个拷贝，被命名为TaG3BP1和TaG3BP2，在A3017中扩增获得了TaG3BP1和TaG3BP2的完整基因组序列。采用GenomeWalker技术在A3017中获得了该基因5′ 侧翼814bp的序列。利用设计的引物在上述三种K型不育系及其保持系中也获得了该基因的全长cDNA、基因组DNA及5′ 侧翼序列。序列多重比较分析表明，在所有试验材料中该基因同一拷贝的序列差异较小，存在多个单碱基差异。real-time Quantitative PCR分析结果表明TaG3BP在A3017的育性转换关键时期呈上调表达，且在可育条件下的表达量高于同时期不育条件下的表达量。该基因在三种K型不育系幼穗中的表达量低于在其保持系中的表达量。利用原核表达载体系统成功诱导了TaG3BP编码蛋白的表达，并制备了该蛋白的多克隆抗体Anti-TaG3BP。以Anti-Beta-Actin (Rabbit) (Biosynthesis, Beijing, China)为内参抗体进行Western blot 分析，结果表明TaG3BP在各时期可育花药中的表达量均高于不育花药中的表达量。在可育条件下，采用BSMV-VIGS技术使TaG3BP在A3017的穗部得到了有效沉默。沉默植株出现部分花药瘦小，不开裂等不育性状。自交结实率减少。表明该基因对小麦雄性不育育性有重要作用。
3 小麦穗部BSMV-VIGS技术体系的初步建立
本研究中通过对植株叶片的持续侵染，对在花药中有表达差异的TaMS-MADSbox及TaG3BP基因在可育条件下的YS型小麦温敏雄性不育系A3017中进行了有效的沉默。不仅在叶片部位观察到病毒的表型，而且real-time Quantitative RT-PCR分析表明在花药中该基因有明显的表达降低。初步建立了在小麦穗部特异表达基因功能研究的BSMV-VIGS技术体系。
关键词：小麦；育性转换；TaMS-MADSbox；TaG3BP
