月季加倍雄配子杂交优势的细胞及分子机理研究

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoyawxh
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月季(Rosa chinensis)为蔷薇科(Rosaceae)蔷薇属植物,是我国十大名花之一。现代月季多为四倍体;而‘Y18’为性状优良的二倍体中国古老月季。利用二倍体月季加倍化途径进行杂交获得四倍体现代月季极为普遍,将古老二倍体月季中优良抗性基因引入现代月季基因库,在月季新品种创制中具有巨大潜力。然而加倍雄配子杂交强势机理及打破种间生殖隔离机理尚不清楚。CML25为钙调素类似蛋白(Calmodulin-like proteins),在胞内通过调控Ca2+信号,介导花粉萌发以及花粉管生长过程,可能在调控月季2n雄配子杂交优势中发挥重要作用。本研究主要以二倍体‘Y18’以及其同源四倍体‘Y23’为材料,通过多倍体月季杂交育种试验、荧光显微镜观察花粉在雌蕊内萌发和花粉管的生长、qRT-PCR技术分析CML25基因在不同倍性的‘Y18’花粉中的相对表达量和酵母双杂交试验验证CML25蛋白的互作蛋白,从而为探究CML25介导‘Y18’加倍雄配子杂交优势的分子机理奠定基础。主要获得以下结论:(1)通过SSR分子鉴定证明‘Y18’与四倍体杂交获得的四倍体F1代源于‘Y18’2n雄配子,为真正杂合子。通过人工筛分获得二倍体‘Y18’1n和2n的分离花粉,将分离的花粉授到‘J11’柱头上后,发现分离的1n和2n花粉的萌发率以及花粉管生长速度比混合时授粉均表现出下降趋势,并且2n花粉的花粉管生长速度在16h、20h时均显著高于1n花粉。综上可知,2n花粉表现出竞争优势。(2)qRT-PCR实验结果说明CML25基因在‘Y18’1n和2n单独授粉后16h和20h的表达量均有显著差异,授2n花粉的雌蕊中CML25的表达量显著高于1n花粉的。由此可得,CML25不仅正调控花粉管生长还可能参与调控2n花粉的竞争优势。(3)转录组测序数据经PPI分析,CML25可能和KIN-14E蛋白具有互作关系,但本研究通过酵母双杂交试验并未发现CML25蛋白和KIN-14E蛋白存在互作关系。(4)同源四倍体‘Y23’在与多倍体月季杂交过程中表现出杂交优势。‘Y23’的花粉在‘H12’柱头上的萌发率显著低于‘Y18’,但在花粉管生长速度以及速度增长率上‘Y23’却高于‘Y18’。并且‘Y23’的花粉管在72h已经进入子房,而此时在子房附近未见‘Y18’花粉管。(5)内源激素IAA、GA3、ABA均与月季花粉萌发和花粉管生长有着密切的关系。整体上,‘Y23’授粉的雌蕊中IAA含量整体高于‘Y18’,‘Y23’授粉的雌蕊中ABA的含量基本低于‘Y18’,‘Y23’的GA3含量整体低于‘Y18’。IAA在同源四倍体‘Y23’杂交优势中可能起到促进作用,而ABA和GA3含量积累对‘Y18’的育性可能起到了阻碍作用。
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