《切花小菊花粉敗育的細胞與分子機理研究》是滕年軍為項目負責人，南京農業大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：切花小菊花粉敗育的細胞與分子機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：滕年軍
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
切花菊是世界四大切花之一，根據花序類型可分為切花大菊和切花小菊，其中切花小菊近年來發展迅速，已成為切花市場的重要組成部分。然而，切花小菊開放中大量散粉會降低其觀賞價值和縮短其觀賞壽命，同時也會對花粉過敏者健康造成負面影響。為此，近年來我們開始把培育散粉少和不散粉切花小菊作為一個重要育種目標。經過幾年的努力,取得了一些重要進展，如發現花粉敗育是切花小菊不散粉的一個主要原因，相關結果已在BMC Plant Biology上發表，但花粉敗育機理尚不清楚。為此，本項目將在現有良好研究基礎上，利用細胞生物學技術研究花粉敗育階段及細胞學特徵，再用蛋白質組學及分子生物學等技術研究花粉敗育相關基因類型及其調控花粉敗育的途徑。預期結果將有助於揭示菊花花粉敗育深層機理和豐富植物生殖生物學的基礎理論知識，更為重要的是將為培育散粉少和不散粉切花小菊新品種提供重要理論參考。因此，本研究具有重要的科學意義和套用前景。
結題摘要
在本項目中，我們首先利用細胞生物學技術對花粉敗育切花小菊小孢子發生與花粉發育各個階段進行了研究，發現了四分體小孢子時期是切花小菊花粉敗育的關鍵時期，四分體小孢子敗育伴隨著絨氈層降解。在此基礎上，以切花小菊小孢子四分體敗育前後組織為對材料，開展了蛋白質組學和轉錄組學研究，獲得了大量蛋白質組學和轉錄組學數據。經過生物信息學分析，發現花粉敗育組織中半胱氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶、metacaspase、CmACOS5、CmAMS、CmMS188等胞程式性死亡相關的蛋白或基因的表達量明顯上調。克隆了菊花花粉敗育基因CmACOS5以及其啟動子，對基因表達特性進行了研究，構建了pORE_R4-LAT52::CmACOS5-GFP基因表達載體和pCrispr-CmACOS5/Cas9基因敲除載體，並開展了轉基因研究。此外，我們建立了用於評價切花小菊花粉污染程度的花葯開裂程度評價技術體系。最後，我們還開展了無花粉污染菊花育種研究，獲得了一些無花粉污染菊花新種質。通過本研究，我們發現了四分體是花粉敗育的關鍵階段，花粉敗育與絨氈層降解提前有關，克隆了花粉敗育的關鍵基因，獲得了一些無花粉污染菊花新種質。項目負責人以通訊作者在Plant Molecular Biology等期刊上發表了8篇論文（SCI論文5篇），培養了5名研究生，申請了2項國家發明專利，獲得了1項國家技術發明獎二等獎。因此，本項目研究豐富了菊花花粉敗育的理論知識，為培育無花粉污染菊花、乃至其他無花粉污染花卉(如百合)新品種奠定了重要基礎。
