玉米S型CMS线粒体DNA R区双向转录模式及其与不育相关性

玉米(Zea mays L.)S型CMS胞质育性基因被认为与其线粒体DNA高频重组R区相关.R区含orf355和orf77两个开放阅读框,其中orf77被认为是重要的胞质候选基因.RT-PCR分析发现R区为双链转录.其中一条为orf77-orf355的模板链,它的转录受植株核育性基因及生长发育时期的影响,在S(rf3rf3)(不育)基因型材料的黄化苗、S(Rf3-)(恢复)基因型材料的黄化苗及雄穗中,RT-PCR检测到这条模板链上R区的转录本完全相同,但S(rf3rf3)(不育)基因型材料雄穗的转录本则与上述三者不同,其转录本在5'端缩短了近238 b的长度.R区的另一模板链与coxⅠ或coxⅡ基因的模板链毗连,转录方向相同,这条链的转录不受核基因型和生长发育时期的影响,不育和恢复基因型材料的黄化苗及雄穗中的转录本完全相同.将orf77进行体外表达,制备抗体后对线粒体蛋白质进行Western杂交分析,未能检测到R区中ORF77蛋白质或多肽.推测orf77无翻译产物而且这可能与R区的双链转录有关.RT-PCR及Western分析结果表明玉米CMS-S可能与R区5'端DNA的转录调控相关.     

CCACA碱基序列是玉米CMS-S线粒体orf355-orf77转录本剪切识别位点

玉米S型细胞质雄性不育系（CMS-S）及其近等基因恢复系是研究核 质互作机制的重要遗传资源和理想模式体系．目前认为,CMS-S花粉败育是由其线粒体内细胞质不育基因orf355-orf77表达的毒性蛋白引起,而核育性恢复基因Rf3可通过引发orf355-orf77转录本的降解而解除其毒性作用,使花粉育性得以恢复．本研究采用Northern杂交和3′-RACE技术确定了orf355-orf77转录本的剪切位点,并发现在育性恢复的花粉中,orf355-orf77转录本被剪切成小片段之后聚合了poly(A)序列,推测这一过程加速了mRNA分子的降解,是育性恢复的关键环节．利用生物信息学方法分析了orf355-orf77转录本6个剪切位点的侧翼序列,发现在剪切位点下游10个碱基的位置均含有5′-CCACA-3′序列,推测该序列受到特定功能蛋白的识别,然后募集核酸内切酶对其进行剪切．研究结果可为揭示玉米CMS S育性恢复机理提供重要的理论依据．     

Prediction on the binding domain between human interleukin-6 and its receptor

Based on the spatial conformations of human interleukin-6 (hlL-6) derived from nuclear magnetic resonance analysis and human interleukin-6 receptor (hlL-6R) modeled with homology modeling method using human growth hormone receptor as template, the interaction between hlL-6 and its receptor (hIL-6R) is studied with docking program according to the surface electrostatic potential analysis and spatial conformation complement. The stable region structure composed of hlL-6 and hlL-6R is obtained on the basis of molecular mechanism optimization and molecular dynamics simulation. The binding domain between hIL-6 and hIL-6R is predicted theoretically. Furthermore, the especial binding sites that influence the interaction between hlL-6 and hlL-6R are confirmed. The results lay a theoretical foundation for confirming the active regions of hlL-6 and designing novel antagonist with computer-guided techniques.     

Male Sterility in Tomato

Male sterility research has been directed toward two goals: identifying genes required for the pollen development pathway and, more practically, identifying genetically stable lines that can be used in hybrid seed-breeding programs. The present resurgence of interest in male sterility remains true to these goals, but in addition seeks a molecular understanding of pollen development in order to genetically engineer controllable male sterility for hybrid seed production. In this review, we discuss the genetic and histochemical studies of tomato male sterile mutants that were conducted prior to 1970 in the context of gene expression and interaction. We also examine the use of molecular biological techniques in recent studies of male sterility and report on the current strategies being used for hybrid seed production.     

