种子有刺毛与无刺毛胡萝卜转录因子DcTTG1的分离及表达分析北大核心CSCD

胡萝卜种子中刺毛严重影响胡萝卜播种质量。在胡萝卜播种前需要将种子上的刺毛用机械或者人工方法去除。转录因子TTG1(TRANSPARENT TESTA GLABRA 1)是调节植物刺毛发育的主要因子之一,而在胡萝卜中未有研究报道。本研究报道一种从武汉洪山区野生胡萝卜(武野)中,筛选到植株、茎叶及种子均无毛的材料(命名为:武野-无毛),并对其毛发育调节转录因子DcTTG1进行研究。结果表明,武野和武野-无毛材料的DcTTG1长度均为1011 bp,均可编码336个氨基酸残基。两个材料的DcTTG1序列上有3个位置不同,导致其推导的氨基酸有3个位点不同。两个材料DcTTG1蛋白序列,均含有4个WD-40基序。以拟南芥为外群,进化分析上胡萝卜的DcTTG1与其他伞形科的TTG1处在同一分枝上,其他科植物的TTG1也处在同一分枝上。表达分析表明,DcTTG1在武野材料中的茎、叶及授粉5 d的花,表达量显著高于武野-无毛,但在未授粉花及形成的种子(授粉20 d)不存在显著性。     

种子有刺毛与无刺毛胡萝卜转录因子DcTTG1的分离及表达分析

胡萝卜种子中刺毛严重影响胡萝卜播种质量。在胡萝卜播种前需要将种子上的刺毛用机械或者人工方法去除。转录因子TTG1(TRANSPARENT TESTA GLABRA 1)是调节植物刺毛发育的主要因子之一,而在胡萝卜中未有研究报道。本研究报道一种从武汉洪山区野生胡萝卜(武野)中,筛选到植株、茎叶及种子均无毛的材料(命名为:武野-无毛),并对其毛发育调节转录因子DcTTG1进行研究。结果表明,武野和武野-无毛材料的DcTTG1长度均为1011 bp,均可编码336个氨基酸残基。两个材料的DcTTG1序列上有3个位置不同,导致其推导的氨基酸有3个位点不同。两个材料DcTTG1蛋白序列,均含有4个WD-40基序。以拟南芥为外群,进化分析上胡萝卜的DcTTG1与其他伞形科的TTG1处在同一分枝上,其他科植物的TTG1也处在同一分枝上。表达分析表明,DcTTG1在武野材料中的茎、叶及授粉5 d的花,表达量显著高于武野-无毛,但在未授粉花及形成的种子(授粉20 d)不存在显著性。     

野生瓣化型雄性不育胡萝卜‘武野-不育’的特征鉴定与分析

胡萝卜雄性不育材料,在胡萝卜育种中具有重要作用。本研究描述了一种从武汉市洪山区野生胡萝卜材料中获得的野生瓣化型胡萝卜雄性不育材料(‘武野-不育’,简称‘Wuye-BY’)的特征。该野生瓣化型雄性不育胡萝卜特征在于:无明显膨大的肉质根,嫩茎、叶片及其叶柄深绿色,几乎无毛,无花瓣和花药。花萼数量8~10个,花丝数量为0~2个,染色体数目为2n=18。双悬果顶端及其花丝顶端具有大量的蜜液,能接受栽培胡萝卜花粉。杂交F1的根大小、根重,胡萝卜素、总糖和维生素C含量,具有明显优势。     

