红莲型水稻细胞质雄性不育花粉总蛋白质初步比较分析

采用固相pH梯度/SDS-PAGE双向电泳对红莲型细胞质雄性不育水稻的不育系(YTA)和保持系(YTB)二核期花粉总蛋白质进行了分离,通过银染显色,获得了分辨率和重复性较好的双向电泳图谱。用PDQuest2DE软件可识别约1500个蛋白质点,其中差异表达的蛋白质点数为120。将其中15个差异点采用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(matrix assisted laser desorption/ionizaton time of flight mass spectrometry,MALDI-TOF-MS)进行了肽质指纹图分析,通过采用Mascot软件对MSDB数据库查询,其中7个蛋白质点得到了鉴定。YTA相对于YTB有部分参与物质和能量代谢的蛋白质缺失或表达量降低,这些蛋白质分别是水稻线粒体H -转运ATPase(H -ATPase)α链、盐诱导型膜联蛋白、线粒体NAD -依赖型苹果酶和磷酸核糖焦磷酸合成酶等。这些蛋白质的表达下调或缺失可能与线粒体提供能量不足而导致的花粉不能正常发育有关。线粒体电压依赖性阴离子通道(VDAC)这一重要蛋白质在YTA中的上调表达有可能与花粉败育过程中细胞的程序性死亡相关。     

水稻基因APRT的克隆及其与温敏核雄性不育的关系

在拟南芥中腺嘌呤磷酸核糖转移酶基因(APRT)突变导致植株雄性不育.本文首次报道从水稻(Oryza sativa subsp.indica)中克隆了基因APRT(GenBank登录号AY238894),并将其定位于水稻第4染色体的一个BAC克隆(AL606604)的58 000 bp至63 000 bp区域.该基因长4 220 bp(起始密码子至终止密码子),含7个外显子、6个内含子,编码的APRT蛋白长212个氨基酸残基,与其他物种来源的APRT序列存在很高的同源性.与大麦、小麦、拟南芥1型及其2型的该蛋白同源性分别为54.9%、54.9%、49.6%和59.5%.经保守结构域搜索发现该蛋白中存在APRT催化结构域.从DNA、mRNA两个水平分析了该基因与水稻温敏核雄性不育(TGMS)的关系,结果表明:受温度诱导,水稻"安农S-1"APRT基因的表达变化可能与温敏核雄性不育表现型具相关性.     

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。     

水稻温敏核不育突变体0A15-1的育性表现及遗传学研究

水稻细胞质型雄性不育系IR69700A的幼穗经离体培养,获得一个体细胞克隆突变体0A15-1。经短日照和低温处理表明,0A15-1具有在高温下不育和低温下转为可育的特性,是一例温敏不育突变体。花粉染色显示0A15-l属于典败型不育。通过与明恢63、优B和广陆矮等多个父本的杂交,其F2和BC1群体的育性分离比都揭示0A15-1的不育性状受一对隐性核基因控制,并且为孢子体型雄性不育。该新种质可以用于对相关温敏核不育基因进行分子标记及用于两系法生产杂交水稻。     

水稻红莲型不育系雄性配子发育过程中线粒体功能基因转录本的编辑位点研究

RNA编辑普遍存在于高等植物线粒体中,是线粒体产生功能蛋白所必不可少的过程。以红莲(HL)型水稻细胞质雄性不育系粤泰A、保持系粤泰B及杂种红莲优6四分体时期的花药、单核花粉和二核花粉为材料,研究了线粒体功能基因———atp6、coxⅡ及嵌合基因orfH79转录本的编辑位点。结果表明,atp6转录本的编辑能力明显受到恢复基因的影响。atp6转录本在不育系中不被编辑或部分编辑,而在引入了恢复基因的杂种一代中,其编辑能力均大幅提高。coxⅡ转录本在3个材料中编辑状态没有差别,而嵌合基因orfH79在各个材料中均不被编辑。由此推测,红莲型水稻细胞质雄性不育与atp6转录本编辑能力的基本丧失紧密相关。     

