光周期诱导的光敏核不育水稻农垦58S叶蛋白变化及其效应研究

本文用同位素标记和双向电泳方法,分析了光敏核不育水稻农垦58S敏感期的叶蛋白变化,共得到200个左右的蛋白质（肽）点,分布在P14.1-7.2,MW 10--95KD之间。其中．有4个蛋白质点（点1-4）的浓度明显受光周期影响而发生量的变化,而点5-8则是在长日照诱导下出现的新蛋白点。另外,在短日条件下稳定存在的点9,在长日照下却完全检测不到。光敏核不育水稻的育性转换,可能与这些蛋白质的变化有关。     

新版教材中问题解答3则

1　什么叫两系法杂交水稻我国是世界上第 1个将杂交优势应用于水稻生产的国家。袁隆平于 196 4年开始水稻杂交优势的应用研究 ,于 1973年实现籼型三系 (不育系、保持系和恢复系 )配套 ,而两系法杂交水稻中的不育系则是一种光敏型核雄性不育类型。所谓光敏型核雄性不育是指雄蕊育性对光照敏感 ,在夏季长日照下表现为雄性不育 ,在秋季短日照下雄性又可育。有研究表明 ,在短日照下光感核不育基因不表达 ,但在穗分化期的任何阶段给予长日照 ,该基因即可表达 ,只有从第 2次枝梗原始体分化期开始 ,持续给予长日照花粉才彻底败育 ,由此可见从第 2次…     

光敏核不育水稻育性转换期放射性同位素标记化合物的运转(简报)

光敏核不育水稻育性转换期饲喂放射性同位素,长日照或短日照处理条件下幼穗中~(32)P的含量分别为 1.66％和 4.48％,~(14)C的含量分别为20.80％和35.02％;在对照品种的幼穗中,长、短日照处理之间~(33)p,~(14)C的含量无明显差异。     

光周期敏感核不育水稻叶绿体的特异性蛋白质

用双向聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,将光周期敏感核不育水稻“农垦58S”和其对照品种“农垦58”苗期及育性转换光周期敏感期的叶绿体蛋白质分离为大约90个蛋白质点。“农垦58S”的叶绿体内有一个45kD(pI_(6.7))和一个61kD(pI_(6.0))的特异性蛋白质点,而“农垦58”没有。“农垦58S”的另一个61kD(pI_(6.2))蛋白质点的含量明显高于“农垦58”。不同光周期(长日照和短日照)处理不影响光敏感期的这种叶绿体蛋白质的差异。     

光敏核不育水稻短日照植株的雄性器官和育性异常

采用形态学方法比较观察了 10个水稻 (OryzasatavaL .)雄性核不育系的雄性器官的发育状况 :1)雄性核不育系短日照植株的自交结实率和花粉可育度均显著低于对照 ;2 )程度不同地存在花药开裂和散粉障碍 ,有多寡不等的柱头无任何花粉附着 ,且附着在不育系柱头上的花粉萌发力弱 ;3)胚囊发育状况及异交结实率均未见异常。说明光敏核不育水稻短日照植株自交结实率低下乃因雄性核不育基因表达所致。     

提高光敏感雄性不育水稻花粉单倍体育种效率及不育花粉植株育性转换特点的研究

比较了(光敏s/正常品种)F_1及F_2为供体亲本,对在花药培养时所获得的花粉植株中不育个体/全部花粉植株之比例的影响。结果表明,以F_1为供体亲本,在所获得的二倍体花粉植株(A_1)中,不育株(长日下)约占20%左右;而从F_2分离的不育株为供体亲本,相应的比例为90%左右。对获得不育的花粉植株而言,供体亲本经过F_2的选择,在花粉一代中可以提高育种效率3—4倍。指出,以培育光敏感雄性不育系为目的的花药培养,与一般育种之花药培养采用杂种F_1为供体亲本不同,不仅应对杂种F_2代在长日照条件下进行不育株的选择,而且应在短日照下对这种不育株作育性转换的双重选择。以这种个体作为花药培养的供体亲本,可以大大提高育种效率。 在长日照下表现不育的花粉植株的育性转换具多样性。来自同一组合的不育花粉植株在晚造(短日照)条件下,其花粉有的染色,频率高且稳定;有的虽然可变为染色,但频率不高或不稳定或二者兼有;有些却一直不为Ⅰ-KⅠ染色,或即使染色频率也在10%以下。这一结果与收集全国各地15个光敏核不育系在本昕同期种值条件下的反应十分吻合。这说明通过花药培养,从特定的组合培育出所需要的光敏/光温互作或温敏型的核不育系的可能性是存在的。     