胡萝卜中DcDofD1转录因子基因的克隆及其对非生物逆境胁迫的响应分析

Dof (DNA-binding with one finger)转录因子是植物特有的一类转录因子,该类转录因子在植物生长发育过程中起重要作用。本实验以胡萝卜‘黑田五寸’和‘君川红’为实验材料,分别从中克隆得到DcDofD1转录因子基因。采用生物信息学方法对DcDofD1转录因子氨基酸组成、理化性质、进化关系进行了分析。并利用实时定量PCR方法对DcDofD1基因在非生物胁迫下的表达量进行了分析。结果表明‘黑田五寸’和‘君川红’中的DcDofD1转录因子具有明显的单锌指结构,保守域的氨基酸序列比较保守,进化分析显示,DcDofD1属于Dof家族的D1亚族。在胡萝卜‘黑田五寸’和‘君川红’中,DcDofD1基因对高温、低温、干旱、盐等非生物胁迫响应。而不同胡萝卜材料中,DcDofD1基因对非生物逆境响应的强度和速度不同。     

辣椒核质互作雄性不育系线粒体不育基因CoxⅡ和atp6的克隆与序列分析

以辣椒核质互作雄性不育系9704A、保持系9704B和恢复系9701(简称"三系")为材料,根据GenBank报道的茄科作物线粒体CoxⅡ和atp6基因编码序列分别设计引物, PCR扩增辣椒"三系"线粒体DNA目的基因片段,研究辣椒"三系"线粒体DNA CoxⅡ和atp6基因的差异及与雄性不育的关系.结果表明:从辣椒核质互作雄性不育系中扩增到两个基因的部分序列atp6-706和CoxⅡ-708,GenBank登录号分别为FJ986191和FJ986190,生物信息学分析发现分离的atp6-706和CoxⅡ-708片段与GenBank报道的茄科作物线粒体CoxⅡ和atp6基因的相似性高达95%以上;在保持系和恢复系中均未能扩增到任何序列,说明辣椒雄性不育系的CoxⅡ和atp6基因与保持系和恢复系在线粒体DNA水平上存在差异,这种结构上的变化暗示可能与辣椒雄性不育相关.     

粘类小麦细胞质雄性不育基因的初步研究

许多细胞质雄性不育(CMS)基因涉及ATP合成酶基因或细胞色素氧化酶基因的片段,该研究选用‘中国春'小麦(Triticum aestivum)的atp1+atp9、atp6、atp8、cox2、cox3、nad9和T型小麦不育系的orf256基因片段作探针,对粘类小麦不育系、保持系、恢复系及其F1进行Northern杂交分析,以探寻粘类小麦不育系的CMS候选基因.结果发现,atp6在4种粘类不育系中的转录本大于保持系;cox3在4种不育系中的转录本小于保持系.由此推测atp6或cox3基因可能参与了粘类小麦CMS的形成.     

苎麻atp6和atp9基因的克隆表达及与细胞质雄性不育的相关性

摘要: 根据GenBank报道的双子叶植物线粒体atp6和atp9基因编码区保守序列设计简并引物, 通过PCR技术从苎麻细胞质雄性不育系、保持系和恢复系(简称“三系”) mtDNA中扩增目的基因片段, 发现所得序列开放阅读框虽不完整, 但与GenBank报道的其他植物线粒体atp6和atp9基因同源性分别高于94%和85%。采用DNA Walking步移法分别从3′端和5′端扩增两个基因片段的未知侧翼序列, 分离出完整的苎麻线粒体atp6和atp9基因, 包含了完整的开放阅读框。其中“三系”的atp6基因在mtDNA水平、转录和翻译调控水平、蛋白质水平上均无差异。不育系atp9基因在编码区3′端与保持系和恢复系相比存在若干个碱基的差异和缺失; RT-PCR分析还表明, 不育系atp9基因在现蕾期和盛花期的表达量很高。推测不育系atp9基因的结构变异和/或异常表达与苎麻细胞质雄性不育(CMS)的关系密切。     

