水稻细胞质雄性不育系和保持系的线粒体COⅠ、COⅡ基因组织结构差异的分析

我们研究了水稻珍汕97不育系和保持系的线粒体DNA的PstⅠ、HindⅢ、BamHⅠ酶切电泳带型,发现了不育系和保持系的线粒体DNA分子结构的显著不同,而不育系和保持系的叶绿体DNA的HindⅢ酶切片段没有差异。以线粒体的细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ、Ⅱ(COⅠ、COⅡ)基因为探针,与珍汕97不育系、保持系的叶绿体、线粒体DNA酶切片段进行分子杂交,证明叶绿体DNA没有COⅠ、COⅡ基因的同源顺序,发现不育系和保持系COⅠ、COⅡ基因有组织结构上的差异,但不能确证这些差异是否与细胞质雄性不育有关。     

水稻线粒体DNA雄性不育有关特异片段的克隆及序列分析

应用任意单引物聚合酶链反应技术,从水稻ＷＡ 型雄性不育系的线粒体ＤＮＡ 中得到一个特异的扩增片段Ｒ２－６３０ ＷＡ。以该片段为探针进行Ｓｏｕｔｈｅｒｎ 杂交分析检测到在雄性不育胞质与正常可育胞质间存在的线粒体ＤＮＡ 多态性。不育系珍汕９７Ａ 和其Ｆ１ 杂种的杂交图谱相同。而保持系珍汕９７Ｂ和恢复系明恢６３ 的杂交图谱一样。序列测定该片段全长６２９ ｂｐ,其碱基组成Ａ＋ Ｔ＝ ５４．１％ ,同源性比较结果显示, 该片段与１２３６ 个已报道的植物基因（包括１６ 个水稻线粒体基因）序列的同源性均小于５０％ 。序列内含有一个长度为１０ ｂｐ 的反向重复序列５－ＡＣＣＡＴＡＴＧＧＴ－３,位于２６２—２７２ 区段。另外,其３７９—４３９ 区段可编码一个含２０个氨基酸残基的短肽。上述结果表明,Ｒ２－６３０ ＷＡ 片段确与水稻野败型雄性不育密切相关。推测反向重复序列５－ＡＣＣＡＴＡＴＧＧＴ－３在细胞质雄性不育性状形成中,可能起着重要作用     

应用水稻基因芯片分析小麦光温敏核雄性不育系的基因差异表达

小麦光温敏雄性不育系是二系法杂交小麦应用技术体系的核心与基础,其育性严格受光周期和温度控制.了解光温敏雄性不育机理将促进二系法杂交小麦育种技术的应用和发展,而筛选控制不育的关键基因是揭示光温敏雄性不育分子机理的前提.由于小麦基因组信息有限,根据小麦与水稻有较高同源性,尝试利用水稻基因组芯片筛选小麦光温敏雄性不育系BS366冷胁迫响应基因.得到9个差异表达基因,这些基因参与基因表达调控、胁迫应答、信号转导、代谢等重要生命过程,为解析小麦光温敏雄性不育机理提供了有益信息.利用雄蕊cDNA半定量PCR法验证表明,NADH（nicotinamide adenine dinucleotide hydrate）脱氢酶亚基4L、锌指富含DHHC（deaf/hard of hearing connection）结构、线粒体物质运输蛋白、外被体蛋白COPⅠδ（coat proteinⅠδ）亚基和ABC（ATP-binding cassette）转运蛋白5个基因,在低温和对照温度下表达存在明显差异,可作为育性相关候选基因开展下一步研究.     

