与油菜细胞质雄性不育相关的DNA位点和育性恢复基因的研究进展

细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility,CMS)在油菜杂交种子生产中具有重要的意义.文章主要从目前已发现的与油菜CMS相关的线粒体DNA位点,育性恢复基因对CMS相关DNA位点表达的影响,育性恢复基因的分子标记定位和育性恢复基因的克隆4个方面综述了近年来油菜CMS的研究进展.并就该领域今后的研究方向进行了探讨.     

水稻细胞质雄性不育及育性恢复研究进展

植物细胞质雄性不育(CMS)是广泛存在于自然界中的现象,主要表现为不能产生有功能的花粉从而导致不能正常受精结实的自然现象。CMS的起因源于受植物细胞质基因的影响表现出雄性不育的特征,目前研究表明为线粒体的基因引起的雄性不育。相应地,细胞核中存在某类基因能够编码一种蛋白使其育性得以恢复,这一类基因称为育性恢复基因(Rf genes)。杂交水稻的生产依赖于CMS的发掘和利用,并且这也是农作物增产的一条有效途径。迄今为止,水稻中CMS和育性恢复的相关研究较多,机理阐述相对比较深入,本文主要介绍水稻CMS及育性恢复基因的研究及CMS和育性恢复机理的最新研究进展,希望能为揭示水稻CMS与育性恢复机制以及其他作物的CMS/Rf研究提供参考,为新型杂交水稻的培育提供新思路。     

植物CMS/Rf系统的基因克隆及其结构特征

细胞质雄性不育和恢复系统（CMS/Rf）在植物杂种优势利用中已被广泛应用。为阐明恢复基因在这一系统中的作用机理,众多研究者开展了恢复基因的定位和克隆研究。近年来,4个植物恢复基因的成功克隆有力地推动了这一研究领域的发展。本文综述了植物恢复基因的定位、克隆以及育性恢复分子机理的研究进展,并讨论了恢复基因在植物分子育种上的应用。     

植物细胞质雄性不育

近年来国内外对植物细胞质雄性不育（cytoplasmic male sterility,CMS）在细胞学、生理生化及分子遗传学等方面的研究又取得了新的进展。特别是对育性恢复基因的定位、克隆的研究已取得一定突破,发现编码含保守PPR（pentatricopeptide repeat）模体蛋白的基因在多种植物中与育性恢复密切相关。     

油菜细胞质雄性不育与育性恢复机理的研究进展

油菜细胞质雄性不育不仅是研究核质互作的理想材料,同时也是杂种优势利用的最有效方式之一。目前对油菜细胞质雄性不育的研究主要包括不育基因的来源、不育基因的结构特征、不育基因的作用机理以及育性恢复的分子机制等。对目前国际上主要的油菜细胞质雄性不育类型(pol CMS、nap CMS、kos CMS、ogu CMS和tour CMS)在分子水平上的研究进展进行了综述。包括线粒体不育基因相关区域的确定和结构特点,不育形成的分子机理以及恢复基因的定位和作用机制等。     

植物线粒体与细胞质雄性不育研究进展

本文从能量代谢与植物细胞质雄性不育(CMS)、线粒体的结构和数量与CMS、线粒体DNA多态性与CMS、线粒体基因转录与CMS、线粒体多肽差异与CMS几个方面介绍了植物线粒体与CMS的关系。并介绍了与CMS相关的线粒体基因研究进展并对CMS形成的分子机制进行了探讨。     

植物线粒体与细胞质雄性不育研究进展

本文从能量代谢与植物细胞质雄性不育(CMS)、线粒体的结构和数量与CMS、线粒体DNA多态性与CMS、线粒体基因转录与CMS、线粒体多肽差异与CMS几个方面介绍了植物线粒体与CMS的关系。并介绍了与CMS相关的线粒体基因研究进展并对CMS形成的分子机制进行了探讨。     

植物细胞质雄性不育及育性恢复研究进展

植物细胞质雄性不育是一种广泛存在于高等植物中的母性遗传性状。细胞质雄性不育不仅为研究核质互作提供了良好材料,同时也是植物杂种优势利用的重要基础,其分子机理是目前研究的重点。多种研究证据表明,线粒体基因与细胞质雄性不育密切相关。随着分子生物学和分子遗传学的不断发展,许多植物的恢复基因已经被定位和克隆,进一步阐明了植物细胞质雄性不育和育性恢复的分子机理。本文综述了近几年植物中细胞质雄性不育和育性恢复相关基因的研究进展,并探讨了细胞质雄性不育/育性恢复系统在育种方面的应用。     