胡萝卜组织培养和高效遗传转化体系的建立

为了建立高效的胡萝卜遗传转化体系,本实验选用3个胡萝卜(Daucuscarotavar.sativa)栽培品种:‘金笋五寸’、‘Carol’和‘改良黑田七寸’,以它们的下胚轴和子叶为外植体,首先建立了高频愈伤诱导体系。在此基础上,以Carol的下胚轴和愈伤组织为受体材料,利用根癌农杆菌LBA4404介导转化质粒pBI121。经X-Gluc染色,证明GUS基因瞬间表达成功,经PCR方法鉴定,证明GUS基因已整合到胡萝卜的染色体中,从而建立了高效的胡萝卜遗传转化体系。     

核质互作型水稻线粒体不育基因的RAPD分析

采用RAPD对水稻Ⅱ-32A、Ⅱ－32B、Ⅱ优949的mtDNA进行分析,得到两个特异的扩增片段OPJ18-1000、OPJ18－1400。序列测定两个特异片段全长分别为1068bp和1481bp。Southern杂交结果证明了差异片段的真实性。用OPJ18－1000作探针与Ⅱ－32A、Ⅱ－32B、Ⅱ－优949的mtRNA斑点杂交结果表明,除Ⅱ－32B外,都在转录水平上对水稻雄性不育有一定影响。虽然OPJ18－1400对应的RNA斑点杂交呈阴性,但其DNA序列中存在一个七碱基5′-TTC-CCTC-3′的保守系列。据报道它是atp6基因中同源重组热点区,可促使线粒体基因重组形成嵌合基因,从而对水稻雄性不育的形成起着重要作用。经同源性比较和DNA、RNA杂交证实获得的两个片段是新的与水稻细胞质雄性不育相关的mtDNA序列。     

胡萝卜中DcDofD1转录因子的克隆及其对非生物逆境胁迫的响应分析

Dof(DNA-binding with one finger)转录因子是植物特有的一类转录因子,该类转录因子在植物生长发育过程中起重要作用。本试验以胡萝卜黑田五寸和君川红为试验材料,分别从中克隆获得Dc Dof D1转录因子基因。采用生物信息学方法对Dc Dof D1转录因子氨基酸组成、理化性质、进化关系进行了分析。并利用实时定量PCR方法对Dc Dof D1基因在非生物胁迫下的表达量进行了分析。结果表明,黑田五寸和君川红中的Dc Dof D1转录因子具有明显的单锌指结构,保守域的氨基酸序列比较保守。进化分析显示,Dc Dof D1属于Dof家族的D1亚族。在胡萝卜黑田五寸和君川红中,Dc Dof D1基因对高温、低温、干旱、盐等非生物胁迫有响应。而不同胡萝卜材料中,Dc Dof D1基因对非生物逆境响应的强度和速度不同。     

与烟草细胞质雄性不育相关的线粒体基因atp9的mRNA研究

已知导入未编辑atp9 mRNA的烟草表现细胞质雄性不育(CMS),因此认为线粒体基因atp9是引起高等植物CMS的主要基因。为了解atp9在CMS中的作用机制,从3对烟草不育系及其同型保持系中提取atp9,利用实验与理论结合来分析其mRNA在编辑前后以及在不育系及其同型保持系中的一维、三维信息差别。结果表明,atp9mRNA一维信息方面的差异,更重要的是二级结构的差异和稳定性,可能是影响ATP合成而导致CMS的根本原因。     

胡萝卜育种研究(综述)

胡萝卜是高度异花授粉作物,由于存在近交衰退,因而很难通过系内授粉培育出综合性状优良的品种。随着雄性不育系的发现,进而培育出整齐一致的一代杂种。本文综述国内外胡萝卜育种与科研现状,提出胡萝卜育种的主要目标,着重介绍雄性不育在胡萝卜育种中的应用,为加快胡萝卜育种研究提供思路。     

