金属离子诱导高粱雄性不育系、保持系热激反应的研究

本试验以高粱雄性不育系和保持系为材料进行金属离子诱导应激反应的研究。结果表明CuSO_4溶液诱导高粱雄性不育系产生的应激反应明显,所用CuSO_4溶液最适浓度为250pmol/L,最适培养时间为4小时。ZnSO_4溶液诱导反应不明显。电泳分析和自显影检测出CuSO_4诱导产生新蛋白区带在3197A为9条,3197B为20条。但各蛋白带产生所需浓度和时间不完全相同,表明各种蛋白的基因表达是相互独立的,且这些基因的表达随发育而有变化。从分析处理后的4种酶的反应可以看出,其中细胞色素氧化酶有5条带,过氧化物酶反应灵敏,但只有2条带。通过CuSO_4处理与热激处理比较,推测3197A、3197B有其特殊的基因调控系统。从产生的可溶性蛋白或酶来看,CuSO_4能使3197A产生的应激蛋白趋向于3197B,说明两者具有相似之处。     

雄性不育高粱线粒体与细胞核对热激的反应及其与育性关系的研究

由于我们发现热激(40℃)能诱导雄性不育高粱转变为雄性可育型的现象,故进一步探讨此现象的机理,研究了在热激条件下其细胞质(取其细胞质重要遗传物质——线粒体)中及细胞核中蛋白质的变化。试验结果,发现不育系的花粉母细胞期幼穗,在热激时细胞核中出现特异的80KD热激蛋白,且能被利福霉素、氯霉素所抑制。保持系在热激时细胞核中未出现此蛋白。80KD蛋白在结合部位存在的性质与其存在于细胞核中和线粒体中的现象是一致的。这种差异说明与雄性不育有关,且其原因是由细胞核与细胞质共同作用所致。     

高粱热激蛋白(HSPs)的电泳分析与雄性不育性

本文以高粱雄性不育系为材料进行了热激蛋白的研究。苗期单向电泳表明,保持系在热激(40℃)过程中可溶性蛋白有24条带,对照(28℃)22条,出现2条带差异,不育系在热激后有33条带,比对照28条多5条,且有4条加强带,共9条带产生差异。苗期双向电泳,不育系在热激后比对照有19点产生差异,保持系热激后与对照比较有6点产生差异。表明双向电泳揭示了热激后蛋白质在分子量和电性方面有差异。花粉母细胞期幼穗的热激蛋白,不育系对照可溶性蛋白仅有3条带,热激后有11条,8条带有差异。保持系对照有10条带,热激后有15条,1条加强,共6条带有差异。幼穗期不育系蛋白质突出的缺少19kd以上的大分子量的带。从个体发育看,不育系由苗期可溶性蛋白比保持系带数多,发育到花粉母细胞期比保持系突出地减少,尤其是大分子量的蛋白带消失,热激后明显地增加了与可育的保持系相同的蛋白成份,表明不育系有其特殊的基因调控。     

雄性不育高粱四种酶在热激过程中的反应

热激时,雄性不育高梁中4种酶的同工酶的变化以细胞色素氧化酶最大,酸性磷酸酯酶次之,淀粉酶第三,酯酶最小,说明不同酶对热激的反应不同,故与育性的关系也有差异。苗期与穗期同工酶谱互不对应,表明酶随发育而改变。不育系的细胞色素氧化酶酶带C5,C8随温度上升而减弱,达40℃时与可育的保持系相似,此现象与不育系的雄蕊在40℃时呈现可育态同时发生,说明此酶带与育性相关。     

高粱雄性不育系及可育系的呼吸酶和游离全蛋白质的电泳分析

为了探讨植物雄性不育的机理,我们在对高粱雄性不育系及可育系(保持系和恢复系)的细胞学研究和细胞化学的比较研究中,发现小孢子发育过程中,两者在细胞形态、酶、蛋白质及核酸方面都存在着差异。Alam和Sandal研究了苏丹草花药呼吸酶和蛋白质,发现不育系细胞色素氧化酶、过氧化物酶和蛋白质的电泳区带都少于可育系。蛋白质和酶的差异是由它们的基因直接决定的,所以研究这个问题,有     

