拟南芥雄性不育突变体ms1142的遗传定位与功能分析

经EMS诱变野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)群体筛选得到一株雄性不育突变体ms1142, 突变体的果荚短小, 不含种子。细胞学观察和扫描电镜结果表明, 突变体花药发育过程中, 花药中小孢子外壁异常、破裂, 最后没有花粉形成。遗传分析表明, 该突变体为隐性单核基因突变所致; 利用图位克隆的方法将MS1142基因定位于第1条染色体的BAC克隆F16P17上44 kb区间内, 目前尚未见该区间内有雄性不育基因的报道。以上结果结合生物信息学分析表明, MS1142是一个新的调控花药发育的关键基因。该工作为花药发育关键基因MS1142的克隆及功能分析奠定了基础。     

拟南芥雄性不育突变体ms1142的遗传定位与功能分析

经EMS诱变野生型拟南芥（Arabidopsis thaliana）群体筛选得到一株雄性不育突变体ms1142,突变体的果荚短小,不含种子。细胞学观察和扫描电镜结果表明,突变体花药发育过程中,花药中小孢子外壁异常、破裂,最后没有花粉形成。遗传分析表明,该突变体为隐性单核基因突变所致;利用图位克隆的方法将MS1142基因定位于第1条染色体的BAC克隆F16P17上44kb区间内,目前尚未见该区间内有雄性不育基因的报道。以上结果结合生物信息学分析表明,MS1142是一个新的调控花药发育的关键基因。该工作为花药发育关键基因MS1142的克隆及功能分析奠定了基础。     

拟南芥雄性不育突变体ms1502的遗传及定位分析

通过EMS诱变、背景纯化与遗传分析,从拟南芥（Arabidopsis thaliana）中筛选到了一棵隐性单基因控制的雄性不育突变体ms1502。细胞学观察发现,突变体在小孢子从四分体释放出后花药绒毡层过早衰亡,小孢子的内容物不正常地凝聚,最终无法形成正常的花粉粒。利用图位克隆的方法对该基因MSl502进行了定位,结果表明MS1502位于第4条染色体上分子标记F25124和T12H20之间105kb区间内。目前该区间内尚未见到花药发育必需基因（不育基因）的报道,因此MS1502是一个控制花粉发育的新基因。     

一个控制拟南芥小孢子发育基因的定位

通过EMS诱变、背景纯化与遗传分析,从拟南芥突变群体中分离到一株单隐性核位点控制的雄性部分不育突变体pms15-16-2-3.细胞学观察表明,突变体在花药发育的过程中,中层细胞延迟降解,绒毡层细胞形态分化异常,出现异常的四分体,导致最终只能形成少量的花粉.利用图位克隆的方法对该基因进行了定位,结果表明PMSl5-16-2.3基因位于拟南芥第3条染色体BAC克隆T24C20 上的28 kb区间内.目前该区间内尚未见到控制小孢子发育基因的报道,因此该基因是一个控制小孢子发育的新基因.本研究结果对同的基因的克隆及其在化粉发育中的功能研究奠定了基础.     

ST273是拟南芥绒毡层和小孢子发育的必需基因

绒毡层在拟南芥花药花粉发育过程中具有重要作用,包括分泌降解胼胝质的胼胝质酶、为花粉壁的形成提供原料以及为小孢子发育提供营养物质.本文通过对拟南芥雄性不育突变体st273的分析,研究了ST273基因在花药花粉发育过程中的功能.st273是通过T-DNA插入诱变野生型拟南芥得到的一株突变体,遗传分析表明st273是单隐性核基因控制的.利用图位克隆的方法对不育基因ST273进行了定位,结果表明ST273基因与拟南芥第三条染色体上分子标记CIW11连锁.生物信息学分析发现该分子标记附近有一个调控花粉发育的基因TDF1.测序分析结果表明在st273突变体中,TDF1基因第三个外显子上459位的碱基发生了由G459变成了A459的单碱基变化,导致ST273基因该位点提前终止突变.等位分析结果表明st273与tdf1是等位突变体.st273突变体营养生长期发育正常,但生殖生长发育出现异常.亚历山大染色结果显示st273突变体花药中没有花粉.组织切片观察结果表明,突变体花药绒毡层异常肥大且空泡化,四分体不能正常释放小孢子,最终无法形成花粉.这些结果揭示了ST273蛋白质参与调控了绒毡层和小孢子发育过程.     