苏云金芽孢杆菌毒蛋白基因在小麦基因组中的甲基化修饰

通过花粉管通道法将苏云金芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ）毒蛋白基因（Ｂｔ．ｔｏｘｉｎｇｅｎｅ）转进了小麦品种京花５号与８６Ａｌ。利用点杂交、Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交和ＰＣＲ等技术鉴定了转化植株的当代和子代,证实了Ｂｔｔｏｘｉｎｇｅｎｅ的导入与对小麦染色体的整合。利用对腺嘌呤（Ａ）与胞嘧啶（Ｃ）甲基化敏感与否的限制性内切酶组（ｍｅｄｈｙｌａｔｉｏｎ－（ｕｎ）ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｅｎｚｙｍｅｇｒｏｕｐ,ＭＲＥＧ）酶切和ＲＣＲ扩增（ＭＲＥＧ－ＰＣＲ）,对转化子代中的Ｂｔ基因片段甲基化形式进行了研究。结果表明,整合在小麦基因组中的Ｂｔ基因的Ａ和Ｃ的甲基化形式发生了变化     

草鱼(Ctenopharyngodon idellus)线粒体DNA控制区及其两侧tRNA基因的克隆与结构分析

动物线粒体ＤＮＡ控制区是线粒体基因组复制与基因表达的最主要的调控区．采用杂交和测序的方法对草鱼线粒体ＤＮＡ控制区进行定位、克隆并测定了控制区及其旁侧的ｔＲＮＡＰｈｅ、ｒＲＮＡＰｒｏ和ｒＲＮＡＴｈｒ三个基因的序列,与多种脊椎动物的相应序列进行了比较,并进行了结构分析．草鱼线粒体控制区全长９２７ｂｐ,含有与酵母和爪蟾线粒体启动子相似的序列,其ＣＳＢⅠ、ＣＳＢⅡ和ＣＳＢⅢ序列与其他几种动物的ＣＳＢ比较相当保守,ＴＡＳ与其回文基序可形成稳定的茎环结构,成为Ｈ－链复制的终止信号．草鱼线粒体ｔＲＮＡＰｈｅ、ｔＲＮＡＰｒｏ和ｔＲＮＡＴｈｒ可折叠成三叶草形二级结构,其基因具有许多不同于细胞质ｔＲＮＡ基因的结构特点,可能反映了线粒体ｔＲＮＡ与线粒体核糖体具有不寻常的作用方式     

水稻线粒体atpA基因的克隆及其与细胞质雄性不育的关系

本研究以水稻BT型细胞质雄性不育系秋光和相应的保持系秋光为材料,提取线粒体DNA,用限制性内切酶完全酶解,以玉米线粒体atpA基因和波菜叶绿体atpA基因作为探针,进行分子杂交,将保持系线粒体atpA基因定位在3.5kb的Bam HI酶切片段上,并且以pBR322为载体,克隆了这一片段,另外,在Bam HI完全酶解普带的杂交结果中,不育系线粒体基因组中有两条阳性杂交带,分别是3.5kb和2.9kb,而保持系线粒体基因组中只有3.5kb一条阳性杂交带,因而认为水稻不育系线粒体基因组中可能有两个atpA基因拷贝,而相应的保持系线粒体基因组中只有一个atpA基因拷贝。     

双抗(抗病毒及抗虫)植物表达载体的构建及番茄的转化鉴定

将抗病毒的ＣＭＶ－ｃｐ 基因和抗虫的Ｂｔ－ｔｏｘｉｎ 基因依次插入到植物表达载体ｐＥ３ 的ＨｉｎｄⅢ和ＫｐｎⅠ位点,通过菌落原位杂交筛选和酶切鉴定,然后以土壤农杆菌ＧＶ３１１－ＳＥ介导转化番茄,胭脂碱检测,染色体ＤＮＡ 的点杂交及ＰＣＲ扩增证明ＣＭＶ－ｃｐ 基因和Ｂｔ－ｔｏｘｉｎ 基因已同时导入转化再生的番茄植株。ＲＮＡ 点杂交证明ＣＭＶ－ｃｐ 基因和Ｂｔ－ｔｏｘｉｎ 基因已在转基因番茄植株中同时获得表达。     

