水稻msp1-4突变体的鉴定及其UDT1和GAMYB基因的表达分析

通过对粳稻‘9522’辐射诱变,得到一隐性雄性不育突变体msp1-4（MULTIPLE SPOROCYTE）,用遗传定位方法将该基因座位定位在分子标记WY-4和WY-8之间,相距0．8cM,物理距离247kb。测序分析证明这247kb区间中的MSP1基因的编码区在第758bp到767bp之间发生了10个碱基的缺失。形态学观察结果表明该突变体和已经报告过的msp1突变体的表型基本一致。为分析水稻其它与花药发育相关的基因在msp1-4中的表达变化,用半定量RT-PCR技术检测到影响绒毡层和花粉发育的重要基因UDT1和GAMYB的表达在突变体中比在野生型水稻中低,说明这2个基因可能位于MSP1基因的下游。     

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。     

水稻单C2H2型锌指基因ZOS2-01的表达与功能分析

拟南芥超雄基因(SUPERMAN,SUP)是一个单C2H2锌指基因.该基因突变后会造成雌蕊同源转化为雄蕊,正常的心皮发育受阻,因此SUP在控制花第3/4轮边界的建立和胚珠的发育中起重要作用.为了探知水稻中的SUP同源基因是否也存在类似的功能,我们根据拟南芥SUP的功能结构域,从水稻中克隆了一个与SUP类似基因,命名为ZOS2-01,并对其表达和功能进行了分析.结果表明,ZOS2-01与拟南芥的SUP和矮牵牛的PhSUP1在系统进化树上处于同一分支且与SUP的功能结构域完全相同.定量PCR和GUS表达分析表明,除胚乳外,ZOS2-01几乎在所有组织和器官中表达,但在幼穗中的表达量最高,暗示它可能参与了水稻的营养生长和花器官发育的调节.然而,采用RNA干扰和过量表达的方法减少和增加ZOS2-01的表达并没有明显影响水稻的生长发育,转基因水稻的营养生长正常,花器官发育也没有明显异常且结实正常.这些结果表明,尽管水稻ZOS2-01与拟南芥SUP具有相同的功能结构域,但它们的表达和功能可能已出现了分化,或者水稻中存在多个功能冗余的SUP类似基因.     

水稻窄叶突变体zy17的遗传分析和候选基因鉴定

器官大小调控是一个基本的发育生物学过程,受细胞分裂和细胞扩展的影响。然而,植物器官大小调控的遗传和分子机理仍不清楚。为了进一步了解器官大小调控的分子机制,文章分离了一系列水稻叶子宽窄改变的突变体。其中,窄叶突变体zy17叶变窄,同时伴有植株矮化、穗子变小、枝梗数和穗粒数降低的表型。遗传分析表明该窄叶性状受1个隐性基因控制;细胞学分析表明该突变体叶子的细胞数目和维管束数目显著降低,表明ZY17影响了细胞分裂。基因组重测序进一步筛选出ZY17的3个候选基因：Os02g22390基因突变发生在内含子区,编码蛋白为逆转座蛋白;Os02g28280和Os02g29530基因突变都发生在外显子区,其中Os02g28280编码一个功能未知蛋白,该基因突变后,发生碱基置换,产生非同义突变;Os02g29530编码一个含糖基转移酶相关的PFAM结构域的蛋白,该基因突变后,出现两个碱基的缺失,从而导致其蛋白翻译提前终止。对候选基因的深入研究,将揭示水稻叶子大小调控的机制。     

一份水稻矮杆小粒突变体的形态特征和基因定位

从水稻T-DNA插入突变体库中鉴定出一个矮杆小粒突变体t129,该突变体与野生型植株相比,植株明显矮化,籽粒粒长明显缩短,千粒重下降。遗传分析表明,t129的突变性状由一对隐性核基因控制,该基因(T129)经图位克隆定位于水稻第5染色体长臂上,引物InDel43和InDel57之间,物理距离为430 kb,并与标记InDel51共分离。本研究明确了该矮杆小粒突变体的表型特征及遗传规律,为进一步研究调控水稻株高和粒型基因奠定基础。     