拟南芥雄性不育相关基因LDAD1&2的遗传定位(英文)

利用EMS诱变筛选手段分离到一株拟南芥类似花药不开裂雄性不育突变体(like-defective in anther de-hiscence,ldad),其果荚干瘪,花药不能开裂且花粉败育。遗传分析表明,突变体的表型受2个隐性基因控制;细胞学观察发现,在花药发育过程中伴随着小孢子的降解;通过图位克隆初步对ldad的2个突变位点分别定位,一个定位在1号染色体上SSLP标记F22L4与端粒之间171 kb的区间,另一个定位在5号染色体上SSLP标记T10O8与端粒间150 kb的区间内;生物信息学分析显示此区间内未见育性相关的已知基因。该研究的结果对进一步克隆LDAD1&2基因及探讨其在花药发育中的功能具有重要意义。     

水稻雄性不育突变体ms102的鉴定和基因定位

水稻(Oryza sativa)隐性核雄性不育突变体是第三代杂交水稻技术的核心。为了挖掘优质雄性不育突变体, 该研究通过筛选优质籼稻黄华占(HHZ)的甲基磺酸乙酯(EMS)诱变突变体库, 获得1个雄性不育突变体ms102 (male sterility mutant 102)。该突变体营养生长正常, 但花药不开裂, 花粉败育。细胞学分析表明, 突变体花药绒毡层不能正常降解, 导致小孢子发育异常; 遗传分析表明, 该突变体的不育表型由1个已报道编码酰基转移酶的DPW2基因突变造成。研究获得了1个隐性核雄性不育突变体, 进一步证实了DPW2基因在水稻花药发育中的功能。     

大果白刺雄性不育系的细胞学研究

利用石蜡切片法对大果白刺花药进行细胞学研究,探讨雄性不育系发生败育的时期和方式以及雄性败育与药壁组织间的关系.结果表明:不育系小孢子母细胞形成前期,花药各部分结构发育正常.随着绒毡层的异常解体,多种异常现象相继出现,包括小孢子母细胞液泡化,中层、药室内壁、药隔细胞液泡化,细胞畸形,药壁细胞非正常解体等.退化后整个花药萎缩干瘪,不能开裂,无花粉.因此,大果白刺雄性不育系的绒毡层生理异常并提前退化是导致雄性不育的主要原因.     

MS1516是拟南芥四分体形成和小孢子发育的必需基因

以前报道了雄性育性下降突变体ms1516,而且图位克隆的方法已将突变基因MS1516定位到拟南芥基因组第3条染色体上28kh的区间内。本文通过进一步的生物信息学分析,发现该定位区间内有一个与减数分裂有关的基因AtATM,而且等位实验结果表明rns1516和nfm0是等位突变体。细胞学分析结果表明,ms1516突变体在花药发育过程中产生多个不均等的小孢子,而且大多数的小孢子不能发育成成熟的花粉。DAPI染色的结果显示小孢子母细胞减数分裂过程中,染色体不能正常分离,对成熟花粉的扫描电镜观察结果发现突变体多数花粉形态异常。以上结果说明MS1516基因在小孢子形成和发育过程中具有重要作用。     