双抗（抗病毒及抗虫）植物表达载体的构建及番茄的化鉴定

将抗病毒的ＣＭＶ－ｃｐ基因和抗虫的Ｂｔ－ｔｏｘｉｎ基因依次插入到植物表达载体ＰＥ３的ＨｉｎｄⅢ和ＫｐｎⅠ位点,通过菌落原位杂交筛选和酶切鉴定,然后以土壤农杆菌ＧＶ３１１－ＳＥ介导转化番茄,胭脂碱检测,染色体ＤＮＡ的点杂交及ＰＣＲ扩增证明ＣＭＶ－ｃｐ基因和Ｂｔ－ｔｏｘｉｎ基因已同时导入转化再生的番茄植株。ＲＮＡ点杂交证明ＣＭＶ－ｃｐ基因和Ｂｔ－ｔｏｘｉｎ基因已在转基因番茄植株中同时获得表达。     

水稻线粒体DNA的提取与分析

为了研究水稻细胞质雄性不育的分子基础,我们比较了各种提取线粒体ＤＮＡ（ｍｔＤＮＡ）的方法,并提出了一些改进措施。以丛广４１Ａ、丛广４１Ｂ和杂种一代广优青为材料,对所提取的材料ｍｔＤ－ＮＡ进行了紫外扫描、ＯＤ值测定、电泳、酶切等分析,结果表明,以新鲜材料进行不连续蔗糖密度梯度超速离心对提取高纯度的线粒体ＤＮＡ效果较好。     

D^2型小麦细胞质雄性不育系及其保持系和恢复系线粒体DNA的比较研究

ｍｓＤ２－ＣＡ８０５７是新育成的具有粗厚山羊草（Ａｅ．ｃｒａｓａ,６ｘ）胞质的Ｄ２型小麦细胞质雄性不育系。采用ＲＦＬＰ和ＲＡＰＤ方法对该不育系及其具有普通小麦（Ｔ．ａｅｓｔｉｖｕｍ）胞质的保持系ＣＡ８０５７和恢复系保－７６９－２２－６的线粒体ＤＮＡ进行分析和比较,发现该不育系的线粒体ＤＮＡ组织结构明显不同于其保持系,也不同于其恢复系。Ｓｏｕｔｈｅｒｎ结果表明,该不育系线粒体基因组在ａｔｐＡ、ａｔｐ９、ｃｏｂ和ｃｏｘⅡ基因上或附近具有显著的组织结构差异。ＲＡＰＤ分析证实了这一点。相反,ＲＦＬＰ和ＲＡＰＤ结果都表明保持系与恢复系之间线粒体基因组结构非常相似。这支持了该不育系的胞质遗传特点来源于与普通小麦胞质差异较大的野生型胞质的事实。推测这种胞质差异与育性有关     

小麦粘类雄性不育系生化标记及小孢子细胞色素氧化酶同工酶研究

对4种同核异质小麦粘类非1BL/1RS雄性不育系、保持系和恢复系的幼苗叶片、乳熟期籽粒以及不育系、恢复系和F1小孢子发育四分体至三核期花药进行了细胞色素氧化酶（COD）同工酶聚丙烯酰胺凝腔电泳（PAGE）分析。结果表明：（1）幼苗叶片COD同工酶谱带可以标记4种不育系和保持系;乳熟期籽粒COD同工酶谱带可以将4种不育系、保持系及恢复系区别开。（2）COD在不育系小孢子败育时或败育之前（单核到二核期）酶量降低,面在三核期酶量升高。（3）相同胞质背景下引入不同核恢复基因或不同胞质背景下引入桢核恢复基因,F1小孢子COD同工酶谱带之间有差异。可以将不同发育时期COD同工酶谱带作为鉴别1种不育系以及不育系、保持系、恢复系（“三系”的可靠生化标记）。     

