两个育性相关基因在几类小麦雄性不育材料中的表达研究

以1B/1R类K型不育系K3314A及其保持系3314B,非1B/1R类K型不育系732A及其保持系732B,YS温敏雄性不育小麦A3017为材料,提取不同温度处理下各时期小穗的总RNA进行反转录,对AY914051和AY660990两个目标基因进行半定量PCR和电泳分析,测定其在小麦中的表达变化趋势,以分析其与这几种不育系的育性相关关系,探讨这几种不育小麦败育的关键发育时期。结果表明,除AY914051基因在2种保持系3314B和732B中表达量变化不大之外,其它均有明显差异;2个目标基因与这几种雄性不育系的败育有关,但与育性相关程度不同,不育系两个目的基因的表达受温度变化影响程度明显大于保持系。由实验结果推测,1B/1R类K型不育系、非1B/1R类K型不育系和YS温敏雄性不育系的败育关键时期为单核期或单核期至二核期之间;温度差异可能会导致YS温敏雄性不育系的育性相关基因表达时期错位,错位后的表达差异积累可能最终导致其败育。     

温敏核不育小麦可育花药和败育花药发育观察

对温敏核不育小麦百农不育系（Bainong sterility,BNS）的可育和不育花药结构进行对比观察。在减数分裂期、小孢子早期和小孢子晚期,可育花药与不育花药的结构相同。小孢子分裂形成二胞花粉后,可育花粉中随着大液泡的分解,细胞质内含物增加,其中出现一些颗粒状物质。不育花药中,小孢子也可分裂形成二胞花粉,但营养细胞的大液泡不分解,细胞质也不增加,最终花粉中的细胞质消失,花粉败育。该种温敏核不育小麦的花粉败育时间发生在二胞花粉早期,可能和其大液泡没有适时分解有关。花粉败育时间的确定为进一步深入研究该种雄性不育小麦的败育机制打下了基础。     

K型温敏雄性不育系KTP116A育性转换规律的研究

基于两系杂交小麦系统的K型（Aegilops kotshyi）细胞质小麦温敏雄性不育系,在中国北方小麦正常生长季节表现完全雄性不育,可用于杂交小麦种子生产,在反季节播种表现育性部分恢复,是一类非常有利用价值的小麦温敏雄性不育系。本研究以小麦温敏雄性不育系KTP116A为材料,采用人工气候箱控温和涂抹法压片的方法对其育性转换的关键时期及败育的花粉发育过程进行更为精细的研究。研究发现,KTP116A可育环境下能正常进行减数分裂并发育为成熟花粉粒;不育环境下只有少数能经过第二次有丝分裂产生两个精细胞,大部分为二核期花粉粒、异常花粉粒和没有原生质体的空壳花药不开裂,自然条件下不散粉;KTP116A育性敏感期为两个时期,减数分裂期至单核早期和二核晚期至三核期,在自然条件下温度感应历期为10d左右;从小麦外部发育进程来看,抽穗前的2-8d和扬花前的3-5d为其敏感时期。这对于进一步研究败育的机理,分析败育的原因和更好的利用温敏不育系奠定基础。     

玉米新选细胞质雄性不育系小孢子发育的细胞学观察及DNA甲基化分析

细胞质雄性不育在高等植物中普遍存在,是杂种优势利用的重要工具,为推动植物杂种优势的利用发挥了重要作用。文章以本课题组前期新选的玉米细胞质雄性不育系A1、A2及保持系18(红)为材料,利用石蜡切片技术对不育材料小孢子发育过程进行细胞学观察,采用高效液相色谱法(HPLC)对不同发育时期的叶片及不同发育时期的雄穗DNA进行甲基化分析,从细胞学和表观遗传学角度了解不育系A1、A2的败育机制。结果表明：不育材料A1、A2小孢子发生败育的主要时期为四分体时期至单核小孢子中期。在不育系A2中还存在另一种败育方式,即在花粉母细胞时期表现出败育特征。甲基化分析结果表明,保持系18(红)的叶片DNA甲基化水平从苗期到拔节期迅速上升,而不育系A1、A2叶片DNA甲基化水平基本保持不变;保持系雄穗DNA甲基化水平表现为从花粉母细胞时期到双核期逐渐升高,而不育材料A1、A2从花粉母细胞时期到双核期的雄穗DNA甲基化水平表现为先上升后下降的趋势,达到最高峰的时期均出现在小孢子发育的四分体时期。从小孢子发育的细胞学观察结果可以发现,小孢子败育的主要时期往往具有较高的甲基化水平,推测DNA甲基化水平变化可能与不育材料A1、A2的花粉败育有关。     

