青花菜Ogu不育胞质分子鉴定和序列分析

雄性不育是农作物利用杂种优势、进行轮回选择和群体改良的重要手段,在农作物生产中具有巨大的利用价值。该研究为了鉴定青花菜细胞质雄性不育材料的不育胞质类型,以期今后为青花菜种质资源的收集、利用及分子标记辅助育种提供新的不育标记。根据Gen Bank中orf138基因保守序列设计特异引物,对20个青花菜种质资源基因组DNA进行PCR扩增。结果表明:特异引物P1/P2在12个青花菜雄性不育基因型中均扩增出392 bp的片段,在8个可育基因型中未扩增出条带,与田间育性鉴定结果相符。获得青花菜Ogu胞质雄性不育的特异基因orf138序列,Gen Bank中的登录号为HQ149728;用Blastn在Gen Bank中进行同源性比对分析,发现12个不育材料的特异片段与已报道的萝卜Ogu CMS所具有的Ogu orf138基因(Genbank登录号:Z18896.1)同源度高达100%。序列同源比对发现orf138基因存在变异位点。研究结果可为青花菜雄性不育细胞质的分子鉴定、进一步阐明胞质雄性不育败育机理,以及指导青花菜新型不育系的创建和杂种优势高效利用提供理论依据。     

三例小麦细胞质雄性不育系线粒体DNA的扩增片段长度多态性分析

细胞质雄性不育是小麦杂种优势利用的重要途径,为了鉴定3例小麦雄性不育系的细胞质类型,对其线粒体DNA(mtDNA)进行扩增片段长度多态性(Amplified fragment length polymorphism,AFLP)分析。文中利用差速离心法和不连续蔗糖密度梯度超速离心法提取纯化小麦线粒体。结果表明:通过该提取方法获得的mtDNA,其质量和纯度能够满足PCR反应和遗传学分析。在64对选扩引物中,筛选到了4对特异性引物,其中引物E1/M7在ms(Kots)-90-110不育系扩增出3条特异条带;引物E4/M2在ms(Ven)-90-110不育系扩增出2条特异条带;引物E7/M6在ms(S)-90-110不育系中扩增出2条特异条带;引物E6/M4在ms(Kots)-90-110不育系中扩增出2条特异条带。这些特异引物可以用来作为鉴定具有粘果山羊草Aegilops kotschyi、偏凸山羊草Ae.ventricosa、斯卑尔脱小麦Triticum spelta 3类不育细胞质型小麦雄性不育系的细胞质分子标记,为研究小麦细胞质雄性不育机理奠定了分子基础。     

粘类小麦细胞质雄性不育系的RAPD分析

利用250条10-聚寡核苷酸随机引物对具粘果山羊草(Aegilops kotschyi)、易变山羊草(Ae.variabilis)、偏凸山羊草(Ae.ventricosa)和二角山羊草(Ae．bicornis)细胞质不育系及其保持系5-1的总DNA进行了RAPD多态性分析,其中31条引物对4种不育系及其保持系总DNA均无扩增,217条引物扩增条带完全相同。有2条随机引物在2种不育系之间有特异的扩增片段,其中引物S22在偏凸山羊草细胞质雄性不育系基因组DNA中扩增出分子量约为1600bp的特异带,引物S202在粘果山羊草细胞质雄性不育系基因组DNA中扩增出约1300bp特异带。线粒体基因组DNA的RAPD分析表明,4种不育系及其保持系mtDNA存在明显的差异。证明了S22—1600为偏凸山羊草细胞质不育系及其mtDNA基因组DNA的RAPD特异片段．S202—1300可能为粘果山羊草细胞质不育系及其ctDNA基因组DNA的RAPD特异片段。     