9个辣椒雄性不育材料花蕾生理生化特性研究

以9个辣椒雄性不育材料及其相应的保持系为试材,对有关花器的植物学性状进行了系统观察和研究,测定了花蕾中过氧化物酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶的活性和游离脯氨酸的含量。结果表明:供试9个雄性不育材料和保持系的主要花器性状有一定差异;雄性不育材料的过氧化物酶活性和多酚氧化酶活性均高于相应的保持系, 而过氧化氢酶活性低于保持系;保持系游离脯氨酸含量离于不育材料;所测的3种酶活性和脯氨酸含量在雄性不育材料与保持系间差异显著。     

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。     

A ras GTPase-activating protein-binding protein, TaG3BP, associated with the modulation of male fertility in a thermo-sensitive cytoplasmic male sterile wheat line

Hybrid wheat development may contribute to higher, more stable yield and could result in greater food security for much of the world's growing population. YS type thermo-sensitive cytoplasmic male sterile (TCMS) wheat lines were developed for use in hybrid wheat breeding in China. To investigate the molecular mechanism of modulation of male fertility in the YS-type TCMS wheat lines, a ras GTPase-activating protein-binding protein (TaG3BP) was examined. The deduced amino acid sequence encoded by TaG3BP was conserved in the sequenced genomes of Embryophyte. TaG3BP expression in the anthers of YS-type TCMS lines taken at the critical fertility reversion stage of pollen development from male fertile anthers was higher than that from male-sterile anthers, either by quantitative real-time PCR or by western blot analysis. Sequence analysis on the cDNA and genomic DNA of TaG3BP in three kinds of K-type CMS wheat lines and their maintainers indicated that there were no significant difference between the genes or in their 5' flanking sequences. The TaG3BP expression revealed by quantitative real-time RT-PCR was lower in the young spikes of these CMS lines than that of their maintainers. This indicates that TaG3BP expression is associated with the modulation, from male-sterile to fertile, of the TCMS wheat line, and TaG3BP might be a key factor in the pathway responsible for the fertility reversion.     

普通小麦三种细胞质雄性不育系线粒体DNA的比较研究

对细胞质分别来源于粘果山羊草（Ａｅ．ｋｏｔｓｃｈｙｉ）、偏凸山羊草（Ａｅ．ｖｅｎｔｒｉｃｏｓａ）、提莫菲维（Ｔ．ｔｉｍｏｐｈｅｅｖｉ）的３种普通小麦雄性不育系,其相应保持系和共有的一种恢复系的ｍｔＤＮＡ进行了ＲＦＬＰ比较分析。发现Ｋ型和Ｖ型不育系的ｍｔＤＮＡ在组织结构上不同于Ｔ型,说明Ｋ、Ｖ型不育系是有别于Ｔ型的两种新不育类型。Ｋ型、Ｖ型不育系的ｍｔＤＮＡ与保持系和恢复系显著不同,推测ｍｔＤＮＡ与小麦细胞质雄性不育性有关。实验同时发现Ｔ型不育系与其保持系的ｍｔＤＮＡ非常相似,对这种相似性的原因进行了讨论。     

普通小麦T型细胞质雄性不育系及其保持系线粒体多肽的电泳比较研究

应用单向SDS-PAGE和双向IEF-SDS电泳技术对两个品种的普通小麦(T.aestivum L.)T型细胞质雄性不育系及其保持系的线粒体多肽进行了比较研究,结论如下:1.黄化苗期不育系和保持系线粒体多肽在单向SDS-PAGE和双向IEF-SDS电泳行为上无明显差别;2.在孕穗期幼穗线粒体多肽的单向SDS-PAGE图谱上,两个不育系都缺少28Kd多肽带纹,因而不育系和保持系间表现出明显的差异。双向IEF-SDS凝胶电泳证实28Kd带纹实际上是分子量相同而等电点分别为5.58和5.65的两个多肽;3.线粒体基因的表达是具有时空性质的;4.线粒体与T型细胞质雄性不育可能存在着某种特定的关系。 本文还就T型细胞质雄性不育的分子机制进行了探索性讨论。     

