玉米花药发育的细胞生物学与分子遗传学的研究方法.pdf 文档全文免费预览
玉米花药发育的细胞生物学与分子遗传学的研究方 法* 1,2 1,2 田有辉 万向元 ** （1 北京科技大学 生物前沿技术与应用研究中心、化学与生物工程学院、平谷生物农业研究院，北京 100024； 2 北京首佳利华科技有限公司 主要作物生物育种北京市工程实验室、生物育种北京市国际科技合作基地，北京 100192） 摘 要 雄性不育技术在玉米杂种优势利用和杂交种生产中发挥着重要作用，玉米花药发育和雄性不育的细 1 v 胞生物学与分子遗传学研究是雄性不育技术利用的前提和基础。玉米花药发育是一个复杂的生物学过程， 5 6 需要孢子体基因与配子体基因的协同表达调控。本文从玉米花药的形态结构、花药发育时期的划分、花药 3 0 败育类型、花药发育的细胞学研究方法、花药发育的组学研究方法、花药发育分子遗传学研究方法等方面 0 . 2 进行综述，以期为玉米核不育机理研究与雄性不育技术产业化应用提供方法学指导。 1 7 1 关键词 玉米、花药、雄性不育、杂种优势利用 0 2 中图分类号 Q785 : v i X a n i h c *国家自然科学基金项目、国家“万人计划”科技创新领军人才特殊支持经费、中央高校基本科研业务 费专项资金资助项目 、国家重点研发计划项目 （2017YFD0102001,2017YFD0101200）、国家国际科 技合作项 目 （2015DFA30640 ）、国家科技支撑计划项 目 （2014BAD01B02 ）、北京市科技计划项 目 （Z161100000916013）资助。 **通讯作者，电子信箱：wanxiangyuan@ 引 言 生殖系统的发育对生物的世代交替以及遗传重组具有重要的意义，植物与动物之间的一个 [1] 较大的差异便是生殖器官起始发育的时间不同 。多细胞动物的原始生殖细胞形成于胚胎发育 时期，而高等植物的早期发育过程中仅形成根、茎、叶等营养器官，随后在由营养生长到生殖 [2-4] 生长的转化过程中，由亚表皮层细胞逐渐分化形成花原基等生殖器官 。生殖器官中大部分 [5] 细胞为体细胞，仅有少部分细胞分化形成生殖细胞 ，花药原基中的生殖细胞再经过复杂的分 化过程形成孢子母细胞，随后孢子母细胞经过一次减数分裂和两次有丝分裂形成小孢子，完成 由多倍体世代到单倍体世代的转化。这个复杂的生物学过程需要孢子体基因与配子体基因的协 [6-8] 1 同调控 ，参与此过程的任何基因突变都有可能对植物的育性产生影响，导致雄性不育现象 v 5 的发生。 6 3 植物雄性不育是指在高等植物中，雄性生殖器官不能产生有功能的雄配子，而雌性营养器 0 0 [9] . 官及雌性生殖器官发育正常，可受精结实并将不育性遗传给后代的现象 。雄性不育现象于十 2 1 九世纪被发现，并且在高等植物中普遍存在。早在 1921年，Eyster 就在玉米中发现了雄性不 7 1 育突变体，随后大量的玉米雄性不育材料被发现或创制，目前MaizeGDB 种质资源库中已收集 0 2 近百份玉米雄性不育材料 （/data_center/phenotype?id 24992）。作为常 : v i 异花授粉植物，玉米是三大粮食作物中利用杂种优势起始最早且最为彻底的植物；雄性不
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