花椰菜细胞质雄性不育基因特异PCR标记的筛选

基于同源序列的候选基因法(homology-based candidate gene method),通过检索NCBI核酸及蛋白数据库,获得细胞质雄性不育（cytoplasmic male sterility CMS）相关的基因或开放读码框。生物学软件分析,根据保守区设计5对特异引物,PCR扩增,其中引物P9/P10在花椰菜细胞质雄性不育系knxd612中特异扩增出313 bp的片段。单株检测,RT-PCR分析,斑点杂交鉴定,确定此片段为花椰菜细胞质雄性不育系knxd612所特有。序列分析表明该片段与Ogura型胞质不育萝卜,不育相关开放读码框orf138的同源性高达98％。初步结果显示实验所用不育花椰菜胞质亦可能为Ogura型。该结果为进一步从分子水平研究花椰菜细胞质雄性不育打下了坚实的基础。Abstract: The homology-based candidate gene method was used to identified the specific PCR markers linked to cytoplasmic male sterility (CMS) in cauliflower( Brassica oleracea var botrytis.).Searching the DNA and protein data-base of NCBI , correlative genes or open reading frames were indentified .Analysis of biosoft, based on the conservative regions ,five primers were designed . Among them, only primer P9/P10 produced a 313- bp specific fragment. Identified by individual plant testing , analysis of RT-PCR and dot blot ,this fragment was only existed in CMS cauliflower knxd612.Analysis of the sequence indicated it was high homologous(98%) with orf138 of Ogura CMS radish. Primary result suggested that the cytoplasmic type of CMS cauliflower knxd612 may belong to Ogura type. This research offered a good foundation to further investigate the CMS mechanism of cauliflower in molecular level.     

大白菜细胞质雄性不育系和其保持系的RAPD分析

利用RAPD技术对大白菜细胞质雄性不育系CMS341-7和其保持系3411-7的基因组DNA进行了比较分析,共使用了269个随机引物,其中有163个引物在两系之间都得到了扩增产物,79个引物扩增结果在两系之间表现出了遗传多态性。找到了不育系和保持系的特异扩增条带CMSOPL01670和MOPB04600。并对这些特异片段的来源及其在细胞质雄性不育中的作用进行了讨论。     

甘蓝型油菜细胞质雄性不育材料1575A的分子鉴定

根据已报道的油菜育性相关基因orf224、orf138和orf222设计引物对1575A、陕3A、Ogura和nap等4份甘蓝型油菜的mtDNA进行PCR扩增.结果显示:引物对Syworf1382/ Xyworf1382在1575A和Ogura的mtDNA中均有1000 bp左右的扩增片段;测序结果表明,在1575A中的该扩增片段包含已报道基因orf138(登录号为AB055435)的全部编码序列;该引物对在陕3A和nap中都没有相应扩增片段.引物对Syworf222/Xyworf222在除Ogura外的其他3个材料的mtDNA中都有196 bp左右的扩增片段;测序结果显示,扩增产物与已报道基因orf222(登录号为DQ872162)同源性为100%.初步推测1575A属于Ogu CMS的改良类型.     

油菜单显性核雄性不育基因的分子标记

以陕西省杂交油菜研究中心选育的单显性核不育油菜分离群体为材料,利用集群分离法（BSA）对该油菜单显性核不育基因进行了RAPD分析。在随机选取的300个10碱基随机引物中,引物S243（5′CTATGCCGAC3′）在可育集团与不育集团间扩增出特异而可重复的1．5kb的多态性片段OPU-031500,而在细胞质雄性不育和其它核不育类型油菜中均未扩增出上述特异性片段,从而确证此RAPD标记OPU-031500。片段是与甘蓝型油菜单显性核不育基因连锁的。将该多态性片段克隆并测序,发现其序列与拟南芥的一段DNA序列高度同源。根据同源序列及测序结果设计两对特异引物（P1／P2和P3／P4）,引物P3／P4在可育系中可扩增到约1．5kb的单一特异片断,而在不育系中无带,从而将RAPD标记转化为稳定可靠的SCAR标记。     