植物细胞质雄性不育系育种的反向核置换技术分析

通过不育细胞质为选择背景,在田间事先鉴定出杂种后代的优异完全不育株,用花药培养或诱导孤雌生殖使其纯合,测定其配合力,可以筛选到优良的目标不育系。以下3种方法则可能通过目标不育系而获得其同型保持系：一是通过体细胞变异(花药培养)产生;二是在不育系孕穗期高温或低温处理使其转换成可育,选择仍具有不育保持能力的作为保持系,或作为轮回亲本,将其细胞核换到可育细胞质中;三是用原生质体融合的方式向不育系导入已杀死细胞核的可育细胞质而获得配套保持系。它可以使杂种优势利用变得有预见性,可能提高现有杂种优势水平。在创造雄性不育新质源,排除微效可育基因,进行不育系的定向改造,选育高配合力不育系,以及加速育种进程等方面具有重要价值。     

Transfer of wild abortive cytoplasmic male sterility through protoplast fusion in rice

Wild abortive cytoplasmic male sterility has been extensively used in hybrid seed production in the tropics. Using protoplast fusion between cytoplasmic male sterile and fertile maintainer lines; we report here, transfer of wild abortive cytoplasmic male sterility to the nuclear background of RCPL1-2C, an advance breeding line which also served as maintainer of this cytoplasm. In total, 27 putative cybrids between V20A and RCPL1-2C and 23 lines between V20A and V20B were recovered and all of them were sterile. DNA blots prepared from the mitochondrial DNA of the cybrid lines from both the sets were probed with orf155 that is known to exhibit polymorphism between the mitochondrial DNA of the male-sterile and fertile maintainer lines. Hybridization of orf155 to 1.3 kb HindIII-digested mitochondrial DNA fragment of the cybrids showed transfer of mitochondrial DNA from wild abortive cytoplasmic male-sterile line to the maintainers, viz. RCPL 1-2C and V20B. Expression of male sterility was confirmed by the presence of sterile pollen grains and the lack of seed setting due to selfing in all the cybrid lines. These cybrids, on crossing with respective fertile maintainers set seeds that in turn, produced sterile BC1 plants. DNA blots from HindIII-digested mitochondrial DNA of these BC1 plants when probed with orf155 again exhibited localization of orf155 in wild abortive cytoplasm-specific 1.3 kb HindIII-digested mitochondrial DNA fragments. This demonstrated that the cytoplasmic male sterility transferred through protoplast fusion retained intact female fertility and was inherited and expressed in BC1 plants. Fusion-derived CMS lines, on pollination with pollen grains from restorer, showed restoration of fertility in all the lines. The results demonstrate that protoplasts fusion can be used for transferring maternally inherited traits like cytoplasmic male sterility to the desired nuclear background which can, in turn, be used in hybrid seed production programme of rice in the tropical world.     

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。     

二角型小麦雄性不育系育性恢复性的研究

以5个同质异核二角型小麦雄性不育系ms(bicor-8222,ms(bicor)-83(37)65,ms(bicor)-偃师9号,ms(bicor)-80(6)及ms(bicor)-90-110为基本材料,与一批优良小麦品种（系）及部分亲本材料为父本进行测交,获得211个组合,考察其F1育性,结果表明;（1）5个同质异核不育系,除二角型非1B/1R不育系ms(bicor)-90-110与二角型1B/1R不育系ms(bicor)-83(37)65,ms(bicor)-偃师9号之间平均恢复度差异显著外,4个1B/1R不育系之间平均结实率差异不显著;（2）对同一不育系而言,与不同恢复系测交,其恢复度呈现连续变异;（3）同型非1B/1R不育系较1B/1R不育系恢复度普遍高;（4）对同一恢复系而言,各不育系测交F1的恢复度差异显著。