《高溫誘導楊樹產生2n花粉的遺傳學機制》是依託北京林業大學，由張平冬擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高溫誘導楊樹產生2n花粉的遺傳學機制
- 依託單位：北京林業大學
- 項目負責人：張平冬
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
三倍體育種綜合了倍性效應與雜種優勢，通過一次育種過程可實現生長、材性以及適應性等多目標性狀遺傳改良，是楊樹遺傳改良的重要途徑與方法。高溫作為一種物理誘變劑，已成功套用於誘導楊樹大孢子、胚囊、合子以及花粉染色體加倍選育多倍體的育種實踐，獲得了大量的楊樹三倍體和四倍。有關植物自發產生2n配子機制研究的報導很多，根據配子遺傳組成，可分為FDR、SDR以及PMR三種機制。儘管高溫誘導楊樹2n配子選育三倍體的技術體系業已成熟，完全可以滿足三倍體育種的需要，但高溫誘導楊樹產生2n配子的機制至今仍不清楚。本研究以毛白楊或銀灰楊雄花枝為試驗材料，以未處理花芽為對照，研究高溫處理對楊樹花粉母細胞減數分裂染色體行為、微管骨架動態變化，胞質分裂和輻射狀微管定位異常，紡錘體微管蛋白以及胞質分裂等相關基因差異表達對2n花粉形成的影響，進而揭示高溫誘導楊樹2n花粉的遺傳學機理，為楊樹三倍體育種奠定理論基礎。
結題摘要
針對高溫處理誘導楊樹產生2n花粉的遺傳學機制問題，以育性良好的銀灰楊為材料，在開展銀灰楊雄花芽外部形態與花粉母細胞減數分裂進程對應關係、高溫處理誘導銀灰楊產生2n花粉技術條件最佳化的基礎上，綜合細胞遺傳學、分子遺傳學以及多倍體誘導技術，系統地開展了高溫處理對銀灰楊花粉母細胞減數分裂染色體行為、微管骨架動態變化、減數分裂以及胞質分裂相關基因差異表達的影響研究。明確了高溫誘導銀灰楊花粉染色體加倍的適宜溫度、有效處理時期以及持續處理時間，篩選出利用38℃或41℃的高溫對發育至雙線期至終變期的花粉母細胞進行6h持續處理是高溫誘導銀灰楊花粉染色體加倍的適宜處理組合。發現了高溫處理不但可以誘導銀灰楊產生高頻率的2n花粉，導致銀灰楊花粉產量顯著降低，敗育花粉比例的提高，還會致使高溫誘導型2n花粉表面產生明顯的裂溝，但不會影響2n花粉的萌發率的現象。揭示了高溫處理誘導銀灰楊花粉母細胞周期蛋白A基因CCNA顯著下調錶達，致使花粉母細胞第二次減數分裂缺失，導致大量二分體的形成，進而發育形成2n花粉可能是高溫處理誘導銀灰楊產生2n花粉的細胞及分子機制。研究結果對於林木遺傳學和三倍體育種基礎理論的發展具有重要意義。
