水稻线粒体atpA基因的克隆及其与细胞质雄性不育的关系

本研究以水稻BT型细胞质雄性不育系秋光和相应的保持系秋光为材料,提取线粒体DNA,用限制性内切酶完全酶解,以玉米线粒体atpA基因和波菜叶绿体atpA基因作为探针,进行分子杂交,将保持系线粒体atpA基因定位在3.5kb的Bam HI酶切片段上,并且以pBR322为载体,克隆了这一片段,另外,在Bam HI完全酶解普带的杂交结果中,不育系线粒体基因组中有两条阳性杂交带,分别是3.5kb和2.9kb,而保持系线粒体基因组中只有3.5kb一条阳性杂交带,因而认为水稻不育系线粒体基因组中可能有两个atpA基因拷贝,而相应的保持系线粒体基因组中只有一个atpA基因拷贝。     

水稻线粒体atpA基因的克隆及其与细胞质雄性不育的关系

本研究以水稻BT型细胞质雄性不育系秋光和相应的保持系秋光为材料，提取线粒体DNA，用限制性内切酶完全酶解，以玉米线粒体atpA基因和波菜叶绿体atpA基因作为探针，进行分子杂交，将保持系线粒体atpA基因定位在3.5kb的Bam HI酶切片段上，并且以pBR322为载体，克隆了这一片段，另外，在Bam HI完全酶解普带的杂交结果中，不育系线粒体基因组中有两条阳性杂交带，分别是3.5kb和2.9kb，而保持系线粒体基因组中只有3.5kb一条阳性杂交带，因而认为水稻不育系线粒体基因组中可能有两个atpA基因拷贝，而相应的保持系线粒体基因组中只有一个atpA基因拷贝。     

一种有效的花粉线粒体RNA分离技术

线粒体有自己的基因组和独特的表达系统,对其研究可以了解ＲＮＡ编码及核与线粒体之间协同调控等机制,进而阐明呼吸作用、植物细胞质雄性不育等生命现象［１,２］。因此线粒体基因组结构及其表达是目前生命科学研究中一个很活跃的研究领域。由于花粉是世代交替的关键阶段,雄性不育仅表现花粉不育而其他营养器官正常,因此研究花粉线粒体基因表达显得尤为重要。花粉线粒体基因表达研究中重要的步骤之一是分离线粒体ＲＮＡ（ｍｔＲＮＡ）。目前仅见营养器官ｍｔＲ－ＮＡ［３］,而未见花粉（特别是不同发育时期的花粉）ｍｔＲＮＡ提取技术…     

与圭亚那柱花草不育基因相关的SRAP标记的筛选

本研究旨在筛选与柱花草花粉不育基因相关的特异性分子标记,为今后筛选特异SCAR标记及建立柱花草稳定的雄性不育系提供新的理论基础,为柱花草杂交育种奠定基础。本研究以圭亚那柱花草1979(母本,花粉不育)和热研5号(花粉可育,轮回父本)的30株BC1F1代群体为材料,利用100对SRAP引物组合,筛选出在花粉不育基因池中稳定扩增的2个SRAP标记。经基因池各单株验证和群体单株验证,这2个标记仅在花粉不育个体中出现,表明这2个标记与柱花草花粉不育基因存在一定的连锁关系。     

‘马哈利’樱桃雄性不育细胞学观察

运用常规石蜡切片技术,以‘马哈利’樱桃雄性不育株和可育株的花芽为试验材料,对其小孢子和雄配子体的发育过程进行观察研究,运用扫描电镜对其花药和花粉进行观察,并分析‘马哈利’樱桃雄性不育的花粉发育过程及其发生原因。结果显示:(1)不育株与可育株的花粉发育形态在花粉母细胞时期没有差别,均可形成正常四分体。(2)四分体时期之后,不育株的绒毡层细胞膨大并向药室中央挤压,接着与小孢子粘连在一起,小孢子因得不到发育所需要的物质和空间而和绒毡层一起降解消失。(3)扫描电镜观察表明:不育株花药和花粉均呈现干瘪萎缩的形状,可育株花药四腔形状明显,花粉清晰可见萌发沟。研究表明,马哈利樱桃种内存在雄性不育系类型,‘马哈利’樱桃雄性不育与绒毡层细胞异常膨大和提前程序性死亡有关,进而造成了小孢子的异常发育并发生败育现象,研究结果对于樱桃杂交育种亲本选择以及樱桃苗木繁育生产具有重要的理论指导意义。     

