长穗颈温敏核不育水稻穗颈节间长度及细胞学观察

以水稻培矮64S作对照,对隐性长穗颈温敏核不育水稻(Oryza sativa L.)长选3S幼穗各发育时期穗颈节间长度及细胞数量和长度进行比较分析。结果表明,长选3S在幼穗分化的二核期至始花期穗颈节间伸长速度最快,其节间伸长的长度是培矮64S的2.1倍;在花粉母细胞减数分裂期至二核期及始花当天至始花后第3天两个时段,穗颈节间伸长速度慢。穗颈节间的细胞个数和平均长度两者呈现相似的变化规律,但从花粉母细胞减数分裂期至始花期,长选3S穗颈节间薄壁细胞增加3759个,细胞平均长度为72.9μm,培矮64S增加3134个,细胞平均长度为38μm,长选3S穗颈节间的伸长主要是由幼穗分化的花粉母细胞减数分裂期至始花期细胞分裂和细胞伸长共同作用的结果,其中后者的作用更显著。     

长穗颈不育水稻穗颈节间的细胞学研究

通过对长选3S和培矮64S定长的穗颈节间细胞个数统计和细胞长度的测量,得出长穗颈不育水稻穗颈节间伸长的细胞学变化规律.自然条件下长穗颈不育水稻长选3S穗颈节间比对照培矮64S长18.0cm,其纵列厚壁细胞和薄壁细胞数分别比培矮64S多1248个和580个;厚壁细胞和薄壁细胞平均长度分别比培矮64S长23.3μm和38.3μm,尤其是中部区段的厚壁细胞和薄壁细胞分别比对照长24.8μm和48.7μm;穗颈节间薄壁细胞的长度由基部区段至中部区段呈突跃式增加,而由中部至顶部区段则呈缓慢减少的趋势.隐性长穗颈温敏核不育水稻穗颈节间伸长是由细胞数目增多和细胞长度增加双重作用所致,其中后者作用更显著.     

温敏核不育水稻穗颈节间的SSH特异表达

‘长选3S’是由‘培矮64S’通过辐射诱变选育出的长穗颈温敏核不育水稻．以‘K选3s’二核花粉期穗颈节问作为目标群体,‘培矮64S’二核花粉期穗颈节间作为对照群体,进行抑制差减杂交,川经过‘培矮64S’cDNA差减的‘长选3S’cDNA构建了一个含有大约130个独立克隆的差减文库;采用差减前的‘培矮64S’cDNA和‘长选3S’cDNA以及正向／反向差减杂交后的cDNA为模板标记探针,对随机挑取的96个承组质粒进行羞示筛选,获得了20个阳性候选克隆。从这些阳性候选克隆中随机挑取了8个进行Northern blot分析．证实其巾中1个候选克隆代表了在‘长选3S’穗颈节间中特异表达的基因．序列分析和同源性比较表明它与信号传导有关。这一在‘长选3S’穗颈节间特异表达的cDNA片段有助于进一步揭示其穗颈节间伸长的分子机制．并为水稻不育系的遗传改良提供有用的素材。     

温度对温敏核不育水稻eui突变体最上节间伸长的影响

以培矮64S为对照, 采用田间调查和人工温度处理方法研究了温度对温敏核不育水稻（Oryza sativa）eui突变体（双低培eS）最上节间伸长的影响。结果表明, 双低培eS穗颈伸出度与抽穗前12–17天（花粉母细胞形成期至减数分裂期）的日均温度呈显著负相关。在温度敏感期分别进行人工温度处理, 在18–26℃条件下穗颈伸出度为正值且不包颈; 在28℃条件下出现包颈现象。在可育温度（20℃）和不育温度（24℃）条件下, 双低培eS最上节间中GA1、IAA和ZR含量极显著地高于培矮64S, 而ABA含量则显著低于培矮64S, 最上节间中最内层薄壁细胞数目分别比培矮64S多1 177和823个, 细胞平均长度分别比培矮64S长23.2和16.7 μm。温敏核不育水稻eui突变体最上节间伸长是由于节间最内层薄壁细胞数目增多和细胞长度增加双重作用所致, 其中以细胞伸长为主, 且随着处理温度的升高, 最上节间最内层薄壁细胞数目减少, 细胞平均长度变短。eui基因还可能通过调节激素间的平衡来控制温敏核不育水稻eui突变体最上节间的伸长生长。     

