《PPFS調節多倍體水稻花粉育性的功能研究》是依託湖北大學，由何玉池擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：PPFS調節多倍體水稻花粉育性的功能研究
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：何玉池
- 依託單位：湖北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多倍化是水稻育種的重要途徑，而減數分裂紊亂導致的低結實率一直是多倍體水稻育種的瓶頸。我們成功選育了高結實性減數分裂穩定品系PMeS，從而突破了這一難題。前期研究表明PMeS水稻花粉育性正常，減數分裂時期PPFS(Polyploid-Pollen-Fertility-Stability)的表達顯著高於非PMeS。ppfs突變體花粉育性顯著下降，基因功能補償後育性恢復正常。本研究擬以此為切入點探討PPFS對PMeS水稻花粉育性調節的分子機制。通過調查影響PMeS水稻花粉育性的關鍵細胞學事件和特殊調控機制，研究PPFS對減數分裂，花粉的育性和結構的調節作用；通過分析其在PMeS水稻花粉發育中的動態表達及甲基化修飾，明確調節PPFS功能的分子機制；同時探討可能參與這一發育過程調控的內源激素信號。以期詳細解讀PPFS 調節PMeS水稻花粉育性的具體功能，為多倍體水稻育種中關鍵種質的選擇提供理論依據。
結題摘要
多倍化是水稻育種的重要途徑，但因減數分裂紊亂導致的低結實率一直是制約多倍體水稻育種的瓶頸。減數分裂穩定品系PMeS的成功選育，突破了低結實的難關。前期研究證實PMeS花粉育性正常並高結實。採用比較蛋白質組學方法分析PMeS與非PMeS減數分裂時期花葯蛋白質的差異表達，篩選出了在PMeS中顯著高表達的ABC家族成員PPFS(Polyploid-Pollen-Fertility-Stability)，定量PCR證實其顯著高表達。ppfs花粉育性顯著下降，減數分裂和早期花粉出現異常，基因功能補償後恢復正常。GUS 染色顯示該基因在花葯和子房中優勢表達，說明該基因具組織表達的特異性。不同發育時期的子房表達模式存在一定差異，早期主要在胚中表達，灌漿期則在胚乳中也有部分表達；在不同發育時期的花葯中均可以檢測到表達；但在營養體根、莖、葉中未檢測到表達。進一步對ppfs花粉發育特點進行分析，結果表明ppfs減數分裂前期及減數分裂期表現出孢原細胞及花粉母細胞出現皺縮，退化等現象，從而導致減數分裂以及花粉發育的早期，中期出現系列異常，最終出現大量敗育花粉。突變體與野生型相比，結實率顯著下降，突變體的結實率低於20% %，相反對照的結實率則高達70.34% ，進一步分析表明胚胎敗育主要發生在胚胎髮育早期以及灌漿期。關於PPFS影響花粉發育的具體機理有待進一步深入研究。
