线粒体反向调控介导高等植物细胞质雄性不育发生机制

从高等植物细胞质雄性不育发生的基因调控网络角度出发, 综述了目前高等植物细胞质雄性不育的类型、不育发生相关线粒体因子及核恢复基因对线粒体因子的调控。同时, 结合课题组的研究探讨了线粒体通过可能的核质互作途径反向调控(mitochondrial retrograde regulation, MRR)核基因的表达介导雄性不育发生的分子机制。     

在杂交作物分子育种中利用普通核雄性不育的几个可能途径

由一对隐性基因控制的普通核雄性不育性遗传方式能够满足对植物最佳雄性不育系选育的要求,是水稻等作物杂种优势利用的极好遗传工具。如果能解决其不育系繁殖问题,将优于现有的其他杂种优势利用方式。克隆出普通核雄性不育性的可育基因,通过叶绿体转化,将核雄性不育性可育基因向普通核雄性不育株细胞质转移,创造普通核雄性不育株的保持系;通过种子成熟后表达的启动子;和以位点特异性重组技术为基础的基因开关以及化学诱导启动子的利用,都可能繁殖出100％不育株率的普通核雄性不育系,创造普通核雄性不育性利用的新途径,对植物杂种优势利用产业有十分重要的意义。     

在杂交作物分子育种中利用普通核雄性不育的几个可能途径

由一对隐性基因控制的普通核雄性不育性遗传方式能够满足对植物最佳雄性不育系选育的要求,是水稻等作物杂种优势利用的极好遗传工具。如果能解决其不育系繁殖问题,将优于现有的其他杂种优势利用方式。克隆出普通核雄性不育性的可育基因,通过叶绿体转化,将核雄性不育性可育基因向普通核雄性不育株细胞质转移,创造普通核雄性不育株的保持系;通过种子成熟后表达的启动子;和以位点特异性重组技术为基础的基因开关以及化学诱导启动子的利用,都可能繁殖出100%不育株率的普通核雄性不育系,创造普通核雄性不育性利用的新途径,对植物杂种优势利用产业有十分重要的意义。     

核质互作型雄性不育的机理

雄性不育性,其中一种是由于核基因和胞质基因共同作用决定的,故称为核质互作型雄性不育性. 这种雄性不育性的遗传物质基础是细胞质中胞质基因发生了突变,也就是Pr~+(能育)突变成Pr~-(不育).核基因Rf(能育)突变rf(不育).基因组合Pr~-(rf rf). 胞质基因与核基因如何互作而使雄性不育呢?学者们研究得比较深入的还是玉米雄性不育性遗传.核基因在玉米的第一对染色体上位点是23,为隐性遗传.胞质基因有的是在线粒体上.线粒体的化学成分有单链环状DNA,据有人研究,有mRNA,还有rRNA.他们相互关系的模型如图1. 线粒体蛋白M是保证线粒体结构的正常蛋白质;Ps是线粒体上合成M的结构基因;pr~+是     

植物细胞器离体翻译技术与胞质雄性不育性

不能产生正常花药、花粉或雄配子的植物称之为雄性不育植物。根据其遗传特点可将其分为细胞核雄性不育 (ｇｅｎｉｃｍａｌｅｓｔｅｒｉｌｉｔｙＧＭＳ)和细胞质雄性不育 (ｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃｍａｌｅｓｔｅｒｉｌｉｔｙＣＭＳ)。ＣＭＳ植物在自然界中广泛存在。植物ＣＭＳ在杂种优势利用方面具有极其重要意义 ,迄今胞质雄性不育机理尚未完全搞清。植物一般有三套遗传信息共同指导它的生命活动 ,即核ＤＮＡ(ｎＤＮＡ)以及线粒体ＤＮＡ(ｍｔＤＮＡ)和叶绿体ＤＮＡ(ｃｐＤＮＡ)。ＣＭＳ的研究很自然地集中于线粒体与叶绿体。根据比较限制性…     

辣椒雄性核不育基因的遗传研究及其在杂交育种中的应用

辣椒(Capsicum annuum L.)雄性核不育和核-质互作型不育类型已在杂交种的选配中得到应用。核不育类型由细胞核内的基因控制,而核-质互作型雄性不育则由细胞核和细胞质内的基因共同控制。综述了辣椒雄性不育的遗传及其杂交育种的研究进展,包括辣椒连锁遗传图谱的构建、核基因的定位、连锁分子标记的发展,为深入研究辣椒雄性不育的遗传机理及基因克隆提供参考。     

细胞质雄性不育系转录组学研究进展

细胞质雄性不育是植物杂种优势利用的基础,也是研究线粒体基因与核基因之间相互作用的良好材料。采用DNA芯片和RNA测序技术进行转录组分析能够在同一个实验中分析和比较成千上万个基因,这为在基因组水平上更好地了解植物生长和发育机制以及遗传变异提供了可能。在细胞质雄性不育机理的研究上,通过转录组分析将获得详细的相关分子分析的信息,了解线粒体与核基因之间的相互调控作用方式,并有助于雄性败育机理的解析。     

小麦的细胞质研究

早在1909年,德国植物学家科伦斯Correns就首先从遗传角度对细胞质进行了研究。他所用的材料是蓟属(Cirsium)中的两个种。他发现以C.oleaceum为母本,以C.Canum为父本杂交,经过连续回交,在后代中只有雌性,无雄性。由此断定C.oleaceum的单性别性状是由细胞质基因决定的。以后许多学者又进行过许多实验,并用胞质理论或胞质与特殊核基因相作用的理论来解释雄性不育问题。Jinks是第一位认识到核基因与细胞质基因相互关系的遗传学家,他把细胞质遗传单位称做胞质基因组(Plasmon)。     

二磷酸核酮糖羧化酶的结晶提纯成功

高等植物二磷酸核酮糖羧化酶(RuBPCase)是由8个大亚基和8个小亚基组成的复合体。大亚基由叶绿体基因组编码合成,小亚基由核基因编码合成。因此它是研究细胞质遗传和核质关系的一个理想的遗传标记物。我们曾用RuBPCase作了植物细胞质雄性不育     

普通小麦细胞质雄性不育系及其保持系线粒体DNA的RAPD分析

应用随机扩增多态ＤＮＡ（ＲａｎｄｏｍａｍｐｌｉｆｉｅｄｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃＤＮＡｓ,ＲＡＰＤ）技术,对普通小麦细胞质雄性不育系（Ａ）及其保持系（Ｂ）线粒体基因组（ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌｇｅｎｏｍｅ）的指纹图谱进行了分析。共使用引物４１个,其中２０个引物得到了扩增产物,部分引物扩增结果表现多态性。说明线粒体ＤＮＡ（ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌＤＮＡ,ｍｔＤＮＡ）序列在不育系和保持系之间存在差异,进一步明确了小麦细胞质雄性不育（ｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃｍａｌｅｓｔｅｒｉｌｅ,ＣＭＳ）与ｍｔＤＮＡ的关系。