辣椒雄性不育的研究进展

雄性不育作为植物界中普遍存在的特殊生理现象,在基础应用和实践生产上具有较高的研究价值。综述了辣椒的细胞核雄性不育、核质互作雄性不育两种类型及花粉的不同败育方式,小孢子发生败育的不同时期,比较不育系和保持系花粉发育过程的一些生理生化现象,主要涉及物质代谢和能量代谢。从线粒体代谢,线粒体的结构和数量,线粒体的分子基础三个方面介绍了雄性不育和线粒体间的关系,利用分子技术进行不育基因的标记和蛋白质组学的相关研究,以期为辣椒育种研究者提供参考。     

新版教材中问题解答3则

1　什么叫两系法杂交水稻我国是世界上第 1个将杂交优势应用于水稻生产的国家。袁隆平于 196 4年开始水稻杂交优势的应用研究 ,于 1973年实现籼型三系 (不育系、保持系和恢复系 )配套 ,而两系法杂交水稻中的不育系则是一种光敏型核雄性不育类型。所谓光敏型核雄性不育是指雄蕊育性对光照敏感 ,在夏季长日照下表现为雄性不育 ,在秋季短日照下雄性又可育。有研究表明 ,在短日照下光感核不育基因不表达 ,但在穗分化期的任何阶段给予长日照 ,该基因即可表达 ,只有从第 2次枝梗原始体分化期开始 ,持续给予长日照花粉才彻底败育 ,由此可见从第 2次…     

种子无刺毛野生胡萝卜雄性不育材料的创制与鉴定

胡萝卜雄性不育使得胡萝卜杂交优势得以利用,而种子刺毛严重影响胡萝卜播种质量和效率。通常,需要在播种前去除胡萝卜种子的刺毛。胡萝卜种子无刺毛雄性不育材料对于胡萝卜遗传育种有重要的意义。本研究利用从武汉洪山地区野生胡萝卜(武野)筛选到的雄性不育材料(武野-不育)和筛选到的种子无刺毛材料(武野-无毛)进行杂交和后代筛选,获得了种子无刺毛的雄性不育材料(命名为武野-雄无毛)。武野-雄无毛材料为典型的瓣化型雄性不育,其叶片、叶柄、茎等表现出光滑无茸毛,植株颜色为深绿色。在育性线粒体基因上,武野-雄无毛只含有短片段的atp6基因,不含长片段的atp6基因。武野-雄无毛与武野及栽培胡萝卜黑田五寸杂交,种子均表现出无刺毛特征,且获得的杂交种发芽所需时间短于武野和黑田五寸。     

高粱A1型细胞质雄性不育系与保持系线粒体基因组分析比较

线粒体基因组易位是导致作物细胞质雄性不育(Cytoplasmic male sterility,CMS)性状产生的重要遗传机制。比较高粱A1型细胞质雄性不育系与保持系线粒体基因组,寻找易位区为克隆高粱A1型细胞质雄性不育相关基因奠定基础。以高粱A1型细胞质雄性不育系Tx623A和其保持系Tx623B为试验材料,采用二代Illumina Hiseq结合三代PacBio测序技术,对2个样品的线粒体基因组进行组装,比较和分析不育系和保持系基因组结构和基因差异。高粱Tx623A和Tx623B线粒体基因组大小分别为449 727 bp和452 772 bp,预测编码开放阅读框(Open reading frame,ORFs)分别为147和145个,且两基因组特有基因分别为8个和6个。两线粒体基因组共线性比较分析,发现存在一个57 kb的基因组片段易位的结构变异(Structural variation,SV)区域,该易位区可能与A1型细胞质雄性不育有关。Tx623A和Tx623B线粒体基因组中易位区为高粱A1型细胞质雄性不育基因克隆提供了基因组信息。     