主要农作物细胞质雄性不育系育性恢复基因研究进展

提升作物产量、抗逆性和品质的主要手段之一是利用杂种优势,其中细胞质雄性不育/恢复(CMS/Rf)系统是应用最广的雄性不育系统。研究细胞质雄性不育系育性恢复机理是“三系”法选育的重要分子遗传学基础。目前,各个作物已经创制了不同类型的不育系。随着分子技术、基因组学和测序技术的深入,大量育性恢复基因已被定位,且部分已被克隆和功能鉴定。针对主要作物中恢复基因的遗传模式,分子标记定位、克隆及CMS/Rf系统在杂交育种中的应用进行了系统总结。希望本文能为今后恢复系分子标记辅助选育,或利用转基因、基因编辑手段创制新恢复系提供思路。     

水稻红莲型CMS育性恢复QTL分析

红莲型CMS是在我国杂交水稻生产中被广泛利用的雄性不育细胞质之一。为了同时定位红莲型CMS育性恢复主效和微效QTL,利用红莲型CMS不育系粤泰A(YTA)与“Lemont／特青”RIL群体测交,结合1张含有198个DNA分子标记的高密度遗传图谱,对测交F1群体的小穗育性和花粉育性进行复合区间作图。在对YTA的育性恢复性方面,该。RIL群体的2个亲本之间具有明显差异,特青的恢复性较强,其测交F1的小穗育性和花粉育性分别为72％和51％;而Lemont测交F1的小穗育性和花粉育性分别为32％和9％。复合区间作图定位到4个育性恢复QTL,分别位于水稻第1、2和10号染色体上,单个QTL的贡献率在5％～24％之间。其中,除1个QTL的增效基因来源于Lemont外,其余3个QTL的增效基因均来源于特青。效应最大的QTL为qRF-10-1,该QTL位于10号染色体RM258-C16标记区间,对小穗育性表型变异的贡献率为24％,对花粉育性的贡献率为17％,且该QTL被检测到的LOD值显著较高,因此是1个主效QTL,其增效基因来源于特青。除了主效QTLqRF-10-1外,其它3个QTL对性状的贡献率均在10％以下(5％～8％)。由此表明,该RIL群体对红莲型CMS的育性恢复由1个主效QTL控制,并受其它几个微效QTL的影响。该QTL定位结果与小穗育性在测交F1群体中呈连续的双峰分布的结果相一致。与主效QTL qRF-10-1紧密连锁的SSR标记为RM258,该主效QTL可作为分子标记辅助育种的操作目标之一,用于杂交稻分子育种中培育红莲型CMS的强恢复系。     

几种农作物细胞质雄性不育恢复基因的定位和分子标记研究进展

利用杂种优势提高作物产量时,生产杂交种的主要授粉控制系统是细胞质雄性不育及其恢复系统。在杂交品种的选育过程中,优良恢复系选育至关重要。为了高效并准确地鉴定选择恢复材料,同时更深入地研究恢复基因的作用机理,近年来植物细胞质雄性不育恢复基因分子标记研究受到了广泛重视。本文综述了主要农作物水稻、油菜、小麦、棉花和玉米等细胞质雄性不育类型恢复基因的定位和分子标记研究进展,并讨论了恢复基因的精确定位和分子标记鉴定在基因克隆和分子标记辅助选择育种中的意义和应用前景。     

几种农作物细胞质雄性不育恢复基因的定位和分子标记研究进展

利用杂种优势提高作物产量时, 生产杂交种的主要授粉控制系统是细胞质雄性不育及其恢复系统。在杂交品种的选育过程中, 优良恢复系选育至关重要。为了高效并准确地鉴定选择恢复材料, 同时更深入地研究恢复基因的作用机理, 近年来植物细胞质雄性不育恢复基因分子标记研究受到了广泛重视。本文综述了主要农作物水稻、油菜、小麦、棉花和玉米等细胞质雄性不育类型恢复基因的定位和分子标记研究进展, 并讨论了恢复基因的精确定位和分子标记鉴定在基因克隆和分子标记辅助选择育种中的意义和应用前景。     

