三例小麦细胞质雄性不育系线粒体DNA的扩增片段长度多态性分析

细胞质雄性不育是小麦杂种优势利用的重要途径,为了鉴定3例小麦雄性不育系的细胞质类型,对其线粒体DNA(mtDNA)进行扩增片段长度多态性(Amplified fragment length polymorphism,AFLP)分析。文中利用差速离心法和不连续蔗糖密度梯度超速离心法提取纯化小麦线粒体。结果表明:通过该提取方法获得的mtDNA,其质量和纯度能够满足PCR反应和遗传学分析。在64对选扩引物中,筛选到了4对特异性引物,其中引物E1/M7在ms(Kots)-90-110不育系扩增出3条特异条带;引物E4/M2在ms(Ven)-90-110不育系扩增出2条特异条带;引物E7/M6在ms(S)-90-110不育系中扩增出2条特异条带;引物E6/M4在ms(Kots)-90-110不育系中扩增出2条特异条带。这些特异引物可以用来作为鉴定具有粘果山羊草Aegilops kotschyi、偏凸山羊草Ae.ventricosa、斯卑尔脱小麦Triticum spelta 3类不育细胞质型小麦雄性不育系的细胞质分子标记,为研究小麦细胞质雄性不育机理奠定了分子基础。     

大白菜细胞质雄性不育系和其保持系的RAPD分析

利用RAPD技术对大白菜细胞质雄性不育系CMS341-7和其保持系3411-7的基因组DNA进行了比较分析,共使用了269个随机引物,其中有163个引物在两系之间都得到了扩增产物,79个引物扩增结果在两系之间表现出了遗传多态性。找到了不育系和保持系的特异扩增条带CMSOPL01670和MOPB04600。并对这些特异片段的来源及其在细胞质雄性不育中的作用进行了讨论。     

细胞质雄性不育花椰菜保持系特异分子标记的鉴定及序列分析

以花椰菜细胞质雄性不育系NK-6和相应保持系NK-6B为材料进行RAPD分析,筛选了406条RAPD引物,共获得了2160条清晰可辨的条带,平均每个引物产生5-10条。其中引物S2121在两系的扩增中表现出多态性,在保持系中特异扩增出一条934bp的片段。克隆、测序,根据测序结果设计特异性引物,将RAPD标记转化成特异PCR标记,命名为S2121900。经Southern点杂交分析及对单株和多份候选材料的检测证实该标记为花椰菜保持系所特有,可用于候选保持系的早期筛查。序列分析表明该片段与油菜、拟南芥线粒体上的序列有较高相似性,因此推测该片段亦可能来源于线粒体基因组。本研究为从另一角度解释花椰菜细胞质雄性不育的分子机制提供了新线索。     

几类异质易恢复小麦雄性不育系杂种籽粒品质研究初报

利用具有粘果出羊草（Ae.kotschyi),易变山羊草（Ae.variabilis),偏凸山羊草（Ae.ventricosa)和二角山羊草（Ae.bicornis)异源细胞质小麦雄性不育系（以下简称粘,易,偏和二角型）组配成不同组合的杂种小麦,研究这4种不育系对杂种小麦籽粒品质的影响。结果表明,由它们所配制的杂种小麦在蛋白质含量,湿面筋含量,沉淀值等性状上均高于具有普通小麦细胞质的相同核型杂种小麦,尤其粘,易型某些组合在湿面筋含量,沉淀值两性状上差异达到显著水平。因此,利用这4种不育系很有希望培育出优势,高产的杂种小麦。     