新型小麦胞质不育系花粉败育的细胞学观察

观察了１种新型小麦细胞质雄性不育素（ＣＭＳ）－（野生二粒小麦）中国春ＣＭＳ花药和花粉败育的细胞学过程,结果表明;（１）不育系在小孢子发育至单核晚期以前,除了雄蕊心皮化发生率（３７．２％）较高外,其花药和花粉发育绝大多数与同核保持系相似,是正常的,仅少量表现异常而导致败育,异常现象主要有：雄蕊心皮化。药室合并,药壁组织喙状突起,绒毡层异常,小孢子母细胞粘连,减数分裂异常,小孢子异常等。（２）不育系花     

氮磷饥饿诱导的水稻糖转运体基因的cDNA克隆和鉴定

运用快速扣除杂交 (RaSH)方法构建了水稻氮饥饿诱导的cDNA文库。从该文库获得了一个cDNA克隆OsNSI1 (Oryzasativanitrogenstarva tion inducible 1 )。该全长cDNA编码 5 77个氨基酸 ,蛋白分子量为 6 1 .2kD。推测得出的氨基酸序列与其他物种的糖转运体有很高的同源性。水合性分析表明OsNSI1包含有 1 2个跨膜区域和一个中心亲水环。这些数据提示OsNSI1是一个糖转运体蛋白。Southern印迹分析表明OsNSI1是一个单拷贝基因。Northern印迹分析表明OsNSI1主要在叶及根中表达 ,氮、磷饥饿能强烈诱导其表达增强     

具野稻细胞质的胞质型雄性不育系的体细胞克隆变异 I.IR66707A及IR69700A体细胞克隆变异的类型

水稻雄性不育系IR66707A及IR69700A来自国际水稻所（IRRI）,它们的不育性只能保持而不能被恢复,属于胞质型雄性不育。以这两个不育系以及它们与正常品种的杂种F1为供体,经离体培养,区获得了136个体细胞克隆。在R1代中发现了三个类型的突变或变异,即：可育突变、雄性不和雌雄性均不育的变异。这一类型的可育突变有两例,其R2的可育与不可育（出现分离）之比为3：1,证实为显性单基因突变。第二类型的雄性不育又可分为两种：第一种是不育性可被恢复的,与供体不能系完全不同,其中一部分克隆的不育性不能被保持但可因环境的改变而转换为可育,另一部分克隆的不能性不受环境因素的影响（不具转换能力）,但其不育性既可恢复又可不完全保持（即F1的育性尚有分离）。第二种是不育性不能被恢复,与供体相似。育性不具转换能力的突变可望培育成为核质互作型雄性不育系,而育性可转换的突变则可望培育成为两系杂交稻中的两用核不育系。     

具野稻细胞质的胞质型雄性不育系的体细胞克隆变异 Ⅰ.IR66707A及IR69700A体细胞克隆变异的类型

水稻雄性不育系IR66707A及IR69700A来自国际水稻所（IRRI）,它们的不育性只能被保持而不能被恢复,属于胞质型雄性不育。以这两个不育系以及它们与正常品种的杂种F1为供体,经离体培养,共获得了136个体细胞克隆。在R1代中发现了三个类型的突变或变异,即:可育突变、雄性不育和雌雄性均不育的变异。第一类型的可育突变有两例,其R2的可育与不可育（出现分离）之比为3:1,证实为显性单基因突变。第二类型的雄性不育又可分为两种:第一种是不育性可被恢复的,与供体不育系完全不同,其中一部分克隆的不育性不能被保持但可因环境的改变而转换为可育,另一部分克隆的不育性不受环境因素的影响（不具转换能力）,但其不育性既可恢复又可不完全保持（即F1的育性尚有分离）。第二种是不育性不能被恢复,与供体相似。育性不具转换能力的突变可望培育成为核质互作型雄性不育系,而育性可转换的突变则可望培育成为两系杂交稻中的两用核不育系。     