光周期诱导光敏感核不育水稻花药蛋白变化的研究

采用双向电脉技术对不同光周期条件下,光敏感核不育水稻（农垦５８ｓ）的可育与不育花药蛋白的变化进行分析,发现花粉发育的不同阶段中,不育花药具有四个特异蛋白ｐＩ６．２／ｂＭＷ７０ＫＤ,ｐＩ６．２／ＭＷ６８ＫＤ,ｐＩ６．２／ＭＷ３８ＫＤ和ｐＩ７．４／ＭＷ３７ＫＤ．对游离组蛋白的分析表明．长日照诱导的不育花药中游离组蛋白的相对百分率均明显低于短日照下的可育花药．据此推测长日照诱导不百花药蛋白质组成和代谢变化．不育花药中游离组蛋白含量低,可能受ＤＮＡ合成数量少的影响．     

水稻光(温)敏核不育系与核质互作不育系的遗传关系剖析

1991─1992年,分析了7个光(温)敏核不育系与15 个核质互作不育系杂交F1及部分F2植株在长日照和短日照条件下的育性表现,结果清楚地表明,有些光敏核不育系能够保持核质互作不育系的雄性不育性,有些光(温)敏核不育系则能够恢复或部分恢复; 有些光敏核不育系对某一核质互作不育系具有保持能力,对另一核质互作不育系则具有恢复能力; 并初步推测光(温)敏核不育基因与核质互作不育基因是独立发生的,当核质互作不育系中细胞质和细胞核的隐性不育基因一起作用时,能够掩盖光(温)敏不育基因及其育性恢复基因的表达。     

籼型光敏核不育水稻育性可转换性的基因定位和基因互作研究

本研究以来源于农垦58S的籼型光敏核不育系培矮64S(短日条件下育性难转换)和8902S(短日条件下育性易转换)及其F１、F２群体为材料,通过短日不同光温和不同生态条件4种处理,利用RFLP分子标记研究了影响光敏核不育水稻在短日条件下的育性可转换性的遗传、基因定位和基因互作,主要结果表明：影响光敏核不育水稻的育性可转换性表现为微效基因的作用,定位了7个控制光敏核不育水稻的育性可转换性QTL,即S2、S3a、S3b、S5、S8和S10。揭示了基因互作真实存在于光敏核不育水稻中,基因互作形式和互作类型对光敏核不育水稻的育性可转换性的影响表现多种多样,不同类型的基因互作所解释的遗传变异处于2.15%～10.07%之间。     

ADH在光敏感核不育水稻中反应特征的研究

乙醇脱氢酶(ADH)活性在湖北光敏感核不育水稻(HPGMR)幼穗发育的育性诱导阶段对光周期反应非常敏感。此时,在短日照或远红光处理的条件下,乙醇脱氢酶同工酶AdhII活性高,湖北光敏感核不育水稻原始不育株农垦58雄性可育;在长日照或红光间断长暗期的条件下,AdhII活性陡降,表现雄性不育。因此认为AdhII与湖北光敏感核不育水稻育性转换有关,可能是它参予了育性基因表达的调控作用。     