甘蓝型油菜几个雄性不育系花药发育的细胞形态学研究

选用甘蓝型油菜6个细胞质雄性不育系和1个细胞核雄性不育系为材料,与可育系比较,确定花药发育受阻的时期和方式。根据研究结果,将其雄性不育系分为三类:1.湘矮A,Po-aA,陕2A和7s-3A花药发育受阻于孢原细胞分化期,没有分化形成花粉囊。2.萝AⅠ和萝AⅡ花药发育受阻于四分体至单核花粉期。败育方式为小孢子难以从四分体中释放出来,或释放出来后细胞质液泡化,核不能分裂,花粉壁发育不良。此外,还见到绒毡层径向肥大、延迟消失和维管束分化不良等异常现象。3.宜3A为核不育系,花药发育受阻于花粉母细胞期。败育方式为花粉母细胞死亡,减数分裂异常,或不能进行减数分裂。绒毡层和维管束一般都能正常发育。     

水稻红莲型细胞质雄性不育系小孢子发育过程中的花药蛋白质分析(英文)

水稻不育系的不育机理至今尚未搞清。本工作对红莲型不育系小孢子发育过程中花药蛋白质的变化进行了分析,为从分子水平阐明其不育机理奠定基础。分别在不育系（A）、保持系（B）、杂种一代（F1）和恢复系（R）的花粉母细胞单核、二核及三核四分体时期取花药,匀浆、反复离心制备上清液、定量后,做不连续Bis－Acr凝胶电泳、染色,观察其蛋白电泳条带的变化。结果见Fig．1＆2和Tab．1：大多数主要的、表达量大的蛋白质在二核期前后（花粉败育时期）,没有明显变化,这些蛋白与败育无关。条带X、XI随着小孢子发育过程出现变化,但它们在A、B、F1和R中的表达行为变化一致,也与败育无关。条带Ⅰ、Ⅱ在不育系中不表达,条带Ⅲ为不育系所特有,条带Ⅳ在单核期以后出现,条带Ⅶ在二核期受到抑制,它们均可能与育性有关。A、F1中均有条带Ⅴ表达,说明该编码基因是由不育系遗传到F1中的,它与育性无关;而R、F1系中均有条带Ⅵ、Ⅷ表达,该编码基因可能是由恢复系遗传到F1中的,可能涉及F1的育性恢复。     

二角型小麦雄性不育系花粉败育的细胞学研究

应用石蜡切片和醋酸洋红压片法,从细胞学角度对4个同质异核二角型小麦雄性不育系ms(bicor)-8222、ms(bicor)-80(6)、ms(bicor)-5-4及ms(bicor)-5-8的花粉败育过程进行了比较研究。结果表明：(1)4种不育系败育特点总趋势基本雷同,但也因特定核型亦存在一些差异;(2)二角型雄性不育系小孢子发生与其保持系相似,花粉败育就花药而言,中层有延迟退化、解体的趋势,就花粉粒而言,败育主要发生在二细胞花粉粒后期至三细胞花粉粒期;(3)4个不育系花粉败育异常,主要表现为二分体细胞内有微核出现,内缘壁周缘细胞均呈次生纤维状增生;维管束鞘细咆排列不规则,花粉大小不一;(4)花粉败育与营养供应无直接关系,细胞核对花粉育性及育性相关性状相对细胞质影响较小。     