普通小麦D2型CMS系的育性基因及其遗传特性

通过研究普通小麦D^2型CMS－育性恢复体系中育性基因的种类及其遗传特性。结果表明：（1）D^2型不育系具有较好的不育性保持与恢复特征,在一般的普通小麦品种（系）中具有广泛的恢复（基因）源、可恢复度高（恢复度超过50％的品种或品质占到33．61％）,也能较容易地转育出新的不育系（完全保持不育性的品种或品系占到25．21％）,这一特征明显优于现有T、K、V型等不育系。（2）D^2型不育系的不育性受核内不育基因和抑制基因控制,相应的核基因型分为Al（不育基因）、A2（不育基因＋抑制基因）两类;恢复纱的恢复性受核内主效恢复基因、微效恢复基因和抑制基因控制,相应的核基因型分为C1（主效恢复基因）、C2(驻效恢复基因＋微效恢复基因）、C3（微效恢复基因）、C4（主效恢复基因＋抑制基因）、C5（主效恢复基因＋微效恢复基因＋抑制基因）、C6（微效恢复基因＋抑制基因）6种。环境条件的变化对育性基因、尤其是微效恢复基因和抑制基因的遗传效应有不同程度的影响。D^2型不育有效杂交组合的模型为：A1＋C1`A1 C2、A2＋C2。（3）D^2型不育系等位恢复基因的遗传表现为不完全显性,非等位恢复基因的遗传表现出积效应,这正是强恢复系德育的理论依据之一。     

Identification of AFLP markers linked to the male fertility restorer gene of CMS (Moricandia arvensis) Brassica juncea and conversion to SCAR marker

We have developed a cytoplasmic male sterile (CMS) line of Brassica juncea through somatic hybridization with Moricandia arvensis and introgressed the fertility restorer gene into B. juncea. This fertility restorer locus is unique in that it is capable of restoring male fertility to two other alloplasmic CMS systems of B. juncea. As a first step toward cloning of this restorer gene we attempted molecular tagging of the Rf locus using the amplified fragment length polymorphism (AFLP) technique. A BC₁F₁ population segregating for male sterility/fertility was used for tagging using the bulk segregant analysis method. Out of 64 primer combinations tested in the bulks, 5 combinations gave polymorphic amplification patterns. Further testing of these primers in individual plants showed four amplicons associated with the male fertility trait. Polymorphic amplicons were cloned and used for designing SCAR primers. One of the SCAR primers generated amplicons mostly in the fertile plants. Linkage analysis using MAPMAKER showed two AFLP and one SCAR markers linked to the male fertility gene with a map distance ranging from 0.6 to 2.9 cM. All the markers are located on one side of the Rf locus.     

用微卫星标记定位小麦T型CMS的恢复基因

以T型细胞质雄性不育系 75 336 9A×恢复系 72 6 9 10的F2 群体作为育性调查和基因定位群体。通过育性分析 ,确定该恢复系含有 2个主效恢复基因 ;结合群分法 ,对恢复基因进行了SSR分子标记定位 ,在 2 30对微卫星引物中 ,微卫星标记Xgwm136和Xgwm5 5 0分别与 2个主效恢复基因连锁。这两个标记与Rf基因之间的遗传距离分别为 6 7cM和 5 1cM ,从而将该恢复基因定位在 1AS、1BS染色体上。     

Variation of female frequency and cytoplasmic male-sterility gene frequency among natural gynodioecious populations of wild radish (Raphanus sativus L.)

In gynodioecious plant populations, sex determination often involves both cytoplasmic male-sterility (CMS) genes and specific nuclear genes that restore male function. How gynodioecy is maintained under the joint dynamics of CMS and restorer genes remains controversial. Although many theoretical models deal with interactions between CMS genes and restorer genes with sexual phenotypes and predict changes in their frequencies, it is difficult to observe the frequencies because no molecular markers have been established for either CMS or restorer genes in well-studied gynodioecious plants. This is the first report of the frequency of a CMS gene determined using a molecular marker in natural populations of a gynodioecious plant. Using a set of CMS gene-specific polymerase chain reaction primers, we compared female and CMS gene frequencies in 18 natural populations of Raphanus sativus. Female frequency was relatively low, ranging from 0 to 0.21. In contrast, the CMS gene frequency was highly variable among populations, ranging from 0 to 1. Estimated restorer gene frequency seemed less variable than observed CMS gene frequency, probably due to higher gene flow than in the CMS gene. Genetic drift may play a role in maintaining high variability of the CMS gene, although other possibilities are not excluded.