‘培矮64S’与其eui突变体‘长选3S’穗颈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穗颈节间伸长机理,该研究以长穗颈(EUI)温敏核不育水稻‘长选3S’为材料,温敏核不育水稻‘培矮64S’为对照,采用固相pH梯度双向凝胶电泳和质谱分析方法,对2个水稻材料抽穗前2 d的穗颈节间蛋白质进行分离,并进行差异蛋白质组学的比较研究。结果表明:(1)获得了分辨率和重复性较好的双向凝胶电泳图谱。(2)对40个差异蛋白质点进行MALDI-TOF-TOF-MS肽质谱指纹图谱分析,成功鉴定其中27个差异蛋白质点;与‘培矮64S’相比,‘长选3S’中有17个上调表达和10个下调表达的蛋白质。(3)差异蛋白质按照其功能可分为6类,其中主要是与细胞代谢相关蛋白,其次是与细胞壁重建相关蛋白;并且这些差异蛋白质可能与‘长选3S’抽穗期穗颈节间剧烈伸长生长有关,尤其是细胞壁重建相关蛋白与细胞的伸长密切相关。(4)实时荧光定量PCR对随机挑选的蛋白点2、7、8、24、35和36所对应的基因在两个材料最上节间的表达结果显示,‘长选3S’的2(Os10g08550)、7(Os12g42876)、8(Os01g55830)基因的表达量较‘培矮64S’明显下调,而24(Os06g48760)、35(Os05g25850)、36(Os07g42300)基因的表达量较‘培矮64S’显著上调,表明q-PCR的结果与蛋白凝胶图分析结果一致。研究认为,水稻eui基因可能是通过调节抽穗期穗颈节间这些蛋白质的表达,从而促进穗颈节间细胞分裂,尤其是细胞的伸长生长。     

光敏核不育水稻的育性与^45Ca的关系（简报）

光敏核不育水稻农垦58s育性转换始期,以涂叶法和灌根法对长日、短日处理植株饲喂的45Ca可自叶片或根部转入功能器官（叶、幼穗）,转入量随标记强度的增加而增加;植株吸收的45Ca可明显提高长日照下稻株的花粉可育率和自交结实率,而短日照下稻株的效应则相反。     

湖北光敏核不育水稻农垦58S叶片60 kD蛋白特异性及其功能的讨论

湖北光敏核不育水稻(Hubei photoperiod-sensitive genic male-sterile rice, HPGMR)是在我国发现并开始应用研究的。人们在应用研究中发现的许多问题,如光敏不育特性转育到籼稻上多变成温敏不育等,很难达成共识。加强机理研究已成为光敏水稻研究深入发展的当务之急。除了对不同时期“农垦58”与58S的代谢做各种分析外,寻找特异蛋白与特异基因是光敏水稻机理研究中两个重要方面。在蛋白研究方面,目前已报道发现35kD、45kD、60kD、61kD等与光敏不育材料有关的特异蛋白。这些结果表明,在“农垦58”与58S之间是可以找到特异蛋白的,但还不能确定这些蛋白与光敏不育性状的关系。为了解决已发现的特异蛋白与光敏不育性状的相关性问题,我们采用多对照的方法,对已知在农垦58S中稳定表达而在“农垦58”中不出现的60kD蛋白做了进一步的研究。     

雄性不育水稻小孢子败育与花药的有机自由基水平

以电子自旋共振(ESR)检测细胞质雄性不育(CMSR)和湖北光敏核不育水稻(HPGMR)花药的有机自由基水平。在小孢子单核期到三核期的花药中有机自由基为无超精细分裂的单峰信号,其特征 g 因子在2.0024—2.0031之间。细胞质雄性不育系 V_(20)A 和珍汕97A 三核期小孢子的花药干样品中有机自由基是二核期的3.2—3.8倍,相应的保持系则只增加15—43%。光敏核不育水稻农垦58s 和 W6154s 在6月份花药转向全不育的自然条件下,花药的有机自由基也随小孢子发育及采样期推延而增加。表明雄性不育过程发生了自由基代谢异常。     