小麦光温敏雄性不育系BNS育性转换与内源激素的关系研究

BNS是一种光温敏型小麦不育新类型,具有不育彻底、育性转换稳定等特性,对小麦杂种优势研究有重要价值。为研究内源激素在BNS育性调控中的作用,以秋播与春播BNS花粉发育的四分体期至三核期4个关键时期幼穗为实验材料,采用间接酶联免疫(ELISA)法分别测定了BNS不育和可育幼穗中生长素(IAA)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3)和玉米素核苷(ZR)4种内源激素的含量变化。结果显示:(1)BNS在陕西关中地区正常秋播雄性不育、早春播雄性育性正常。(2)单核期和三核期是BNS温度敏感期,单核期均温高于15.35℃、三核期均温高于18.64℃时,BNS育性发生转换,雄性不育度随温度升高逐渐降低。(3)BNS在敏感期响应外界温度,4种内源激素的含量发生显著变化,调控育性表达;单核期不育幼穗中IAA、GA3和ZR含量比可育幼穗低21.9%、33.6%和30.2%,ABA含量反而增加23.4%;三核期不育幼穗ABA和ZR含量分别比可育幼穗高59.7%和31.4%,GA3则低44.0%。(4)与雄性可育幼穗相比,BNS雄性不育幼穗在单核期的IAA/GA3、ABA/GA3值偏高;二核期IAA/ABA值较低;三核期的IAA/GA3、ABA/GA3值较高,IAA/ABA值偏低。3个时期的IAA、ABA和GA3比例失调,阻碍了小孢子正常发育,导致BNS雄性败育。研究认为:BNS在花粉发育的单核期和三核期对外界温度变化敏感,通过内源激素代谢调控自身育性转换。     

新型甘蓝型油菜温敏核不育系SP2S的花药发育解剖学观察

SP2S是西北农林科技大学选育的甘蓝型油菜温敏核不育系,本文采用半薄树脂切片、扫描电镜对SP2S及其可育近等基因系SP2F的花药发育及花粉形态进行观察比较,发现SP2S花药发育在减数分裂时期出现异常,单核花粉时期彻底败育。其主要特征是：减数分裂时期绒毡层已经径向肥大且出现大液泡,胼胝质不能及时降解,使得单核小孢子相互粘连在一起,小孢子无花粉壁的形成且细胞质物质逐渐降解,最后小孢子仅剩下空壳残留物,聚集在一起。SP2S败育特征与现有的核不育材料不同,表明其有可能是一种新型温敏核不育材料。     

水稻温敏核不育突变体0A15-1的育性表现及遗传学研究

水稻细胞质型雄性不育系IR69700A的幼穗经离体培养,获得一个体细胞克隆突变体0A15-1。经短日照和低温处理表明,0A15-1具有在高温下不育和低温下转为可育的特性,是一例温敏不育突变体。花粉染色显示0A15-l属于典败型不育。通过与明恢63、优B和广陆矮等多个父本的杂交,其F2和BC1群体的育性分离比都揭示0A15-1的不育性状受一对隐性核基因控制,并且为孢子体型雄性不育。该新种质可以用于对相关温敏核不育基因进行分子标记及用于两系法生产杂交水稻。     

水稻不育系安农S-1育性转换及相关基因的表达分析

通过在自然环境和高温温室内对安农S-1的不同部位进行高温、低温诱导处理,对水稻温敏核不育系安农S-1的温度敏感时期和诱导部位进行了研究。总共进行了8种处理,结果表明：安农S-1的育性转换时期是从花粉母细胞形成到减数分裂的四分体时期之前。在育性转换时期,处于高温的条件下,根部低温处理不能诱导安农S-1可育,穗部低温处理可以使安农S-1保持可育,可见安农S-1的温度敏感部位在幼穗。aprz基因和育性相关,用RT-PCR方法研究了aprt基因在安农S-1不同部位和不同温度环境的表达变化,结果显示,在幼穗中aprt基因的表达在高温环境中被大幅度下调,而在叶中和根中的变化比较小,这说明幼穗对温度最敏感,从侧面验证了引起安农S-1育性转换的温度敏感部位是在幼穗。     

辣椒雄性不育材料小孢子发生的细胞形态学观察

用石蜡切片技术,在光学显微镜下观察了辣椒雄性不育材料1A及其保持系1B的小孢子发育过程和各时期的形态特征.结果表明,雄性不育材料1A的小孢子败育发生在四分体至单核花粉粒时期,此时绒毡层细胞异常肥大,四分体受到挤压后破裂并降解,无法形成正常的单核花粉粒.扫描电镜观察结果表明,保持系1B的花粉粒结构完整,表面有3个明显的萌发沟;而雄性不育材料1A的成熟花粉粒形状不规则,空瘪,有部分花粉粒解体,败育比较彻底,说明该雄性不育材料在辣椒育种工作中有较高的利用价值.     

