【摘 要】
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单倍体育种技术通过诱导产生单倍体个体和随后染色体组加倍,能快速地实现杂交种的基因组纯合,已成为现代关键育种技术之一。在玉米中,通常利用一类特殊的单倍体诱导系（Stock 6）来产生单倍体子代,其关键基因（MTL/NLD/ZmPLA1）已经被三个不同的实验室克隆,然而对于该过程的分子机制,仍知之甚少。本研究以本实验室和中国农大联合克隆的玉米单倍体诱导关键基因ZmPLA1为基础,以该基因CRISPR纯
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单倍体育种技术通过诱导产生单倍体个体和随后染色体组加倍,能快速地实现杂交种的基因组纯合,已成为现代关键育种技术之一。在玉米中,通常利用一类特殊的单倍体诱导系（Stock 6）来产生单倍体子代,其关键基因（MTL/NLD/ZmPLA1）已经被三个不同的实验室克隆,然而对于该过程的分子机制,仍知之甚少。本研究以本实验室和中国农大联合克隆的玉米单倍体诱导关键基因ZmPLA1为基础,以该基因CRISPR纯合编辑材料（zmpla1）和野生型材料KN5585为对象进行了一系列组学实验,包括转录组、蛋白质组和翻译后修饰组,旨在充分挖掘ZmPLA1下游相关基因,尝试构建玉米单倍体诱导的分子调控网络。各组学的分析结果表明,与野生型相比,突变体花粉中卵磷脂含量显著上升,且突变体花粉表现出严重的氧化胁迫,氧化胁迫的发生被证明与活性氧爆发相关。为了阐明卵磷脂和活性氧爆发对单倍体诱导的影响,我们利用卵磷脂及甲硫咪唑对自交系花粉进行了体外处理,测定了处理后花粉磷酸化蛋白组,并对其子代进行了倍性鉴定。结果显示,处理后花粉的确能诱导单倍体子代产生,这表明卵磷脂和活性氧可能参与了单倍体诱导相关途径。此外,通过蛋白组和蛋白修饰组数据分析,我们还发现Myosin9和3个编码过氧化物酶的基因POD1、POD5、POD9在野生型和诱导系材料间存在很大差异,并证实pod5突变体可以诱导单倍体产生,为单倍体诱导提供了新的基因。这些研究加深了我们对玉米单倍体诱导发生机制的认识,为作物单倍体育种技术发展提供了新的思路。
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