《水稻減數分裂相關雄性不育突變體md1的細胞學分析》是依託江蘇師範大學，由李宗芸擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水稻減數分裂相關雄性不育突變體md1的細胞學分析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李宗芸
- 依託單位：江蘇師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
雜交育種是提高水稻產量的重要途徑之一，而雄性不育性是有效利用雜種優勢的前提和基礎，花粉母細胞減數分裂是決定花粉育性的關鍵環節，因此，研究減數分裂分子機制有助於更加充分認識和利用各種雄性不育機理。我們前期研究發現1個減數分裂相關的雄性不育突變體md1 (meiosis defect1)，MD1為編碼bHLH類型的轉錄因子，本研究擬在已有研究基礎上，通過減數分裂染色體行為觀察、螢光原位雜交（FISH）、免疫螢光染色等方法深入研究md1減數分裂過程表型；利用生物晶片、原位雜交、實時定量Q-PCR等方法分析md1中與減數分裂相關的基因；利用染色質免疫沉澱（ChIP）等技術分析MD1調節的靶標基因，提出MD1在水稻花粉母細胞減數分裂中的調控機制。本研究旨在揭示bHLH類型轉錄因子在水稻減數分裂過程中的調控作用，進一步闡明減數分裂在水稻雄性不育方面的機制與通路問題，為水稻雜交育種提供一定的理論基礎。
結題摘要
雜交育種是提高水稻產量的重要途徑之一，而雄性不育性是有效利用雜種優勢的前提和基礎。本研究通過減數分裂染色體行為觀察、免疫螢光染色等方法深入研究了1個減數分裂停止在前期Ⅱ的雄性不育突變體tip2（即md1）的減數分裂過程表型；利用原位雜交、實時定量Q-PCR、染色質免疫沉澱（ChIP）、酵母雙雜交等技術分析了TIP2調節的靶標基因及調控網路。研究發現，該突變體花葯壁的內三層不能正常分化,後期中層和絨氈層不能正常降解, 導致了完全的雄性不育，並且發現，TIP2為編碼bHLH類型的轉錄因子，TIP2通過激活另一個bHLH轉錄因子TDR，並與TDR形成蛋白複合體促進絨氈層的細胞分化。在小孢子母細胞完成減數分裂後，TIP2促進第三個bHLH轉錄因子EAT1的基因表達，TDR與EAT1形成新的蛋白複合體調節絨氈層的程式性死亡過程。研究揭示了水稻花葯中由三個bHLH蛋白TIP2, TDR和EAT1組成的級聯調控體系在水稻花葯壁細胞層分化、發育和降解等關鍵節點中起到的轉換開關的作用。花葯發育和花粉形成是植物完成世代交替的重要環節，認識植物花葯發育的分子機制，對於農業生產中作物雜交育種具有重要意義。 此外，本項目還分析了粳稻野生型9522的8個雄性不育突變體減數分裂過程中染色體行為，同時利用免疫螢光染色技術對Q69的減數分裂相關蛋白進行了定位分析；研究了兩個ATP結合轉運蛋白OsABCG26和 OsABCG15的作用，發現osabcg26 osabcg15雙突變體出現了花葯角質層和花粉管外壁幾乎完全消失的現象，OsABCG26主要作用於脂質分子從絨氈層細胞到花葯壁層的轉運，而OsABCG15主要作用於花粉外膜發育過程中的脂質分子從絨氈層到花葯室的轉運，兩者協同調節水稻的雄性生殖；研究了類受體蛋白激酶在花葯細胞中的作用，發現MSP1能與它們的特異性配體OsTDL1A結合，從而出現了中層和絨氈層細胞的缺失，而且出現了越來越多的小孢子母細胞，調節著花葯的發育；利用轉錄組數據分析了天冬氨酸蛋白酶(APs)在花葯發育過程中的可能功能。 以上研究豐富了對植物生殖發育機制和調控網路的理解，也為水稻的雜交育種提供了新的基因資源。