叶用芥菜细胞质雄性不育相关基因orf 220的分子特性

采用榨菜细胞质雄性系为不育源,通过变种间杂交和回交的方法,转育叶用芥菜细胞质雄性不育种质。根据Brassica nap型细胞质雄性不育相关基因off222设计兼并引物,利用特异引物PCR方法,分别在不育源、F1、BC2以及BC3世代中扩增出一条600～700bp大小的特异条带,而在叶用芥菜保持系中无此条带,具细胞质基因遗传特性。进一步序列分析表明,此特异条带大小为663bp,具有起始密码子和终止密码子,编码220个氨基酸,定名为off220。同时,off220推导的氨基酸序列存在两个跨膜区,氨基端与Oenothera berteriana中的COXⅢ(线粒体细胞色素氧化酶复合体亚基)、萝卜中的ATP8(线粒体ATP酶复合体亚基)以及向日葵中的ORFB(ATP酶复合体α亚基相关)蛋白氨基端高度同源。RT-PCR方法分析表明,off220基因的表达为组成性表达,无器官特异性。     

花椰菜细胞质雄性不育系及保持系中特异序列的克隆、分析

以细胞质雄性不育花椰菜ogura-A和相应的保持系ogura-B为材料进行ISSR及DDRTPCR分析.选用30条ISSR引物,经扩增共产生306条清晰可辨的条带.每条引物可产生6-12条带,其中引物ISSR3在两系中呈现多态性扩增,在保持系中特异扩增出一条1100 bp的片段,序列分析表明该片段与油菜、拟南芥线粒体基因组的部分序列高度相似.推测其可能来源于花椰菜线粒体基因组.在DDRT-PCR分析中,选用3条锚定引物、15条随机引物进行组合,最终共获得1 122条大小在1 000-50 bp的带.经反向Northern杂交验证只有4条带特异的存在于两系中,分别命名为ogura-A205、ogura-A383、ogura-B307、ogura-B352.其中ogura-A205、ogura-A 383只在细胞质雄性不育系中表达,而ogura-B307、ogura-B352在保持系中呈现特异性表达,分析表明四个差异序列均为首次报道.其中ogura-A205、ogura-B307至今尚未发现与之相似的序列,有待于进一步研究;ogura-A383、ogura-352与报道的拟南芥、大白菜等的叶绿体基因的一些片段具较高相似性,推测ogura-A33、ogura-B352搅可能来源于花椰菜叶绿体基因组.以上结果为进一步阐明花椰菜细胞质雄性不育及育性保持的分子机制提供了新线索.     

细胞质雄性不育花椰菜保持系特异分子标记的鉴定及序列分析

以花椰菜细胞质雄性不育系NK-6和相应保持系NK-6B为材料进行RAPD分析,筛选了406条RAPD引物,共获得了2160条清晰可辨的条带,平均每个引物产生5-10条。其中引物S2121在两系的扩增中表现出多态性,在保持系中特异扩增出一条934bp的片段。克隆、测序,根据测序结果设计特异性引物,将RAPD标记转化成特异PCR标记,命名为S2121900。经Southern点杂交分析及对单株和多份候选材料的检测证实该标记为花椰菜保持系所特有,可用于候选保持系的早期筛查。序列分析表明该片段与油菜、拟南芥线粒体上的序列有较高相似性,因此推测该片段亦可能来源于线粒体基因组。本研究为从另一角度解释花椰菜细胞质雄性不育的分子机制提供了新线索。     

不结球白菜雄性不育系及其保持系花药发育的细胞学观察

以不结球白菜（Brassica campestris ssp．chinensis Makino）雄性不育系及其保持系为试验材料,选择不同发育阶段的花蕾,取其花药,制成石蜡切片和超薄切片,经染色后在电子显微镜下观察。结果表明,不结球白菜雄性不育系与保持系的花药发育有明显的不同：不育系花药发育受阻于花粉母细胞分化期,形成1～3个药室,并形成正常的四分体小孢子,此时细胞组织逐步解体,形成空腔花药;最后向内皱缩;保持系花粉母细胞能形成正常的四分体,进而形成小孢子,最终形成充满正常花粉粒的花药。     

