摘要
棉花杂种优势十分显著。但目前生产利用的哈克尼西棉细胞质雄性不育系，存在恢复源狭窄、恢复系高温敏感等问题。因此，发掘棉花新型细胞质雄性不育(CMS)种质资源仍然是棉花杂种优势利用必须解决的重大科技问题。 07-113A是本团队从中国农业科学院棉花研究所引进的离核木棉自交后代中发现的不育突变株与其姊妹系饱和回交后选育而成的CMS系，其用于回交的姊妹系即为保持系07-113B，由于该不育系和保持系源于同一品种，为质核同源，可排除不育系和保持系线粒体差异基因发掘过程中因质核异源所致的遗传背景干扰，是发掘棉花CMS关键基因的理想材料。 本研究以CMS系07-113A及其保持系07-113B为材料，比较观察了其小孢子发育特征，分析了活性氧代谢相关指标的差异，并对雄性不育相关基因进行了初步发掘。得出如下主要结果: 1.对不育系和保持系小孢子发育过程的比较观察结果表明，不育系07-113A花药败育开始于小孢子发育的四分体时期，其败育特征表现为绒毡层细胞呈液泡化，在小孢子发育的整个过程中未发生降解。花药超微结构观察发现，不育系绒毡层细胞中线粒体膨胀，内脊模糊。 2.对不育系和保持系活性氧代谢相关指标的测定结果显示，不育系不同发育时期花药的SOD和CAT活性均显著低于保持系;POD活性在不育系中随着小孢子的发育呈上升趋势，而在保持系中呈下降趋势;不育系不同发育时期花药MDA含量显著高于其保持系。 3.对不育系和保持系线粒体主要基因进行RFLP分子标记分析，结果发现，atpA和ccmB在不育系和保持系中存在差异。对差异基因进行Northern blot分析结果显示，atpA和ccmB在不育系和保持系中均检测到一个转录本，且转录本在不育系和保持系之间的大小相同。 4.对差异基因atpA和ccmB的克隆和序列分析结果表明，不育系和保持系的atpA编码序列相同;但与保持系相比，不育系5'端侧翼序列有2个碱基的变异，3'端侧翼序列有4个碱基的变异;而克隆的ccmB基因序列无差异。 5.采用荧光定量的方法，对atpA和ccmB进行表达量分析，结果表明，不育系花药发育的花粉母细胞时期、单核早期以及成熟花粉粒时期，atpA的表达量极显著低于其保持系(P＜0.01)，分别是其保持系的0.70倍、0.65倍和0.44倍;在花药发育的单核早期，不育系中ccmB的相对表达量是保持系的0.40倍，极显著低于保持系的表达水平(P＜0.01)。 6.采用二代Illumina Hi-seq结合三代PacBio测序技术对不育系07-113A和保持系07-113B的线粒体基因组进行测序，结果显示，不育系07-113A的线粒体基因全长为634，041bp，其GC％含量为44.92％;保持系07-113B的线粒体基因全长为677，504bp，其GC％含量为44.95％。并绘制不育系和保持系线粒体完成图谱。 7.采用同源比对预测和De novo预测相结合的方法对07-113A和07-113B线粒体基因组进行基因预测，结果表明:两个材料线粒体基因组中均注释到36个编码基因和6个rRNA;不育系中含有27个tRNA基因，保持系中含有33个tRNA基因。通过对不育系和保持系线粒体基因组进行比对，共找到629个SNPs和37个InDels变异位点。
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