植物细胞质雄性不育分子机理研究进展

本文从线粒体基因组、线粒体基因、线粒体转录RNA、线粒体蛋白、转基因植物以及花粉败育机理六个方面详细介绍了植物细胞质雄性不育分子生物学研究的技术和方法。综述了植物细胞质雄性不育分子机理研究的进展 ,并对植物细胞质雄性不育分子机理的前景作了展望。     

植物细胞质雄性不育分子机理研究进展

本文从线粒体基因组、线粒体基因、线粒体转录 RNA、 线粒体蛋白、转基因植物以及花粉败育机理六个方面详细介绍了植物细胞质雄性不育分子生物学研究的技术和方法。综述了植物细胞质雄性不育分子机理研究的进展,并对植物细胞质雄性不育分子机理的前景作了展望。     

Ar+诱变拟南芥雄性不育材料花器官表型分析及小孢子发生细胞形态学观察

利用低能氩离子作为诱变源诱变拟南芥种子,选用诱变剂量为1.5×1017ions/cm2,30 keV的能量。在其M2群体中根据有无果荚及其果荚是否异常,筛选出tc243不育突变体。用石蜡切片技术,在光学显微镜下观察拟南芥部分雄性不育材料小孢子发育过程和各时期的花形态特征,分析雄性不育的原因。从花表型上分析导致雄性不育的原因有三个方面:(1)柱头伸长过快;(2)花药生长过慢;(3)花药开裂晚。从小孢子发生的细胞形态学观察表明花粉败育主要发生在小孢子四分体时期,此时绒毡层正常,小部分四分体正常,大部分四分体外面的的胼胝体过早降解释放游离小孢子,此时的绒毡层还没解体不能提供小孢子发育所需要的营养物质,使过早释放的小孢子不能正常发育,导致最后形成大量没有活力的花粉粒。     

萝卜地方优良品种高制种潜力雄性不育系转育方法研究

不育系的制种潜力是决定制种产量的重要因素。在前期选育过程中对不育系制种潜力关注不够,往往导致所选育的品种制种产量低甚至无法制种,造成品种无法推广。我国拥有丰富的优良地方品种萝卜资源,但是存在着种质退化、栽培面积缩减、栽培区域小而分散的问题。培育杂交种是提升优良地方品种品质、维持栽培面积和扩大栽培地域的有效途径。本研究将Ogura胞质转育到26份优良地方品种萝卜资源,发现其中16份种质资源在Ogura胞质中的不育率达到或接近100%;建立了一种基于网纱隔离和壁蜂授粉的鉴定方法,用于分析这16份优良地方品种萝卜资源的保持系及其Ogura不育系的制种产量与潜力,发现练丝萝卜和五月红两份资源的不育系和保持系都具有较高的角果产量,有望转育成高制种潜力的不育系亲本,红灯笼、大青皮和心里美3份资源中都分离出具有较高种子产量的胞质雄性不育单株,但是其保持系种子产量很低,需要提高保持系的种子产量;小红袍水萝卜和扶沟萝卜的不育系和保持系的种子产量都处于中等水平,具有优化和应用的潜力;红水萝卜、青皮脆等5份资源不适合Ogura胞质不育系制种;狗头罐、绛县白、象牙白3份资源是自交不亲和材料。本研究发现,Ogura胞质的不同品种以及同一品种不同单株间制种产量差异巨大,说明从转育初代开始逐代监测和筛选制种潜力是非常必要的。本研究介绍一种简易高效鉴定及筛选萝卜胞质不育系制种潜力的方法,并用此方法初步筛选出一批高制种潜力的萝卜地方品种Ogura胞质雄性不育材料。     

玉米花粉研究推进新的杂交品种的开发

伊阿华州立大学(ISU)的Patrick Schnable领导的一项研究正在测定玉米细胞中的基因如何调控可育或不育花粉的形成。 Schnable解释说:“不能产生功能性花粉对于生产象种子玉米这样的植物杂交品种是一个有价值的特性。雄性不育玉米无需在成熟前进行繁重的去雄工作,以防其花粉干扰杂交品种的杂交繁育。”然而,雄性     