BT型细胞质雄性不育水稻及其三系的线粒体DNA研究

用RAPD技术对BT型水稻胞质雄性不育系秀A及其保持系秀B、恢复系湘晴以及杂种F1代的线粒体DNA进行了比较分析。结果表明不育系与其保持系间存在显著差异;不育系与其F1之间mtDNA也存在差异。在引物OPJ－08的扩增产物中,秀A扩增出一条分子量为800bp的多态性片段,在引物OPK－10的扩增产物中,杂种F1扩增出一条分子量为900bp的片段。把这两片段回收、克隆并制备探针,OPJ－08800的Southern杂交结果显示不育系与其F1杂交图谱存在多态性;OPK－10900的Suthern杂交结果显示不育系与其保持系同存在差异。推测这两片段与育性可能有一定的联系。     

洋葱细胞质雄性不育系70及其保持系71基因组DNA的RAPD分析

采用RAPD技术,对洋葱细胞质雄性不育系70及其保持系71的基因组DNA的多态性进行分析。结果表明,在被检测的100条随机引物中,46条引物具有扩增产物,5条引物扩增出多态性条带。对这5条引物进行重复筛选和单株验证,只有G02扩增出的多态性片段,且表现稳定。推测该标记与育性有关。     

A cDNA Clone of BcHSP81-4 from the Sterility Line (Pol CMS) of Non-heading Chinese Cabbage (Brassica campestris ssp. chinensis)

BcHSP81-4 gene, a member of heat shock proteins, was identified from a suppression subtractive hybridization cDNA library in non-heading Chinese cabbage (Brassica campestris ssp. chinensis Makino). The deduced amino acid sequence of the BcHSP81-4 cDNA revealed that it has high homology to other plant organelle isoforms and similar homology to both cytoplasmic and prokaryotic HSP90s. To study the regulation of gene expression, BcHSP81-4 genes in maintainer and sterility lines were monitored at different development stages and at different stress treatments. Real-time PCR was used for quantification of BcHSP81-4 mRNA. These results indicate that BcHSP81-4 is not responsive to heat shock at least at 35°C, while it is very responsive to salt and cold stress. And high expression of BcHSP81-4 in the bud of sterile line suggests that it may play prominent roles in sterility of pol CMS in non-heading Chinese cabbage.     

玉米雄性不育细胞质特异DNA片段的发现及差异展示

利用3对线粒体引物对玉米同核异质和同质异核不育系的基因组总DNA进行PCR扩增;对检测到多态性的引物,再分别对供试材料小孢子发育至四分体、单核期和双核期的花药总RNA进行差异显示分析。结果表明：以基因组总DNA为模板,引物P1-P2在所有供试不育材料都有一相同的特异扩增带,而在保持系中均无扩增;引物P3-P4在所有供试材料中均无扩增;引物P5-P6仅在保持系黄早四中有扩增,而在其他供试材料中无扩增。这一结果说明以P1-P2为引物所检测到的特异扩增带为所有供试不育细胞质所特有,且不受供试材料不同核背景的影响。对于在不育材料基因组总DNA中具有特异扩增的引物P1-P2,进一步以cDNA为模板进行PCR扩增（RT-PCR）,所有不育材料在小孢子发育的3个时期均有一相同的特异扩增带,而保持系在小孢子发育的相应时期均无扩增,说明以P1-P2为引物所检测到的转录本的大小和数目,在同核异质及同质异核不育材料间均表现一致,且不受小孢子发育时期的影响。这说明以P1-P2为引物所检测到的不育材料DNA水平的共同结构特点在小孢子发育中具有转录上的一致性,因此可以认为供试不育细胞质DNA水平的这一特异序列结构与雄性不育性状的表现有关。     