来自密阳46的籼型新不育胞质H236A的育性鉴定和花粉粒败育形态观察

胞质雄性不育多样性是解决三系杂交稻品质、抗性和产量的主要措施。在以密阳46为母本的杂交后代中发现不育材料H236A,通过杂交和自交,确定其不育类型和不育度;通过碘染和徕卡荧光显微镜DM2500对成熟花粉粒观察,确定花粉粒育性、败育形态和时期。结果表明：H236A是胞质雄性不育,不育度达99.8%以上;花粉粒属典败型的达83.17%,圆败型占16.83%,没有染败型花粉粒,为单核期败育。花粉粒败育形态多种多样,有不规则形,梭形,圆形等。清晰观察到晚期小孢子细胞质定向移动形成细胞质桥现象。本文还讨论了成熟花粉粒败育时期和败育形态的划分。     

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。     

不同类型水稻不育系药隔发育过程中Ca2+的分布变化

采用焦锑酸钾沉淀法研究了不同类型水稻不育系与其相应保持系及其可育花药药隔发育过程中Ca^2＋的分布变化。结果显示在正常花药的发育过程中,药隔中的Ca^2＋呈以下变化规律：（1）花药发育早期药隔中的Ca^2＋沉淀很少;（2）随着花药的发育,药隔中的Ca^2＋沉淀增加,木质部细胞的次生加厚壁上有较多的Ca^2＋沉淀,连接组织中的Ca^2＋沉淀也大大增加;（3）到了花粉内容物充实后期及成熟花粉时期,药隔中的Ca^2＋又略有减少。而不育花药药隔中的Ca^2＋在花药发育的各时期均比可育花药要多。败育类型不同,药隔中出现大量Ca^2＋沉淀的时期也不同,无花粉型不育系在花粉母细胞时期药隔中就有大量Ca^2＋沉淀,而农垦58S从单核花粉时期约隔中才出现大量Ca^2＋沉淀。实验结果表明：Ca^2＋在不同类型的不育水稻中呈现出一定的规律性变化,药隔中Ca^2＋的异常分布可能与水稻花粉的败育有关。     

水稻基因APRT的克隆及其与温敏核雄性不育的关系

在拟南芥中腺嘌呤磷酸核糖转移酶基因(APRT)突变导致植株雄性不育。本文首次报道从水稻(Oryza sativa subsp.indica)中克隆了基因APRT(GenBank登录号AY238894),并将其定位于水稻第4染色体的一个BAC克隆(AL606604)的58000bp至63000bp区域。该基因K4220bp(起始密码子至终止密码子),含7个外显子、6个内含子,编码的APRT蛋白长212个氨基酸残基,与其他物种来源的APRT序列存在很高的同源性。与大麦、小麦、拟南芥1型及其2型的该蛋白同源性分刖为54．9％、54．9％、49．6％和59．5％。经保守结构域搜索发现该蛋白中存在APRT催化结构域。从DNA、mRNA两个水平分析了该基因与水稻温敏核雄性不育(TGMS)的关系,结果表明：受温度诱导,水稻“安农S—1”APRT基因的表达变化可能与温敏核雄性不育表现型具相关性。     

温敏核不育系培矮64S及其eui突变体长选3S最上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(Oryza sativa)最上节间伸长机理,采用双向凝胶电泳方法对温敏核不育系培矮64S及其eui突变体长选3S抽穗前2 d的最上节间蛋白质进行了分离,并获得了分辨率和重复性较好的双向凝胶电泳图谱。选取50个差异蛋白质点进行MALDI-TOF-TOF-MS肽质谱指纹图谱分析,从中鉴定出31个已知蛋白质,相对于培矮64S,在长选3S中上调表达的11个蛋白质和下调表达的20个蛋白质。这些差异蛋白质按照其功能可分为7类。这些差异蛋白质可能与长选3S抽穗期最上节间剧烈伸长生长有关,水稻eui基因可能是通过调节抽穗期最上节间这些蛋白质的表达,从而控制最上节间细胞分裂,尤其是细胞的伸长生长。     