光敏胞质雄性不育小麦育性转换期叶片中NAD激酶和NADP磷酸酶的变化

由光敏感胞质雄性不育小麦育性转换敏感期叶片中NAD激酶和NAD磷酸酶的活性变化表明：在长光照（LD）处理下,光敏胞质雄性不育小麦（牡山羊草）白皮224在光敏感期,叶片中的NAD激酶总活性和钙调素非依赖性NAD激酶活性高于短日照处理。钙调素依赖NAD激酶则相反,在短日照（SD）条件下,其活性明显地高于LD处理。不育系在长日条件下钙调素依赖性和非依赖性NAD激酶活性的比例也发生了变化,其钙调素依赖性活性逐渐被钙调素非依赖性活性所取代。而可育系核供体白皮224在不同光照条件下,这类酶活性无明显的差异。至于NAD磷酸酶的活性变化,无论是光敏小麦成核供体白皮224在LD和SD下均呈下降趋势。     

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。     

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。     

花药培养过程栽培稻花粉不育杂种F1与亲本台中65的细胞学研究

利用活体压片、半薄及超薄切片技术,对栽培稻(Oryza sativa L.)花粉不育杂种F1及育性正常的亲本台中65离体培养前后的小孢子及花药壁进行细胞学研究.结果表明:与台中65相比,杂种F1的花粉小孢子在发育至单核中-晚期,出现比例较高的胞质凝聚小孢子和少量星型小孢子,正常小孢子和淀粉化小孢子比例降低.在离体条件下,胞质凝聚小孢子、星型小孢子、正常小孢子、液泡化小孢子、淀粉化小孢子的发育主要沿着胞质凝聚败育过程、孢子体发育过程、配子体发育过程、液泡化过程和淀粉化过程进行;药壁组织在离体条件下,杂种F1比台中65的绒毡层降解速度快,中层膨大程度高.杂种F1与台中65在离体培养下小孢子发育及药壁细胞学的差异主要是受到S-a座位内等位基因互作及离体培养环境的影响.     

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。     

一个恢复力受单基因控制的水稻CMS育性回复突变体

利用￣（６０）Ｃｏ－γ射线对具有印尼水田谷细胞质的籼稻细胞质雄性不育系Ⅱ－３２Ａ干种子进行诱变处理,获得了一育性回复突变体Ｔ２４。育性基因未纯合的突变体分离出可育株和完全不育株,比例为３∶１;其与Ⅱ－３２Ａ和珍汕９７Ａ测交,Ｆ１代分离出１∶１的可育株和不育株。育性稳定株系与Ⅱ－３２Ａ和珍汕９７Ａ杂交,Ｆ２分离成３∶１的可育株和不育株。表明其育性回复是由一对基因显性突变所致。这一突变体对不育系的育性恢复机制不同于明恢６３、２０９６４等恢复系,后者表现为两对显性恢复基因作用。未观察到Ｔ２４与亲本Ⅱ－３２Ａ除育性以外的其他性状的差异,因而两者构成育性恢复基因的近等基因系。本文还对不育系育性回复类型和Ｔ２４的理论意义与育种价值进行了讨论。     

The ATP-binding Cassette Transporter OsABCG15 is Required for Anther Development and Pollen Fertility in Rice

Plant male reproductive development is a complex biological process, but the underlying mechanism is not well understood. Here, we characterized a rice (Oryza sativa L.) male sterile mutant. Based on map‐based cloning and sequence analysis, we identified a 1,459‐bp deletion in an adenosine triphosphate (ATP)‐binding cassette (ABC) transporter gene, OsABCG15, causing abnormal anthers and male sterility. Therefore, we named this mutant osabcg15. Expression analysis showed that OsABCG15 is expressed specifically in developmental anthers from stage 8 (meiosis II stage) to stage 10 (late microspore stage). Two genes CYP704B2 and WDA1, involved in the biosynthesis of very‐long‐chain fatty acids for the establishment of the anther cuticle and pollen exine, were downregulated in osabcg15 mutant, suggesting that OsABCG15 may play a key function in the processes related to sporopollenin biosynthesis or sporopollenin transfer from tapetal cells to anther locules. Consistently, histological analysis showed that osabcg15 mutants developed obvious abnormality in postmeiotic tapetum degeneration, leading to rapid degredation of young microspores. The results suggest that OsABCG15 plays a critical role in exine formation and pollen development, similar to the homologous gene of AtABCG26 in Arabidopsis. This work is helpful to understand the regulatory network in rice anther development.