水稻非花粉型细胞质雄性不育系及其保持系花药发育过程中Ca2+的分布变化

钙在高等植物中被称为第二信使,与植物的有性生殖有关。为了研究水稻（Oryza sativa L.）花药中钙的定位与花粉败育的关系,利用焦锑酸钾沉淀法研究了非花粉型细胞质雄性不育系G37A及其保持系G37B花药的发育过程及其细胞中Ca^2＋ 的分布变化。研究发现,在2个材料间花药中钙的分布存在大量差异。G37B的可育花药在花粉母细胞时期及二分体时期,很少看到有Ca^2＋的沉积;而在单核花粉时期,Ca^2＋沉积急速地增加,主要定位在绒毡层细胞、花粉外壁外层及乌氏体的表面;随后花药壁上沉积的Ca^2＋减少而花粉的外壁外层仍然有很多Ca^2＋沉积物。相反,G37A的不育花药在花粉母细胞时期和二分体时期有大量的Ca^2＋沉积在小孢子母细胞和花药壁,中间层和绒毡层特别多。在二分体时期之后,不育花药的Ca^2＋沉积减少,特别是绒毡层内切向质膜附近的Ca^2＋几乎消失。但是同时期的可育花药中,有大量的Ca^2＋沉积在绒毡层。不育花药的Ca^2＋沉积在开花几天后消失。根据研究结果推测在不育花药发育早期中更多的钙离子与花粉败育有一定的关系。     

水稻胞质雄性不育系珍汕97A及其保持系珍汕97B绒毡层发育过程中的Ca2 +分布变化

利用焦锑酸钾沉淀法研究了野败不育系珍汕97A及其保持系珍汕97B绒毡层细胞的发育过程及其细胞中Ca2 +的分布变化。研究发现保持系绒毡层细胞在单核花粉晚期才开始迅速解体,而不育系绒毡层细胞在花粉母细胞时期就开始出现核膜、细胞膜解体,此过程持续到二核花粉时期。珍汕97A绒毡层细胞从花粉母细胞时期开始,细胞质内有少量颗粒状的Ca2 +沉淀;减数分裂时期,绒毡层细胞的内切向壁表面有大量大颗粒的Ca2 +沉淀;单核花粉时期绒毡层细胞周围集聚一层Ca2 +沉淀。而保持系绒毡层细胞遮花粉母细胞时期和减数分裂时期细胞内没有Ca2 +沉淀;单核花粉时期绒毡层细胞内的Ca2 +沉淀主要分布在解体的细胞质内。推测绒毡层细胞结构发育的异常和Ca2 +的异常分布可能与花粉的败育有关。     

水稻胞质雄性不育系珍汕97A及其保持系珍汕97B绒毡层发育过程中的Ca2+分布变化

利用焦锑酸钾沉淀法研究了野败不育系珍汕97A及其保持系珍汕97B绒毡层细胞的发育过程及其细胞中Ca2 的分布变化。研究发现保持系绒毡层细胞在单核花粉晚期才开始迅速解体,而不育系绒毡层细胞在花粉母细胞时期就开始出现核膜、细胞膜解体,此过程持续到二核花粉时期。珍汕97A绒毡层细胞从花粉母细胞时期开始,细胞质内有少量颗粒状的Ca2 沉淀;减数分裂时期,绒毡层细胞的内切向壁表面有大量大颗粒的Ca2 沉淀;单核花粉时期绒毡层细胞周围集聚一层Ca2 沉淀。而保持系绒毡层细胞遮花粉母细胞时期和减数分裂时期细胞内没有Ca2 沉淀;单核花粉时期绒毡层细胞内的Ca2 沉淀主要分布在解体的细胞质内。推测绒毡层细胞结构发育的异常和Ca2 的异常分布可能与花粉的败育有关。     

麻疯树花药发育过程中Ca2+的分布特征

采用超薄切片技术,在透射电镜下观察麻疯树(Jatropha curcasL.)花药发育过程中Ca2 的分布特征。在孢原细胞时期的花药中几乎看不到Ca2 沉淀,但花药维管束周围的细胞中有较多的Ca2 沉淀;到小孢子母细胞时期,细胞质中Ca2 沉淀依然较少,绒毡层壁上Ca2 沉淀明显增多;四分体形成时,小孢子细胞质和绒毡层细胞质中出现了较多的Ca2 沉淀;在小孢子发育早期,细胞质中Ca2 沉淀增加不明显,花粉壁部位累积有很多的Ca2 沉淀,绒毡层中Ca2 沉淀数量达到最多;到小孢子发育晚期,小孢子大液泡的液泡膜上有大量的Ca2 沉淀,绒毡层中Ca2 沉淀明显减少;随着二胞花粉中的大液泡消失,细胞质中积累淀粉粒以后,花粉中看到的Ca2 沉淀极少,同时,在花药维管束周围的薄壁细胞中,又出现了较多的Ca2 沉淀,表明花粉对Ca2 的需求可能降低。麻疯树花药发育过程中钙的动态分布特征暗示着钙参与了调控花粉发育过程,Ca2 的运输途径是由药隔薄壁组织运输到绒毡层,再进一步转移到小孢子表面和细胞质中,整个花药发育过程中,Ca2 沉淀表现为少—增加—减少的变化趋势。     