玉米温光敏雄性不育系的选育策略

为了选育新类型玉米雄性核不育系,提出了为玉米核不育性添加温光敏感性的设想和选择与鉴定相结合的策略．同时应用分期播种的方法为作物提供不同的生长和发育的环境条件,以鉴定玉米雄穗的育性变化和对不同环境条件温光的反应。研究结果表明．春播环境下可鉴定和选择玉米的不育性,夏播环境下可鉴定和选择其温光敏感性。针对玉米核不育性难以找到保持系的特性,结合两种播期选择两种性状。但春播环境下选择的不育性群体难以通过选择单株来保持其不育性,为记录性群体选择。通过从春播入选的杂合不育性优良株系群体转移到其对应的夏播温光敏感性入选的同一优良群体中进行优良单株选择．能逐渐使不育性和温光敏感性相结合而选育出纯合温光敏不育系。这种新的选择程序主要包括应用分期播种法、记录性选择法和春夏两季交叉式选择法,使含有不育基因的可育株系逐步累积不育基因并增加了温光敏感性而育成玉米温光敏不育系。     

Organizational differences between cytoplasmic male sterile and male fertile Brassica mitochondrial genomes are confined to a single transposed locus.

Comparison of the physical maps of male fertile (cam) and male sterile (pol) mitochondrial genomes of Brassica napus indicates that structural differences between the two mtDNAs are confined to a region immediately upstream of the atp6 gene. Relative to cam mtDNA, pol mtDNA possesses a 4.5 kb segment at this locus that includes a chimeric gene that is cotranscribed with atp6 and lacks an approximately 1kb region located upstream of the cam atp6 gene. The 4.5 kb pol segment is present and similarly organized in the mitochondrial genome of the common nap B.napus cytoplasm; however, the nap and pol DNA regions flanking this segment are different and the nap sequences are not expressed. The 4.5 kb CMS-associated pol segment has thus apparently undergone transposition during the evolution of the nap and pol cytoplasms and has been lost in the cam genome subsequent to the pol-cam divergence. This 4.5 kb segment comprises the single DNA region that is expressed differently in fertile, pol CMS and fertility restored pol cytoplasm plants. The finding that this locus is part of the single mtDNA region organized differently in the fertile and male sterile mitochondrial genomes provides strong support for the view that it specifies the pol CMS trait.     

紫稻(Oryza sativa L.)线粒体ATP合成酶 atp6 基因转录本 RNA 编辑

紫稻（Oryza sativa L.）细胞质雄性不育系紫稻A是本实验室构建的新型细胞质雄性不育系。本研究使用PCR、RT-PCR、DNA测序等技术,得到了紫稻细胞质雄性不育水稻不育系（樱香A）及其保持系（樱香B）线粒体atp6基因转录本cDNA序列。通过与基因组序列比对发现：樱香Aatp6cDNA序列中,没有发生RNA编辑;而樱香Batp6 cDNA序列中有16个编辑位点,在樱香B cDNA序列16个编辑位点位于15个密码子中,所编码的氨基酸均发生改变：在1003位点由C替换为T,导致原来编码谷氨酰胺密码子（CAA）成为终止密码子（TAA）,保证atp6 mRNA编码一个正常的ATP6多肽;而由于没有发生RNA编辑,樱香A mRNA就不能翻译成正常的多肽。研究表明,RNA编辑在合成正常的ATP6多肽的过程中具有至关重要的作用,同时也说明RNA编辑可能与细胞质雄性不育相关。     

作物雄性不育性在育种中的应用概评

概述总结了作物雄性不育性的类别与遗传特点。雄性不育性的遗传机理涉及细胞质遗传的现象,目前已初步探明玉米C群不育系的胞质基因可能是atp6-c,芝麻不育胞质基因拟为atpA。雄性不育化杂交种在实践中主要应用于玉米、水稻和蔬菜中。尽管现有近交理论、DNA甲基化效用、水稻胞质与核不育系遗传等理论提出,雄性不育化育种的基本理论尚需进一步探讨。在雄性不育化育种技术上,要逐步解决难点作物,如小麦、荞麦、菜豆等的不育化育种问题。