高粱恢复可育基因的非配子融合转移及其后代表现

在同一受精卵中,同时研究三系育性遗传物质之间的相互作用及其表达情况,对于植物雄性不育机理的认识是重要的,如用一般的“(不育系×保持系)×恢复系”的方式是不能实现的。我们采用了把失去受精能力的高粱恢复系5号花粉匀浆涂于母本不育系3197A的柱头上,然后授以保持系3197B的新鲜花粉的方法,使恢复系花粉匀浆参与不育系×保持系的授粉过程,成功地获得了具有3197A、3197B和恢复系5号三者遗传特性的后代,达到了恢复系雄性可育基因通过非配子融合转移的目的。本试验不但为研究植物雄性不育的本质和寻找父本花粉恢复基因的载体创造了条件,而且在育种方法上,为转移某些特异的有益基因,开辟了一条新途径。     

小麦恢复可育基因非配子融合的转移

由于利用了根癌农杆菌作为载体的DNA 转移系统,高等植物中的双子叶植物基因转移 获得了成功。但根癌农杆菌的天然寄生范围仅 限于双子叶植物,因此,单子叶植物的转化尚待 探索其他途经。有人采用单细胞或原生质体摄 取外源DNA,再生成愈伤组织,进而培育成完 整植株‘”。有人为了避开从细胞培养成植株的 某些困难,设想采用配子作为接受外源DNA的 受体,在体外培养花粉,把精子作为显微注射 DNA的靶子,再由花粉管进人子房,通过受精 将外源遗传物质引人到合子,从而形成转化的 胚,再发育为转化的植株［[91。还有人设想,以雌 配子作为显微注射DNA的靶子,将外源DNA 直接注射入卵细胞,然后通过受精,使外源DNA 进人受精卵,发育为转化的胚及转化的植 株^[2,3,5,4,10]。此外,最近有人报道,已经重组了 Ti质粒,可在单子叶植物玉米中作为外源DNA 转移的载体L川。但在单子叶植物的禾本科农作 物中,如小麦、水稻、玉米等,至今仍缺少可行的 外源基因转移技术。     

高粱雄性不育系及可育系的呼吸酶和游离全蛋白质的电泳分析

为了探讨植物雄性不育的机理,我们在对 高粱雄性不育系及可育系（保持系和恢复系）的 细胞学研究^[2]和细胞化学的比较研究中^[3]发现 小抱子发育过程中,两者在细胞形态、酶、蛋白 质及核酸方面都存在着差异。Alam和Sandal[" 研究了苏丹草花药呼吸酶和蛋白质,发现不育 系细胞色素氧化酶、过氧化物酶和蛋白质的电 泳区带都少于可育系。蛋白质和酶的差异是由 它们的基因直接决定的,所以研究这个问题,有 助于对雄性不育本质的认识。1977和1978年 我们采用了聚丙烯酞胺凝胶电泳法,对高粱雄 性不育系和相应的保持系以及恢复系,在不同 发育时期的幼苗和不同发育时期的花药中的细 胞色素氧化酶、过氧化物酶同工酶和全蛋白质, 进行了电泳分析。所得结果报道于后。     

高温处理对高粱雄性不育系育性的影响

高粱雄性不育系植株被高温激发产生可育的黄花药的现象表明,这些植株本身已含有产生可育黄花药的物质和雄性可育基因的存在,但可能被调节因子所抑制。对花药的同工酶电泳分析得到了证明。雄性不育系的黄花药和白花药的酶谱,在单核花粉粒时期有与雄性可育系植株(保持系)相同形式的区带,当发育到三核花粉时期,白花药的某些区带消失,而黄花药则保留了与雄性可育系植株相同的区带。试验还指明了出现黄花药的临界温度为39—40℃和花粉母细胞时期为其对温度的敏感期。