长春蒲公英雄性不育株形态学观察与败育细胞学研究

在长春蒲公英(Taraxacum junpeianum Kitam.)株群中发现雄性不育现象,为研究其败育机理及特点,探寻其不育基因,采用形态观察法、石蜡切片技术和染色体压片法,对长春蒲公英野生型及其雄性不育株的花药发育过程和花粉母细胞减数分裂过程进行了观察。结果表明:(1)长春蒲公英雄性不育株花药中部发红、干瘪、无花粉散出。与野生型比较,雄性不育株雄蕊更短,子房更窄,种子形态更加狭长;(2)长春蒲公英雄性不育株败育时期为四分体到单核小孢子前期,败育方式为小孢子自身异常发育,绒毡层异常分解,互相粘连败育;(3)长春蒲公英雄性不育株花粉母细胞减数分裂二分体时期出现落后微核,随后产生极少四分体,并且四分体产生大量染色体桥,小孢子营养物质流失,彻底败育。因此,长春蒲公英雄性不育株败育彻底、稳定,并且有种的特点。小孢子自身异常发育和绒毡层异常分解是导致败育的主要原因。     

3个芹菜品种Agnp-G3PDH基因的克隆及其序列和表达特性分析

从芹菜(Apium graveolens Linn.)品种‘六合黄心芹’(‘Liuhe Huangxinqin’)、‘津南实芹’(‘Jinnan Shiqin’)和‘文图拉’(‘Ventura’)中分别克隆获得非磷酸化甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因Agnp-G3PDH。3个品种的AgnpG3PDH基因序列均包含1个全长1 491 bp的开放阅读框(ORF),编码496个氨基酸;存在84个碱基位点差异,导致14个氨基酸位点改变。由该基因编码的‘六合黄心芹’、‘津南实芹’和‘文图拉’的Agnp-G3PDH蛋白的理论相对分子质量分别为53 201.6、53 051.4和52 960.3,理论等电点分别为pI 7.49、pI 7.86和pI 8.12,氨基酸组成中碱性氨基酸数量大于酸性氨基酸数量;该蛋白质具有亲水性与疏水性双重特性,均为疏水性蛋白。多重比对结果表明:3个品种Agnp-G3PDH基因编码的氨基酸序列同源性达到99.09%,具有高度保守性;且与其他11种植物npG3PDH的氨基酸序列的相似度也较高。在基于np-G3PDH基因编码的氨基酸序列进化树上,3个芹菜品种聚在同一分支中,并与杨柳科(Salicaceae)种类毛果杨(Populus trichocarpa Torr.&Gray)聚在一起,表明它们的np-G3PDH进化关系较近。实时定量PCR分析结果表明:在3个芹菜品种的不同组织中Agnp-G3PDH基因的相对表达水平均有明显差异,其中,在‘津南实芹’的叶、‘文图拉’的花和‘六合黄心芹’的根中该基因的相对表达水平最高;经高温(38℃)、低温(4℃)和干旱(20%PEG)胁迫处理后3个品种Agnp-G3PDH基因的相对表达水平均极显著高于或低于对照,但经盐(0.2 mol·L-1NaCl)胁迫处理后仅品种‘津南实芹’Agnp-G3PDH基因的相对表达水平显著高于对照,品种‘六合黄心芹’和‘文图拉’Agnp-G3PDH基因的相对表达水平与对照无显著差异。表明该基因的表达具有组织特异性且与品种间的抗逆性差异有关。     

一个辣椒功能性雄性不育系的花器形态及遗传研究

本报道了一个新型辣椒功能性雄性不育系的花器形态和遗传规律。研究表明,新发现的辣椒雄性不育花冠退化,大部分雄蕊萎缩,没有花丝、具发育不完整的花药;虽然花内１～２枚发育正常的雄蕊有少量可育花粉,但由于花萼畸长紧闭,不能开花。雌蕊发育正常,人工辅助自花或异花杂交可正常结果并产生种子。遗传杂交分析表明,该功能性雄性不育遗传上受一对隐性核基因控制,用基因的符号ｆｍｓ表示。     