K、V、T型小麦细胞质雄性不育系叶绿体DNA的SSR分析及RuBP羧化酶活性比较

为了探讨小麦细胞质雄性不育(CMS)与叶绿体DNA(cpDNA)的关系,揭示CMS机理。以2套K、V、T型同核异质不育系(A)及其保持系(B)‘太911289’和‘冀5418’、育性恢复的F_1和各自的质供体粘果山羊草(Aegilops kotschyi)、偏凸山羊草(Aegilops ventricosa)、提莫菲维小麦(Triticum timopheevii)为试验材料,利用cpSSR引物对小麦cpDNA进行比较分析,筛选出代表不同胞质不育系的引物,探讨CMS与叶绿体的关系;同时测定由叶绿体DNA与核DNA共同编码的RuBP羧化酶的活性,为小麦K、V、T雄性不育类型的应用提供理论依据。结果表明:(1)K型、V型、T型不育系与保持系的cpDNA之间均呈现多态性,且不同的细胞质之间存在特异片段,这从DNA水平上提供了3类不育系胞质来源不同的证据,并分别找到5对和7对可以鉴定V型和T型不育系的特异引物。(2)除K型‘冀5418’与其胞质供体的cpDNA出现差异外,不育系与其胞质供体的cpDNA没有差异,而且不育系与其育性恢复的F_1代cpSSR扩增片段之间也没有差异,很好地遗传了其母本性状。(3)在起身期和开花期,不仅2套不育系的RuBP羧化酶活性显著高于保持系,且在不育系与恢复系杂交的F_1中,随着育性的恢复其RuBP羧化酶活性高于保持系而低于各自不育系;而在拔节期的不育系与保持系之间、不育系之间、以及F_1代与不育系和保持系之间的RuBP酶活性大小没有显著差异。这可能与拔节期主要是营养生长有关系。     

洋葱细胞质雄性不育系70及其保持系71基因组DNA的RAPD分析

采用RAPD技术,对洋葱细胞质雄性不育系70及其保持系71的基因组DNA的多态性进行分析。结果表明,在被检测的100条随机引物中,46条引物具有扩增产物,5条引物扩增出多态性条带。对这5条引物进行重复筛选和单株验证,只有G02扩增出的多态性片段,且表现稳定。推测该标记与育性有关。     

BT型细胞质雄性不育水稻及其三系的线粒体DNA研究

用RAPD技术对BT型水稻胞质雄性不育系秀A及其保持系秀B、恢复系湘晴以及杂种F1代的线粒体DNA进行了比较分析。结果表明不育系与其保持系间存在显著差异;不育系与其F1之间mtDNA也存在差异。在引物OPJ－08的扩增产物中,秀A扩增出一条分子量为800bp的多态性片段,在引物OPK－10的扩增产物中,杂种F1扩增出一条分子量为900bp的片段。把这两片段回收、克隆并制备探针,OPJ－08800的Southern杂交结果显示不育系与其F1杂交图谱存在多态性;OPK－10900的Suthern杂交结果显示不育系与其保持系同存在差异。推测这两片段与育性可能有一定的联系。     

普通小麦三种细胞质雄性不育系线粒体DNA的比较研究

对细胞质分别来源于粘果山羊草（Ａｅ．ｋｏｔｓｃｈｙｉ）、偏凸山羊草（Ａｅ．ｖｅｎｔｒｉｃｏｓａ）、提莫菲维（Ｔ．ｔｉｍｏｐｈｅｅｖｉ）的３种普通小麦雄性不育系,其相应保持系和共有的一种恢复系的ｍｔＤＮＡ进行了ＲＦＬＰ比较分析。发现Ｋ型和Ｖ型不育系的ｍｔＤＮＡ在组织结构上不同于Ｔ型,说明Ｋ、Ｖ型不育系是有别于Ｔ型的两种新不育类型。Ｋ型、Ｖ型不育系的ｍｔＤＮＡ与保持系和恢复系显著不同,推测ｍｔＤＮＡ与小麦细胞质雄性不育性有关。实验同时发现Ｔ型不育系与其保持系的ｍｔＤＮＡ非常相似,对这种相似性的原因进行了讨论。     

3种小麦细胞质雄性不育系及其杂种线粒体DNA的RFLP分析

对细胞质分别来源于提莫菲维（Ｔ．ｔｉｍｏｔｈｅｅｖｉｉ）,粘果山羊草（Ａｅ．ｋｏｔｓｃｈｙｉ）,偏凸山羊草（Ａｅ．ｖｅｎｙｒｉｃｏｓａ）的３种普通小麦的雄性不育系,相应保持系和恢复系及其上的ｍｔＤＮＡ用１２个线粒体基因探针进行了ＲＦＬＰ分析,结果为：⑴Ｔ、Ｋ、Ｖ型不育系的ｍｔＤＮＡ在组织结构上存在显著差异;⑵Ｔ、Ｋ、Ｖ不育系的ｍｔＤＮＡ与共同的保持系间显著不同,失测ｍｔＤＮＡ与小麦ｃｍｓ有关;⑶在     