水稻雄性不育突变体D63的育性基因遗传分析与精细定位

利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)处理籼稻品种冈46B获得雄性不育突变体D63,并对该突变体进行表型鉴定、遗传分析和基因定位。结果显示D63突变体花药瘦小呈乳白色,花药内完全无花粉粒,属于无花粉型雄性不育。与野生型亲本冈46B相比,D63突变体成熟期株高降低了13.7%,穗伸出度减少了266.7%,自交结实率为0,其他农艺性状无显著差异。遗传分析表明该不育性状受1对隐性核基因控制,该突变基因定位于第2号染色体长臂靠近着丝粒区域In Del标记J2和J4之间,与J2和J4的遗传距离分别为0.2 c M和0.1 c M,该定位区间的物理距离为105.8 kb。候选基因分析结果表明,D63突变体在编码分泌性成束糖蛋白基因LOC_Os02g28970编码区第1580位碱基A突变为C,使编码蛋白的氨基酸序列第527位组氨酸(His)突变为脯氨酸(Pro)。D63突变体与已报道的mtr1突变体表型上不同之处主要是后者花药含有败育花粉粒,二者表型上的差异可能是由于LOC_Os02g28970基因序列突变位点不同,以及它们分别属于籼、粳亚种2个不同遗传背景所致。     

Overexpression of the rFCA RNA Recognition Motif Affects Morphologies Modifications in Rice (Oryza sativa L.)

RNA recognition motifs as important regulators of gene expression are highly conserved in animals and plants. The FCA floral promotion gene in Arabidopsis encodes a protein, containing two RNA recognition motifs (RRM) and a WW protein interaction domain. Here we isolated FCA cDNA from rice. FCA in rice (rFCA) was homologous to FCA-gamma of Arabidopsis and contained conserved domains. To investigate the function of RRM domain, fragment RRM1 and RRM2 of rFCA were introduced into rice subspecies Oryza sativa L. subsp. Indica var. 9311 and another rice subspecies Oryza sativa L. subsp. Japonica var. zhonghua11 transformation. Two transgenic lines exhibited similar phenotypes, flowering time delay, seed size and cell volume of transgenic plants was increased. These results showed that constitutive expression of RRMs could regulate cellular size. The patterns of overexpression of two RRM domains and their similar morphologies indicate they may play a same role.     

Characterization of cytoplasmic male sterility of rice with Lead Rice cytoplasm in comparison with that with Chinsurah Boro II cytoplasm

Rice with LD-type cytoplasmic male sterility (CMS) possesses the cytoplasm of ‘Lead Rice’ and its fertility is recovered by a nuclear fertility restorer gene Rf1. Rf1 promotes processing of a CMS-associated mitochondrial RNA of atp6–orf79, which consists of atp6 and orf79, in BT-CMS with the cytoplasm of ‘Chinsurah Boro II’. In this study, we found that LD-cytoplasm contained a sequence variant of orf79 downstream of atp6. Northern blot analysis showed that atp6–orf79 RNA of LD-cytoplasm was co-transcribed and was processed in the presence of Rf1 in the same manner as in BT-cytoplasm. Western blot analysis showed that the ORF79 peptide did not accumulate in an LD-CMS line, while ORF79 accumulated in a BT-CMS line and was diminished by Rf1. These results suggest that accumulation of ORF79 is not the cause of CMS in LD-cytoplasm and the mechanism of male-sterility induction/fertility restoration in LD-CMS is different from that in BT-CMS.     