不结球白菜细胞质雄性不育相关基因的克隆及表达

从不结球白菜CMS新种质中分离得到的一个cDNA-AFLP差异片段,采用RT-PCR和RACE技术成功克隆了一个α-微管基因的cDNA全长序列,命名为TUBA2(DDBJ登录号为AB445012)。序列分析结果表明,该基因全长1 709 bp,最大开放阅读框为1 353 bp,编码450个氨基酸序列,与已公布的α-微管基因有较高的同源性。系统进化树分析发现,该基因在不同植物间具有高度保守性。Southern杂交表明TUBA2属于不结球白菜多基因家族的一个单一克隆基因。实时定量RT-PCR检测表明,该基因在不育系中的表达量显著低于保持系,同时在不同组织和细胞减数分裂不同时期该基因的表达量也存在明显差异。     

大白菜细胞质雄性不育保持系3411-7——RAPD特异扩增片段的克隆测序

利用RAPD技术从大白菜细胞质雄性不育保持系3411-7的DNA中得到一个特异扩增片段MOPB04600。回收该特异扩增片段并将其克隆到pGEM-TEasy载体上进行序列测定。结果表明该片段全长600bp,其碱基组成为A+T=72.33%。通过与GenBank+EMBL+DDBJ+PDB中的455,972个序列进行同源性比较,同源性均小于30%,表明该片段为一新发现的序列。并对该特异片段的来源及其可能的作用进行探讨。     

Development of a SCAR marker for early identification of S-cytoplasm based on mitochondrial SRAP analysis in pepper (Capsicum annuum L.)

Molecular markers, coxII SCAR, atp6-2 SCAR and accD-U, have been used for marker-assisted selection of cytoplasmic male sterility (CMS) in pepper. However, the presence of these markers at the sub-stoichiometric level in maintainer lines affects the reliable selection of male sterile (S-) cytoplasm. This study aimed to develop a new CMS-specific molecular marker, SCAR₁₃₀, for reliable identification of S-cytoplasm in pepper, while the new and three previous molecular markers were used to determine the cytoplasm types of pepper lines. Based on mitochondrial genome sequence related amplified polymorphism (SRAP) analysis of the CMS lines and the maintainer lines, SCAR₁₃₀ was developed from a 10-bp deletion at the SRAP primer binding site in the CMS line (130 bp) compared with that in the maintainer line (140 bp). S-cytoplasm could be unambiguously selected from the pepper lines by the different length of the marker bands. Application of the four molecular markers to various pepper lines revealed that SCAR₁₃₀ is more reliable than the other three previous markers, orf507, ψatp6-2 and accD-U. Homology alignment with BLAST showed that the marker was located between trnE and trnS in the Nicotiana tabacum mitochondrial genome. Furthermore, expression of the marker-linked gene was significantly higher at the pollen abortive stage in the CMS line (HW203A) than in the maintainer line, which indicated that the marker was closely related to male sterility. Hence, factors other than orf507 and ψatp6-2 may exist for the regulation of male sterility in pepper.     

大白菜线粒体DNA有效、快速提取方法

目的:建立一种有效、快捷的大白菜线粒体DNA(mtDNA)提取方法。方法:采用差速离心和蔗糖衬垫相结合的方法先从大白菜胞质雄性不育系及保持系叶片中分离出线粒体,然后用SDS—蛋白酶K裂解法提取mtDNA。结果:琼脂糖凝胶电泳表明,采用该方法提取的mtDNA片段大小在30~45kb之间,电泳条带清晰,无明显降解发生;以提取的mtDNA为模板进行RAPD反应,不育系和保持系均扩增出较多的条带,而且呈现出丰富的多态性,大小分布在500bp-3000bp之间,且条带清晰,没有脱尾现象。结论:该方法提取mtDNA,省时、省钱,对实验设备要求较低,而且分离出的mtDNA质量较高,能满足后续分子生物学研究工作需要。