水稻雄性不育恢复系明恢63的感光基因分析

水稻恢复系明恢63是中国应用面积最大、利用最广泛的恢复系。利用抽穗期感光性近等基因系EG0～EG7及ER～LR对明恢63进行的分析表明,明恢63在E1、E2、E3位点分别带有E1、e3、E3基因,在Se-1位点带无感光功能的Se-1^e基因。进一步用抽穗期QTL近等基因系NIL(Hd1)和NIL（Hd4)进行的研究表明,明恢63带有显性感光基因E1和无感光功能的Se-1^e基因,并推测明恢63带有能抑制E,基因表达的隐性抑制基因。认为籼型杂交稻抽穗期受不育系和恢复系感光基因及感光性抑制基因的共同作用。初步讨论了明恢63广适性的遗传基础。     

热胁迫对辣椒花药发育过程中Ca2+分布的影响

运用焦锑酸钾沉淀法,研究了不同热胁迫时间对辣椒（Capsicum annuum L.)小孢子发生和花粉发育过程中Ca^2 分布的影响。在小孢子母细胞中,细胞表面有少量Ca^2 分布,细胞核中基本上观察不到Ca^2 ,热胁迫12h后,细胞质和细胞核中Ca^2 明显增多,液泡膜内侧也有许多Ca^2 分布,热胁迫24h后,大量的Ca^2 分布在细胞质中,液泡膜上和液泡内;在四分体时期,与小孢子母细胞相比,四分小孢子表面和细胞质中Ca^2 数量明显增加,热胁迫24h后,细胞质和细胞核中Ca^2 更多;在小孢子中,大量Ca^2 分布在壁上,质膜内侧,液泡膜上,少量分布在细胞质和细胞核中,热胁迫12h后,质膜上Ca^2 增多,24h后,细胞质,细胞核中,质膜内侧的Ca^2 继续增多,热胁迫对成熟花粉中Ca^2 的分布无明显影响。     

光敏核不育水稻农垦58S发育过程中药壁超微结构和Ca2+分布的变化

利用焦锑酸钾沉淀法分析光敏感核不育水稻农垦58S药壁超微结构和Ca²⁺分布的变化,发现在长日照条件下,药壁绒粘层细胞和药壁中Ca²⁺从花粉母细胞时期开始出现异常;随着花药的发育,药壁中Ca²⁺沉淀增加,主要分布在绒粘层细胞和乌氏体表面,长日照条件下不能很好地形成乌氏体,且乌氏体表面Ca²⁺沉淀要比短日照条件下少。     

水稻籽粒发育过程中各器官镉积累量的变化及其与基因型和土壤镉水平的关系

以镉（Cd）积累潜力不同的2个籼稻品种为材料,研究了籽粒发育过程中各器官中Cd含量的动态变化及其与土壤中Cd含量的关系。结果表明,在含Cd的生长环境中,水稻根系中的Cd含量在整个生育期中保持稳定增长的趋势,而茎叶、穗轴和稻壳等器官在营养生长阶段积累了大量的Cd,然后在籽粒充实过程中向外输出,其中旗叶和稻壳中的Cd输出率在50%以上,明显高于其他营养器官。根系和叶片中的Cd含量与土壤中的Cd含量呈高度线性相关,茎秆和籽粒中的Cd含量与土壤中的Cd含量呈抛物线相关,说明根系、茎秆、叶片等营养器官对Cd有储存和“过滤”作用。低积累品种‘X24’穗轴中的Cd含量明显低于高积累品种‘T705’,说明营养器官中的Cd向籽粒中转运的速率是决定籽粒中Cd积累量的关键因素。但是,只有当土壤中的Cd含量为0.3~1.2 mg＆#183;kg-1时,低积累品种精米中的Cd含量才会显著低于高积累品种;当土壤中的Cd含量高于2.4 mg＆#183;kg-1时,2个品种精米中的Cd含量没有显著差异。     