植物细胞质雄性不育

近年来国内外对植物细胞质雄性不育（cytoplasmic male sterility,CMS）在细胞学、生理生化及分子遗传学等方面的研究又取得了新的进展。特别是对育性恢复基因的定位、克隆的研究已取得一定突破,发现编码含保守PPR（pentatricopeptide repeat）模体蛋白的基因在多种植物中与育性恢复密切相关。     

雄性不育在作物杂种优势中的应用途径分析

雄性不育是植物雄性细胞或生殖器官丧失生理机能的现象,该现象的利用大大提高了杂交种生产的效率。植物雄性不育包含细胞质雄性不育、不受环境影响的核雄性不育、光温敏型雄性不育及化学诱导的雄性不育。这些不育类型也已经被以三系或二系的方式应用于很多作物的杂交种生产中。综述了雄性不育各个途径的研究进展及其在作物杂种优势中的应用。     

利用基因工程创造植物雄性不育的策略

本文对利用基因工程创造植物雄性不育系和恢复系的研究进展进行了综述,并对其在杂种优势利用中的应用前景进行了展望。 Abstract：The progress in studies on induction of male sterili ty and restorer line in plant by gene engineering was reviewed.The prospects on application of this method in heteriosis utilization were discussed.     

植物雄性不育的分子基础

不能产生功能花粉粒的植物称为雄性不育植物。Kolreuter早在1763年就观察到该现象。达尔文1890年也作过报道。后来的研究工作者分别对欧洲夏季薄荷、甜菜、玉米、高粱、小麦等作物的雄性不育现象展开了较系统的研究,为解释植物雄性不育现象奠定了遗传学、细胞学、生理生化学的基础、而对其分子基础的研究在很大程度上取决于分子生物学技术的发展。近十几年来,由于细胞器DNA分离研究技术的涌现,限制性内切酶技术     

小麦雄性不育研究进展

雄性不育是植物中的一种普遍现象,而雄性不育是利用杂种优势提高作物产量和品质的基础,因此小麦雄性不育的理论机制研究对农业生产具有重要的指导意义.对小麦雄性不育类型及遗传、生理生化不育机制、定位及分子生物学研究进行了综述,并探讨了今后该领域的研究前景.     

玉米CMS材料线粒体DNA遗传多型性的研究

选用１１×４＝４４个探针／酶组合,５０个（１０ｍｅｒ）随机序列引物对２５种不同胞质来源的ＣＭＳ玉米,５种正常胞质玉米线粒体ＤＮＡ进行ＲＦＬＰ和ＲＡＰＤ研究。研究结果表明：（１）４５％的探针／酶组合可检测到玉米线粒体ＤＮＡ的多型性,共表现１５种ＲＦＬＰ类型,其中Ｓ组ＣＭＳ材料内有７种,正常胞质材料内有２种;８０％的随机引物可检测到ＲＡＰＤ。（２）基于ＲＦＬＰ资料的聚类分析结果,可将３０种胞质明确地划分为Ｔ、Ｃ、Ｓ、Ｎ４组,其结果与恢复专效性测定结果一致。其中ｐＨＪ２－７－１／ＢａｍＨＩ的ＲＦＬＰ类型可成为利用ＲＦＬＰ技术进行胞质分组的鉴定体系。（３）“双”型胞质线粒体ＤＮＡ常表现Ｓ＋Ｃ胞质的ＲＦＬＰ图谱。     

向日葵CMS育性恢复的研究

向日葵细胞质雄性不育（Ｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃｍａｌｅｓｔｅｒｉｌｉｔｙ,ＣＭＳ）育性恢复的机理是非常复杂的。运用遗传学和分子生物学方法,分析了具代表性的４种不同细胞质类型的ＣＭＳ育性被恢复的频率和２０种向日葵自交系对１９种ＣＭＳ的恢复能力及个别ＣＭＳ植株自发恢复的原因。实验结果表明,４种ＣＭＳ品系育性被恢复的频率分别为５８．８％．５６．３％．１１．８％和０％．２０种自交系的恢复力为５．９－７５．０％。部分ＣＭＳ品系和大多数自交系含有恢复基因,恢复基因的数量及类型决定了ＣＭＳ品系被恢复的程度及自交系的恢复能力。同时,提出并证实了线粒体不育基因变异是导致ＡＲＧ１ＣＭＳ植株自发恢复育性的主要原因。     

雄性不育基因工程及其在园艺植物中的应用

利用基因工程创造植物雄性不育是近年研究的活跃领域之一。本文较全面地综述了创造雄性不育的各种基因工程途径,包括通过核酸酶基因的特异空间表达、使胼胝质提前降解、利用反义基因、改变某些激素含量与比例、导入细胞质雄性不育的有关基因、将特异启动子与催化产生某种毒素的酶基因结合转化植物、通过共抑制、通过双重转基因系杂交及一些新的设想如RNAi、凋亡;及上述不育系的保持与恢复的各种基因工程途径,包括利用引起雄性不育基因的抑制基因、利用雄性不育基因的反义基因、通过化学调控、利用定位重组系统。文中还尽可能列出了上述技术在园艺植物中的应用情况,并就该技术存在的问题与发展前景进行了探讨。