长穗颈双低温敏核不育水稻的选育

双低温敏核不育水稻 (96- 5- 2 S)干种子通过 350 Gy60 Coγ-射线直接辐射 ,处理后的 M1代在育性转换敏感期让其感受自然低温而自交繁殖 .M2 代单本或双本密插 (1 0× 1 3.33cm) ,从 M2 代 2 5万株群体中 ,筛选出 7株长穗颈双低温敏核不育株 .它的成功选育 ,解决了我国两系杂交水稻的制种中不育系育性易出现反复和九二 Ο施用量大的两大技术难题     

水稻红莲型细胞质雄性不育系小孢子不同发育时期花药总蛋白质比较分析

采用双向凝胶电泳对水稻红莲型细胞质雄性不育的不育系小孢子发育单核期和二核期花药总蛋白进行了分离,通过银染显色,获得了分辨率和重复性较好的双向电泳图谱,且单核期和二核期花药总蛋白质在双向电泳胶上分布的图谱十分相似。PDQuest 2DE图像分析软件在等电点(pI)3.0~10.0、分子量(M.W.)9.0~98.0 kD之间可识别约1 800个蛋白质点。比较分析发现单核期和二核期花药中共有241个差异表达的蛋白质点,其中仅在单核期中表达的点数为125,仅在二核期中表达的为13点;表现为表达量差异的105点,其中在二核期表达下调的点数为70点,表达上调的为33点。还对蛋白质点集中的区域(pI 4.5~8.0,M.W.25.0~70.0 kD)中的41个差异蛋白质点进行了分子量和等电点分析。     

马协型水稻细胞质雄性不育系线粒体基因组的变异与功能的研究

马协型水稻细胞质雄性不育系是近年培育并广泛应用的一种新型不育系。利用Southern blot、Northern blot和Blue-native PAGE电泳等技术对其线粒体基因组的变异和功能进行研究,分析其雄性不育的分子机理。发现其不育系线粒体基因组中除有一个正常的cox2基因外还存在一个多余的拷贝,且分别转录成不同的转录本。Blue-native PAGE电泳显示,不育系线粒体呼吸链复合物IV的活性明显低于保持系。     

无花粉型水稻温敏核不育系籼S的育性表现与细胞学观察

温敏核不育水稻籼S是从优质常规稻籼黄占自然突变而来的一个无花粉型光温敏核不育种质资源。在广州(23°08′N)自然条件下,一年中具有明显的“可育-不育-可育”的育性转换,5月初至10月底为稳定不育期。在人控光温条件下,低温诱导其由不育转为可育需要较长的持续时间,日均温21℃需7d以上,23.5℃需15d以上。细胞学观察表明其无花粉败育主要是由减数分裂时期的异常引起的,表现为小孢子母细胞粘连与液泡化、减数分裂受阻于前期Ⅰ的细线期、进行无丝分裂与异常的胞质分裂,始终没有正常四分体的形成,而是产生大小不同、核数不等的异常细胞,并最终解体消失。其花粉败育特点不同于以往研究过的光温敏核不育水稻,具有花粉败育时期早而败育彻底的特点。     

The Effect of Salinity Pretreatment on Cd Accumulation and Cd-Induced Stress in <Emphasis Type="Italic">BADH</Emphasis><Emphasis Type="Italic">-</Emphasis>Transgenic and Nontransgenic Rice Seedlings

The influence of betaine aldehyde dehydrogenase (BADH) and salinity pretreatment on oxidative stress under cadmium (Cd) toxicity was investigated in rice cv. Xiushui 11 and its BADH-transgenic line Bxiushui 11. The results showed that plants previously treated with 4.25 and 8.5 mM NaCl, respectively, for 5 days each had higher Cd concentrations in both roots and shoots of the two rice genotypes compared with the controls. Malondialdehyde (MDA) content in both leaves and roots was increased by salinity pretreatment and was significantly lower in the salinity-pretreatment plants than in the controls when the plants were consequently exposed to Cd stress. Salinity pretreatment also increased proline content and the activities of superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD) in both leaves and roots. It can be assumed that salinity pretreatment enhances the defensive ability of plants against oxidative stress through increasing activities of antioxidative enzymes. The BADH-transgenic line (Bxiushui 11) had lower Cd and MDA content, higher SOD and POD activities, and higher proline content than its wild type (Xiushui 11). The current results suggest that betaine, a product of BADH expression, improves the tolerance of rice plants to Cd stress through increasing the activities of antioxidative enzymes and osmoprotectant content.