小麦光温敏雄性不育相关基因的DDRT－PCR分析及功能预测

 以小麦光温敏雄性不育系BS210为试材,分别在北京顺义（可育环境）和安徽阜阳（不育环境）两种诱导育性表现的生态环境下种植,并于雌雄蕊分化期、药隔形成期、花粉母细胞形成期、四分体期和单核期5个时期提取小穗组织的RNA,利用DDRT-PCR方法分离不育系在光、温因子诱导下的差异表达mRNA,并通过反向Northern 进行验证.对获得的20条差异表达的EST进行了测序和BLAST分析,得到了4个候选基因的片段,对其进行5′Race 扩增、序列分析及功能预测.结果表明：它们分别与水稻的DNA修复重组蛋白基因rad50、小麦穗部表达的LRR重复序列型类受体激酶基因、玉米叶片坏死斑点L1s1基因的序列相似性分别为89%、89%和88%,另外还筛选到1个未知功能的新基因片段,它和rad50分别在可育和不育环境下表达的mRNA具有相同的5′端编码区,但3′端非编码区     

温光型核雄不育小麦育性转换的温度敏感期和临界温度研究

多年人工气候箱和田间分期播种试验表明,小麦温光型隐性核雄不育两用系C49S育性温度敏感期较长,从花粉母细胞形成期到成熟花粉期都有一定程度的敏感性,其中最敏感的时期有两个,即花粉母细胞减数分裂期和小孢子中期,当减数分裂期温度与小孢子中期温度均较低时,C49S表现为高度不育,当其温度均较高时,C49S表现为高度可育;C49S高度不育的临界温度是关数分裂其平均最低温度（Tmin1）、小孢子中期平均温度（T2）和平均最低温度（Tmin2）,分别为8.5℃、13.5℃和10.5℃;C49S高度可育的临界温度是Tmin1 11.5℃、T2 15.0℃、Tmin2 12.5℃;对温光型核雄不育两用系在小麦杂种优势利用中的应用价值、条件及风险进行了综合评价。     

温光型核雄不育小麦育性转换的温度敏感期和临界温度研究

多年人工气候箱和田间分期播种试验表明,小麦温光型隐性核雄不育两用系C49S育性温度敏感期较长,从花粉母细胞形成期到成熟花粉期都有一定程度的敏感性,其中最敏感的时期有两个,即花粉母细胞减数分裂期和小孢子中期,当减数分裂期温度与小孢子中期温度均较低时,C49S表现为高度不育,当其温度均较高时,C49S表现为高度可育;C49S高度不育的临界温度是减数分裂期平均最低温度(Tmin₁)、小孢子中期平均温度(T₂)和平均最低温度(Tmin₂),分别为8.5℃、13.5℃和10.5℃;C49S高度可育的临界温度是Tmin₁11.5℃、T₂15.0℃、Tmin₂12.5℃;对温光型核雄不育两用系在小麦杂种优势利用中的应用价值、条件及风险进行了综合评价.     

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。     

mRNA differential display between sterile and fertile anther of rice and analysis of cDNA differential fragments

Ｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃｍａｌｅｓｔｅｒｉｌｉｔｙ(ＣＭＳ)ｉｎｈｉｇｈｐｌａｎｔｓｉｓａｍａｔｅｒｎａｌｌｙｉｎｈｅｒｉｔｅｄｔｒａｉｔｔｈａｔｓｕｐｐｒｅｓｓｅｓｖｉａｂｌｅｐｏｌｌｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｉｓｅｘｔｒｅｍｅｌｙｖａｌｕａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｈｙｂｒｉｄｓｅｅｄｓ.ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＣＭＳｒｉｃｅｔｏｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｙｂｒｉｄｒｉｃｅｖａｒｉｅｔｉｅｓｈａｓａｌｒｅａｄｙｂｅｅｎａｖａｉｌａｂｌｅｉｎＣｈｉｎａｓｉｎｃｅ1976.Ｉｎｒｅ…