《刺槐雜交結實率低的機理研究》是依託北京林業大學，由李雲擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：刺槐雜交結實率低的機理研究
- 依託單位：北京林業大學
- 項目負責人：李雲
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多年研究發現刺槐雜交中去雄操作造成結實率大幅度降低，他人試驗也證明了同樣的結論，但該難題至今還未攻克，其機理尚未闡明，極大地限制了刺槐乃至蝶形花科其他植物的雜交育種進程。在前期研究中，我們發現去雄會促使花產生大量乙烯並引起脫落酸含量上升，推測去雄雜交使得花發育、授粉受精、子房發育過程中基因調控和蛋白表達發生了變化並引起相關的生理調節物質及其信號傳導系統改變，加速了花的程式性死亡和衰老脫落，進而影響和阻滯了授粉受精以及子房的正常發育進程，導致結實率降低。為探究其機理，將利用氣質聯用法、cDNA-AFLP法、TUNEL和DNA梯度電泳法測定花（全花、子房）發育過程中激素含量、基因表達和細胞程式性死亡的變化情況，利用透射電鏡觀察授粉受精過程中花柱內信號物質（鈣、自由生長素、甲酯化果膠）存在狀態和位置的改變，從而揭示去雄導致雜交結實率低的機理，為提高刺槐乃至其它雌雄同花植物的雜交結實率奠定基礎。
結題摘要
在國家自然基金項目“刺槐雜交結實率低的機理研究”資助下取得新進展。刺槐雌雄蕊同熟，單花花粉量高達28072±879，花粉胚珠比(P/O)高於1000，雌蕊可授期4d，刺槐OCI（雜交指數）為4，即刺槐交配系統為部分自交親和，異交需要傳粉者。利用焦銻酸鈣沉澱法分析刺槐去雄後柱頭和花柱內鈣離子分布對花粉萌發和花粉管生長的誘導作用，去雄影響柱頭和花柱內鈣離子等信號物質存在和分布狀態，對花粉管生長和受精作用產生不利影響。利用氣相色譜儀、氣質聯用儀和紫外分光光度儀測定去雄對刺槐花激素和同化物含量影響，去雄使花中ABA（脫落酸）含量顯著升高，花中乙烯釋放量增加，花中JA（茉莉酸）和還原糖含量明顯下降。利用cDNA-AFLP法分析去雄引起的傷害回響對刺槐花基因表達的影響，去雄回響使與代謝、生長調控、信號傳導、光合作用等相關基因表達量下調，使脅迫回響、促進衰老相關的基因表達量上調，並測序73個基因片段。去雄加速花的衰老脫落，使子房跟隨花冠過早脫落，導致人工雜交坐果率降低。以刺槐不同單株、不同器官為研究材料，利用實時螢光定量PCR技術對前期研究中獲得的刺槐去雄傷害回響基因的cDNA-AFLP差異表達結果進行重複驗證，並對6種刺槐內參基因表達穩定性進行了研究，找到刺槐real-time PCR內參基因，隨機選取8個片段(TDF)進行Real-time PCR的螢光定量驗證與分析，發現驗證結果與cDNA-AFLP的結果一致。以遺傳背景不同的刺槐樣株的不同器官組織為材料，等量混合後進行轉錄組測序和分析，利用所得數據篩選SSR和SNP標記位點，研發刺槐SSR父本鑑定和分析技術。研究刺槐、金葉刺槐、紅花刺槐、四倍體刺槐和香花槐的花粉活力、柱頭可授性、雜交可配性等不同類型刺槐雜交可配性，發現只有刺槐做母本時，與紅花刺槐、金葉刺槐和四倍體刺槐做父本的雜交可獲得雜種和雜種苗。建立刺槐雜交體系進行刺槐控制授粉、自由授粉和混合控制授粉（花粉競爭）試驗體系，綜合利用人工控制授粉、螢光顯微觀察、及SSR父本分析技術，對刺槐開花動態、刺槐有性生殖過程中胚珠（種子）成熟及敗育規律及交配機制進行系統深入研究，搞清楚了刺槐交配過程中的花粉競爭及子代選擇機制，提出了刺槐不去雄進行雜交育種的新策略，以及解決刺槐去雄雜交座果率低問題的對策和方法。綜上所述，本研究超額完成了原計畫中的任務指標。