拟南芥雄性不育突变体fne的遗传与定位分析

在T-DNA插入突变体Salk_118481株系的群体中,筛选到一株雄性不育突变体,用T-DNA序列上的一对引物进行PCR鉴定表明其基因组中没有T DNA插入。通过背景纯化与遗传分析发现该雄性不育突变体是由单个隐性基因控制的,引起不育的主要原因是在花药发育的第13~14期,花丝不能伸长以完成授粉,故该突变体命名为fne （filament no elongation）。利用图位克隆的方法对FNE基因进行了定位,结果表明FNE基因位于第五条染色体上分子标记MBD2和MMG4之间的97kb区间内。目前该区间内尚未见到控制花丝伸长基因的报道,因此,FNE基因是一个控制花丝伸长的新基因。     

ST273 Is Essential for Tapetum and Microspore Development in Arabidopsis thaliana*

In Arabidopsis, the tapetum plays important roles in anther and pollen development by providing enzymes for callose dissolution, materials for pollen wall formation, and nutrients for microspore development. This paper describes the functional analyses of the ST273 gene in anther and pollen development by using Arabidopsis male sterile mutant st273. Mutant st273 was identified from a T DNA insertion mutant population, and genetic analysis showed that st273 mutant was controlled by a single recessive nuclear gene. A map based cloning approach was used, and ST273 gene was mapped to be linked to a molecular marker CIW11 on chromosome 3. Bioinformatics analysis revealed that there is a TDF1 gene near the marker CIW11. Sequencing analysis indicated that st273 mutant had a G459 to A459 base pair change in the third exon of TDF1 gene, which resulted in premature termination mutation in this region. Allelism test indicated that ST273 and TDF1 belong to the same locus. The mutant plant grows normally during the vegetative growth stage, but show developmental defects at the reproductive growth stage. Alexander staining showed that there was no pollen in the mature anther locule. Cytology observation indicated that the mutant tapetum was enlarged and vacuolated, the tetrads could not release the microspores timely, and finally no pollen was formed in the anther. These results demonstrated that ST273 protein plays an important role in tapetum and microspore development.     

The Post-meiotic Deficicent Anther1 （PDA1） gene is required for post-meiotic anther development in rice

To understand the molecular mechanism of male reproductive development in the model crop rice,we isolated a complete male sterile mutant post-meiotic deficient anther1 (pda1) from a γ-ray-treated rice mutant library.Genetic analysis revealed that the pda1 mutant was controlled by a recessive nucleus gene.The pda1 mutant anther seemed smaller with white appearance.Histological analysis demonstrated that the pda1 mutant anther undergoes normal early tapetum development without obvious altered meiosis.However,the pda1 mutant displayed obvious defects in postmeiotic tapetal development,abnormal degeneration occurred in the tapetal cells at stage 9 of anther development.Also we observed abnormal lipidic Ubisch bodies from the tapetal layer of the pda1 mutant,causing no obvious pollen exine formation.RT-PCR analysis indicated that the expression of genes involved in anther development including GAMYB,OsC4 and Wax-deficient anther1 (WDA1) was greatly reduced in the pda1 mutant anther.Using map-based cloning approach,the PDA1 gene was finely mapped between two markers HLF610 and HLF627 on chromosome 6 using 3,883 individuals of F2 population.The physical distance between HLF610 and HLF627 was about 194 kb.This work suggests that PDA1 is required for post-meiotic tapetal development and pollen/microspore formation in rice.     

Fine mapping of an Arabidopsis thaliana male sterile mutant EC2-157

An Arabidopsis thaliana male sterile mutant EC2-157 has been isolated using an EMS mutagenesis strategy.Genetic analysis indicated that it was controlled by a single recessive gene called ms157.No pollen grains have been observed in mutant anthers.ms157 Has been mapped to a region of 74 kb located in BAC clone T6K22 on chromosome Ⅳ using a map-based cloning strategy.As no male sterile genes have been reported in this region.ms157 could be a novel gene related to fertility.The further molecular cloning and functional analysis on this gene should facilitate our understanding of A.thaliana anther development.