‘培矮64S’与其eui突变体‘长选3S’穗颈节间蛋白质组差异分析

为从蛋白质表达水平了解长穗颈温敏核不育水稻穗颈节间伸长机理,该研究以长穗颈(EUI)温敏核不育水稻‘长选3S’为材料,温敏核不育水稻‘培矮64S’为对照,采用固相pH梯度双向凝胶电泳和质谱分析方法,对2个水稻材料抽穗前2 d的穗颈节间蛋白质进行分离,并进行差异蛋白质组学的比较研究。结果表明:(1)获得了分辨率和重复性较好的双向凝胶电泳图谱。(2)对40个差异蛋白质点进行MALDI-TOF-TOF-MS肽质谱指纹图谱分析,成功鉴定其中27个差异蛋白质点;与‘培矮64S’相比,‘长选3S’中有17个上调表达和10个下调表达的蛋白质。(3)差异蛋白质按照其功能可分为6类,其中主要是与细胞代谢相关蛋白,其次是与细胞壁重建相关蛋白;并且这些差异蛋白质可能与‘长选3S’抽穗期穗颈节间剧烈伸长生长有关,尤其是细胞壁重建相关蛋白与细胞的伸长密切相关。(4)实时荧光定量PCR对随机挑选的蛋白点2、7、8、24、35和36所对应的基因在两个材料最上节间的表达结果显示,‘长选3S’的2(Os10g08550)、7(Os12g42876)、8(Os01g55830)基因的表达量较‘培矮64S’明显下调,而24(Os06g48760)、35(Os05g25850)、36(Os07g42300)基因的表达量较‘培矮64S’显著上调,表明q-PCR的结果与蛋白凝胶图分析结果一致。研究认为,水稻eui基因可能是通过调节抽穗期穗颈节间这些蛋白质的表达,从而促进穗颈节间细胞分裂,尤其是细胞的伸长生长。     

温度对长穗颈温敏核不育水稻(Oryza sativa L.)穗颈伸出长度的影响

以隐性长穗颈温敏核不育水稻(OryzasativaL)长选3S为材料,研究了温度对隐性长穗颈温敏核不育水稻长选3S穗颈伸出长度的影响。结果表明:人工24℃条件下,在始花前第12天至始花前第4天和始花当天至始花后第3天两个时段,穗颈节间伸长速度慢,两者节间日均伸长长度基本一致,但从始花前第4天至始花当天,长选3S穗颈节间伸长速度最快,其节间日均伸长的长度是培矮64S的2.1倍。在敏感期分别进行22、24、26、28℃4种人工温度处理,28℃条件下穗颈节间伸长受阻,出现包颈现象;26～22℃条件下穗颈伸出长度都为正值,不包颈,但穗颈伸出剑叶叶鞘的长度随温度降低而增加。通过对穗颈节间细胞数目和细胞长度的比较分析表明,长选3S穗颈节间的伸长主要是由于细胞分裂和细胞伸长共同作用所致,其中后者作用更显著,且随处理温度的升高,穗颈节间最内和最外层薄壁细胞数目减少,细胞平均长度变短。     

水稻细胞质雄性不育系及其保持系幼穗发育过程中内源激素的变化

利用酶联免疫测定技术研究了水稻细胞质雄性不育系珍汕97A及其保持系珍汕97B在幼穗发育过程中叶片、幼穗和花药中内源IAA、GA1＋4、ABA和iPAs含量的动态变化。结果表明,1）从幼穗发育的雌雄蕊形成期到三核花粉期,保持系叶片中IAA水平高于不育系,并在二核花粉期最高;在幼穗和花药中也以保持系为高。2）保持系与不育系叶片中GA1＋4含量变化趋势相似,均为先升后降,但从单核到三核花粉期以保持系为高;在幼穗和花药中也都以保持系为高。3）不育系叶片中ABA水平在幼穗发育早期明显高于保持系,中期与保持系相近,后期又高于保持系;在幼穗和花药中也都以不育系为高。4）保持系叶片、幼穗和花药中iPAs含量始终显著高于不育系。5）保持系叶片中IAA＋GA1＋4＋iPAs与ABA之比值也始终高于不育系。提示不育系叶片、幼穗和花药中IAA、GA1＋4、iPAs和ABA含量出现了异常,且IAA、GA1＋4和iPAs亏缺以及ABA盈积可能与水稻细胞质雄性不育发生有关。     

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。     

长穗颈水稻的内源GA1、IAA和ABA含量变化

分别以携有长穗颈基因eui1、eui2和野生型基因Eui的协青早不育系和保持系6个水稻品种为材料,测定它们在抽穗始期植株中内源GA1、IAA和ABA含量的变化。结果表明,携有eui1和eui2基因的水稻可以在植株体内产生大量内源GA1,携有eui1基因的GA1含量比携有eui2基因的高。携有eui1基因的ABA含量最高,携有eui2基因的其次,而携有Eui基因的最低。IAA含量也表现出同样的趋势。表明长穗颈基因主要是通过调节内源GA1含量促进水稻最上节间的剧烈伸长。     

无花果花芽分化与植物激素含量的关系

在对布兰瑞克无花果花芽分化形态学研究的基础上,对花芽分化期无花果新梢第7或第8节位芽中植物激素的玉米素核苷（ZR）、脱落酸（ABA）、赤霉素（GA1＋3）、生长素（IAA）含量的变化进行了研究。结果表明,在花托和小花形成阶段,芽内需要较高水平的ZR、ABA和较低水平的GA1＋3、IAA。在花托和小花的形成阶段,ABA/IAA,ABA/GA1＋3,ZR/GA1＋3和ZR/IAA都有较高的比值。