二角山羊草细胞质小麦雄性不育系的育性特异性分析

利用大量小麦亲本材料和优良品种(系)与具有粘果、易变、偏凸和二角山羊草细胞质的小麦雄性不育系杂交,并对其杂交F1过氧化物同工酶进行了分析,结果表明：(1)二角山羊草细胞质与小麦核内的遗传物质组成两个不同的核质互作不育系统,粘、易、偏型不育系育性基本表现一致,而二角型不育系除了与前三种不育系具有相同的1BL／1RS保持系以外,对某些小麦近缘植物的杂交后代材料还表现出育性特异性。(2)粘、易、偏和二角型同核异质不育系5-1及其与V9125杂交F1过氧化物同工酶分析表明,粘、易、偏和二角型不育系5-1过氧化物同工酶带型基本表现一致,粘、易、偏不育系5-1与V9125杂交F1过氧化物同工酶带型基本表现一致,而二角型不育系5-1杂交F1过氧化物同工酶则表现出酶带减少变弱。     

APAGE技术在小麦细胞质雄性不育系选育中的应用研究

利用大量小麦亲本材料和优良品种(系)与具有粘果、易变、偏凸和二角山羊草细胞质的小麦雄性不育系杂交,筛选出一系列保持系。利用APAGE(酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳)技术对其进行了醇溶蛋白电泳图谱分析,发现大部分保持系表现出1BL/lRS易位系的1RS醇溶蛋白标记位点GldlB3。利用细胞学镜鉴,发现含有GldlB3标记位点的保持系均只含有两个随体,而不含有GldlB3标记位点的保持系均含有4个随体,证明了GldlB3标记位点与两个随体数的一致性。粘、易、偏型不育系育性基本表现一致,而二角型不育系除了与前3种不育系具有相同的保持系以外,对某些小麦品种(系)还表现出育性特异性。同时还讨论了ANGE技术在快速筛选小麦细胞质雄性不育保持系中的作用,为非1BL/1RS不育系的选育提供了必要的手段。     

Structural and Expressional Variation Analyses of Mitochondrial Genomes Reveal Candidate Transcripts for the SV Cytoplasmic Male Sterility in Wheat (Triticum aestivum L.)

Common wheat (Triticum aestivum L.) is one of the most important crops,and intra-specific wheat hybrids have obvious heterosis in yield and protein quality.Therefore,utilization of hybrid wheat varieties offers an effective way to increase yield and nutrition.Cytoplasmic male sterility (CMS) systems are a useful genetic tool for hybrid crop breeding,and are ideal models for studying the genetic interaction and cooperative function of mitochondrial and nuclear genomes in plants (Schnable and Wise,1998;Hanson and Bentolila,2004).The breeding of hybrid wheat using male sterility caused by the cytoplasm of T.timopheevii has been studied since the early 1960's.But it is unsuccessful because there are some deficiencies in the practical application of this cytoplasm,including limited restoration resources,thin seeds,pre-harvest sprouting and lower germination rate (Wilson and Ross,1962).The Sv type of cytoplasmic male sterility (CMS-Sv) in wheat is general accessions for four types of CMS lines that were derived from four Aegilops species:Ae.kotschyi,Ae.variabilis,Ae.ventricosa,and Ae.bicornis.Based on the observation of alloplasmic lines produced in all possible combinations between 12 wheat nuclear genotypes and 47 cytoplasms of two related genera,Triticum (wheat) and Aegilops,Ogihara and Tsunewaki (1988) concluded that the D2-cytoplasm of Ae.crassa and its relatives,N-cytoplasm of Ae.uniaristata,and SV-cytoplasm of Ae.kotschyi and its relatives might be used as the alternative male sterile cytoplasm to replace the T.timopheevii cytoplasm for hybrid wheat breeding.Ikeguchi et al.(1999) proposed that spring-type hybrid wheat may be bred by combination of the 1BL-1RS chromosome and Ae.kotschyi cytoplasm with a new fertility-restorer gene discovered in a wheat variety Kitamiharu 48.Zhang et al.(1996) also proposed the use of CMS-Sv lines as the most effective male sterile cytoplasm.     