云南省个旧矿区水稻镉砷积累及与矿质元素的关系

水稻（Oryza sativa L.）29个品种种植于云南省个旧市大屯镇孙家寨村受Cd、As复合污染的稻田,研究不同品种水稻谷粒对重金属元素Cd、As和矿质元素（Fe、Zn、Mn、Ni和Cu）的积累及相关关系。结果表明,品种和品种类型对水稻谷粒Cd、As含量的效应均不显著（p>0.05）。谷粒Cd含量范围为2.1~7.0 mg/kg,平均值为4.6 mg/kg。谷粒As含量的范围为5.0~8.9 mg/kg,平均值为7.2 mg/kg。品种对谷粒Fe含量的效应极显著（p<0.001）,对Zn含量的效应显著（p<0.05）,而对Mn、Ni和Cu含量的 效应均不显著（p>0.05）。同一品种谷粒的各金属元素含量间的差异均极显著（p<0.001）。除谷粒Fe 含量和As 含量无显著相关性（p>0.05）外,其余各元素含量间均呈现显著正相关关系（p<0.05）,表明这些元素在水稻谷粒中的积累呈现协同关系。     

云南紫稻细胞质雄性不育系花药发育过程中Ca2+的分布特点

运用焦锑酸钾沉淀法研究了云南紫稻细胞质雄性不育系和保持系花药在发育过程中Ca^2 的分布特点。结果表明,保持系的花粉母细胞和小孢子的胞质内部基本无Ca^2 的沉淀,后期花粉外壁出现Ca^2 的沉淀;保持系早期的绒毡层细胞形态正常,胞内有少量Ca^2 沉淀,后期绒毡层细胞开始凋亡,胞质凝集,胞内出现大量Ca^2 的颗粒。不育系花粉母细胞在减数分裂时期败育,胞质液泡化,内部出现大量Ca^2 的沉淀;不育系绒毡层细胞形态正常,胞内无Ca^2 的沉淀。绒毡层与花粉母细胞、小孢子之间出现大量Ca^2 颗粒。探讨了不育系花药花粉母细胞中以及与绒毡层细胞之间Ca^2 的异常积累与雄性不育的关系。     

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。     

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。     

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。     

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。     

水稻广亲和性遗传的再研究

水稻广亲和基因的利用是克服亚种间杂种不育性的重要途径。但在广亲和性的遗传上不同研究者的结论不尽一致。以3种有广亲和品种参加的三交组合为研究材料,研究了品种Ketan Nangka的广亲和性遗传。结果表明水稻亚种杂交F1同时存在着雄性不育和雌性不育,但雄性不育对小穗育性的作用大小因组合而异;无论是在雄性不育位点还是雄性不育位点上,Ketan Nangka均具有相对应的中性基因（广亲和基因）;广亲和性的遗传特点与所用的籼粳测验品种间的杂种不育性密切相关;S－5位点的广亲和基因遗传符合单位点孢子体－配子体互作模型。     

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。     

Phenotype Analysis and Fine Mapping of the Male Sterile Mutant <i>ms10</i> in Rice (<i>Oryza sativa</i> L.)

There is a positive correlation between fertility and yield, and the decrease of fertility is bound to a greatly reduced crop yield. Male sterile mutants can be used in hybrid rice. Therefore, rice male sterility has an important value in research and application, and the study of related mutants is also very vital. The mutant ms10 (male sterile 10) reported in this study was induced by ethyl methane sulfonate (EMS) in the indica maintainer line Xinong 1B. There was no significant difference between the ms10 and wild type in the vegetative growth stage. However, in the reproductive growth stage, ms10 showed that the plant became shorter, the anther became smaller and the color became lighter, and finally showed the phenotype of male sterility in comparison to the wild type. I₂-KI staining showed that the pollen was malformed and only a little was active. Scanning electron microscopy observation showed that the exine waxy layer of the ms10 anther decreased, suggesting that the protective effect on pollen was decreased. This may be one of the reasons leading to the phenotype of male sterility. Finally, the pollen showed shrinkage and collapsed, and the structure of germinating pore cover disappeared. This may be the result of sterility. Genetic analysis showed that the male sterility phenotype of the mutant was controlled by a single recessive nuclear gene. MS10 was mapped between the molecular markers IND37 and IND51 on chromosome 4, with a physical distance of 178.6 kb. These results lay the foundation for further studies on MS10.     

水稻新种质资源的耐盐性鉴定评价

用0.5%的NaCl溶液作灌溉水,对2000-2002年江苏省水稻区域试验参试品系和近年引进的部分水稻种质资源进行苗期耐盐性鉴定.结果表明:株高矮化是苗期盐胁迫的一种形态特征;耐盐性鉴定易受环境影响;就整体而言,籼稻种质资源的苗期耐盐性好于粳稻;综合2年结果,籼156和64608两种质资源的苗期耐盐性较强.     

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。