增大农垦58s小穗育性对光周期条件响应强度的尝试

光敏核不育水稻农垦５８ｓ在１５ｈ长日照下小穗完全不育,在１０ｈ短日照,日平均气温２８．４℃或２３．５℃下自交结实的小穗只有６％￣１３％,以小穗育性对光周条件响应较强为指标做选择,所得农垦５８ｓ－０１在ＬＤ下小穗仍然完全不育,在ＳＤ的ＬＴ乃至ＨＴ下,平均自交结实率超过３５％,对光周期的响应增大两倍多。     

水稻光敏核不育系的选育

湖北光敏感核不育水稻的发现,为两系杂交稻奠定了基础。农垦58S为晚梗型,经济性状不理想,直接利用于生产较困难,必须将光敏核不育特性转育到优良的籼、粳品种中,选育出符合生产要求的光敏核不育系,才有生产利用价值。光周期诱导水稻雄性育性转换特性是由1—2对主效基因控制的,可以通过杂交转育。自八十年代以来,湖北和全国的水稻遗传育种学家开展了水稻光敏核不育系的选育,到1991年止,由农垦58S为源的通过省级以上鉴定的水稻光(温)敏核不育系18个,其中籼稻10个粳稻8个,由光、温敏核不育系配制的两系杂交稻组合开始用于生产。     

增大农垦58s小穗育性对光周期条件响应强度的尝试(简报)

光敏核不育水稻农垦585在15h长日照（LD）下小穗完全不育,在10h短日照（SD）、日平均气温28．4℃（HT,32℃／25℃）或23．5℃（LT,27℃／20℃）下自交结实的小穗只有6％～13％。以小穗育性对光周期条件响应较强为指标做选择,所得农垦58s－01在LD下小穗仍然完全不育,在SD的LT乃至HT下,平均自交结实率超过35％,对光周期的响应增大两倍多。     

湖北光敏感核不育水稻不育性的遗传规律

本文选用5个常规粳稻品种和3小光敏感核不育系与湖北光敏感核不育水稻农垦58S杂交,用花粉育性、套袋自交结实率、自然结实率和大田目测4种育性指标同时鉴定同一植株育性,观察分析杂种后代在长日下植株育性的表现。结果表明：光敏核不育水稻不育性的遗传行为表现为受1对隐性主基因控制,不同的遗传背景对不育性的遗传行为表现有不同程度的影响。     

雄性不育水稻胚乳蛋白的双向电泳分析

用含2%SDS, 4%琉基乙醇的Tris缓冲液可提取水稻胚乳蛋白的95%以上。提取液适用犷等 电点聚焦电泳。对光敏核不育及正常育性农垦” 水稻胚乳蛋白进行双向电泳分析,发现不育系中有两 个特异蛋白,分子量分别为39和40KD。应用相同技术对野败型细胞质雄性不育三系水稻胚乳蛋白进 行比较分析,也发现电泳图谱上的某些差异。恢复系与不育系之间的差异较为明显。本方法可作单粒 胚乳蛋白的分析。     

光周期条件对水稻光敏不育温度效应值的影响

利用人工气候箱设置 31 /2 2℃、2 7/2 2℃ 2种昼 /夜温度处理及 1 0 .0、1 2 .0、1 3.0、1 3.6、1 4.0和 1 5.0 h6种光周期处理 ,考察光周期条件对水稻光敏不育温度效应值的影响 .结果表明 ,在对照品种雄性育性正常且光敏不育水稻能发生 SD可育与 L D完全不育育性转换的温度范围内 ,气温降低 4℃可以诱发温度效应 ,即可使在各光周期处理组的光敏不育水稻雄性可育程度明显增高 .光周期条件不同时温度效应值明显不同 .温度效应随日长的缩短而急剧增加 ,与日长有负相关的趋势 ,可以认为 ,通过培育败育临界日长较短的光敏不育水稻 ,人为调节制种地区 (季节 )实际日长与临界日长的关系 ,可促进光敏不育特性表达 ,减低温度的影响 ,增强光敏不育水稻不育性的稳定性