粘类非1BL/1RS小麦CMS基因定向选择及其育性特性的研究

对携有不同不育基因的4个粘类小麦雄性不育系进行了定向选择与鉴定,并对其育性特性进行研究,以选育更具应用价值的粘类非1BL/1RS小麦雄性不育系,推动三系杂交小麦的实际应用.结果表明:(1)根尖体细胞随体鉴定和A-PAGE技术分析筛选出的SP4、莫迦小麦为非1BL/1RS类型,其它供试不育系均属于1BL/1RS类型;(2)减数分裂及成熟花粉粒形态观察,粘类非1BL/1RS小麦雄性不育系其不育性是在整个配子发育过程中连续产生的,且在B型不育细胞质背景下,SP4和莫迦小麦的花粉细胞学形态与在K、Ven型2种不育细胞质背景下的不同,B型不育细胞质背景下SP4和莫迦不育系的花粉萌发率比K、Ven型不育细胞质背景下的花粉萌发率高;(3)以不同来源不育基因培育成的粘类K、Ven型非1BL/1RS不育系育性恢复性测定发现,SP4、莫迦小麦2种雄性不育系育性恢复性有一定差异,莫迦小麦不育类型育性恢复性高于SP4.     

几类异质1BL／1RS小麦雄性不育系诱导孤雌生殖性的研究

系统调查了4种异质（即偏凸,粘果,易变和二角山羊草细胞质）1BL/1RS小麦雄性不育系与其一系列异质同核系,同质异核系,异质异核系杂交,回交世代诱导孤雌生殖性的遗传变异规律,染色体分裂行为和对外表现特点,结果表明：1、异源细胞质与小麦1BL/1RS核型专一互作,有着消弱同源染色体配对,提高中期单价体细胞率的作用;2、特定细胞质背景下,专一核型内细胞单价体频率高低与诱导孤雌生殖性的频率直接相关;3、1BL/1RS易位染色体中易位片所存在系列差异以及1BL/1RS易位染色体外基因型背景不同,诱导孤雌生殖性的频率明显不同;4、提高或抑制不同杂交,回交世代间孤雌生殖频率,不育系母本或不同基因型父本有着同等重要的作用。选择最佳父母本组合杂交可明显提高或降低后代群体中的孤雌生殖性频率。     

普通小麦1BL—1RS K,V型雄性不育体系育性恢复的研究

对１ＢＬ－１ＲＳ Ｋ,Ｖ型雄性不育系及其保持素与中国春及其第一部分同源群染色体全部６个缺－四体杂种Ｆ１的育性恢复进行了研究。结果表明：Ｋ型杂种的育笥恢复主要受１ＢＳ上Ｒｆｖ１基因的控制;而Ｖ杂种则受Ｒｆｖ１的１Ｄ染色上育性恢复基因的共同控制;在保持１Ｄ正常剂量的情况下,使恢复系中载有Ｒｆｖ１的１Ｂ染色体（片段）加倍,如１Ａ缺体－１Ｂ四体能使Ｋ,Ｖ型杂种1Ｆ的育性完全恢复。     

Production and morphology of the hybrids Aegilops kotschyi x Secale cereale and Ae. biuncialis x S. cereale

Hybrids between Aegilops kotschyi and Ae. biuncialis with Secale cereale were synthesized. Five Ae. kotschyi and four Ae. biuncialis accessions, as well as one inbred and four self-compatible forms of Secale cereale were used for crossing. The hybrids were produced directly from cultured embryos or through embryo callus culture. Sixty hybrids, 11 involving Ae. kotschyi and 49 Ae. biuncialis, had a stable somatic chromosome number 2n = 3x = 21. The plants showed good vegetative vigour and tillering capacity. Morphologically the hybrids were intermediate between their parents and completely sterile. In vitro propagation of Ae. kotschyi and Ae. biuncialis x S. cereale hybrids revealed that their capacity for callus production and plantlet regeneration - varies.