甘蓝型油菜雄性不育系160S育性转换与利用

以甘蓝型油菜雄性不育系160S为试验材料,分别在自然栽种和人工控温条件下对其花器官形态变化、花粉育性转换和杂种优势等进行了初步研究,以探讨植物温敏雄性不育的发生机制。结果表明:环境温度对160S的花器官形态及育性转换具有明显的作用,高温可使花瓣变小,雄蕊退化,花粉活力、角粒数与自交有效结角率降低,表现为低温可育、高温不育,育性变化趋势表现为完全可育-半不育-彻底败育。160S恢复源广泛,且具有较好的配合力和杂种优势,为利用两系法生产油菜杂交种提供了一个较好的途径。     

红莲型杂交水稻的研究与发展

1972年,武汉大学科研人员以红芒野生稻为母本,与江西地方品种莲塘早父本杂交,在后代中发现了雄性不育株.再用莲塘早多代回交,于1974年获得了不育性稳定的株系,命名为红莲型细胞质雄性不育系(Honglian-type cytoplasmic male sterility,HL-CMS),莲塘早为其保持系,红莲型细胞质雄性不育水稻由此问世.与单核期花粉败育的野败型水稻不同,红莲型属于二核期配子败育类型,花粉碘染为圆败,是杂交水稻新质源.40年来,武汉大学科研人员将基础研究、应用研究和产业化紧密结合,促进了红莲型杂交水稻的发展.分子功能验证发现,不育系线粒体内一编码79个氨基酸的可读框OrfH79为HL-CMS不育基因,ORFH79蛋白破坏线粒体正常功能后导致花粉败育.遗传分析发现,HL-CMS为双基因恢复模式,进而克隆了恢复基因Rf5和Rf6.育性恢复机理研究表明,恢复基因RF5蛋白与GRP蛋白互作,组装成400~500kD的分子复合体作用于atp6-OrfH79 mRNA,从而恢复不育性.借助分子标记辅助选择技术,创制出新的CMS和多基因恢复水稻材料,并用于育种实践,选育出高产优质红莲型杂交水稻新组合红莲优6号、珞优8号和粤优9号等,相继通过了湖北省、广西省和农业部国家农作物品种审定委员会等审(认)定,构建的红莲型杂交水稻亲本繁殖提纯体系突破了产业化瓶颈.当前,红莲型杂交水稻在中国长江流域、华南稻区已大面积种植,在越南、印度尼西亚、马来西亚、孟加拉和菲律宾等东南亚国家也表现优异,展现出广阔的应用前景.     

辣椒雄性不育系SDH4基因的表达特性分析

为了探究线粒体电子传递复合体Ⅱ的关键酶基因(SDH4)与辣椒细胞质雄性不育的关系,该试验通过GenBank报道的辣椒线粒体基因组序列,特异引物扩增SDH4基因,并通过分析SDH4基因的时空表达及转录本编辑位点,以期找到辣椒细胞质雄性不育系9704A和保持系9704B的差异。结果表明:(1)从辣椒细胞质雄性不育系9704A和保持系9704B中获得的目的基因编码区片段长度一致,全长均为378bp,编码125个氨基酸残基。(2)辣椒保持系不同组织中SDH4基因表达存在差异,种子中表达最高,茎中表达最低。(3)在不同材料花蕾发育的同一时期,SDH4基因表达也不一致,在花粉母细胞减数分裂时期,不育系SDH4基因表达量明显低于保持系;而在造孢细胞增殖期、小孢子单核期和小孢子成熟期的表达量均高于保持系。(4)不育材料中SDH4基因在29位点出现RNA编辑,导致氨基酸由丝氨酸变为亮氨酸,增强了蛋白结构的疏水性能。研究认为,辣椒细胞质雄性不育系9704A和保持系9704B中SDH4基因的表达差异可能引起植物的能量代谢供应出现异常,从而导致雄性不育的产生。