水稻CMS不育系细胞质遗传效应的研究进展

在三系杂交水稻生产中,不育系的细胞质对杂种一代的表现具有一定的效应。同一种不育细胞质对不同性状的效应是不同的;不同的不育细胞质对同一性状的效应也存在着差异;且对大多数性状表现为负向效应。可通过扩大不育细胞质源以选用优质细胞质或选用强优恢复系来减少或消除其负效应,培育同核异质的多胞质不育系来适应杂交水稻生产的需要。     

4个普通小麦同核异质系的遗传特征研究

培育出具有Ｄ＾２型细胞质的普通小麦核质杂种可育系Ｄ＾２－ＣＡ８０５７,来源于Ｄ＾２型细胞质变的不育系ｍｓＤ＾２－ＣＡ８０５７和来源于普通小麦ＣＡ８０５７细胞质变异的不育系ｍｓＡ－ＣＡ８０５７。     

离体条件下核不育水稻突变为细胞质雄性不育

地水稻无花粉型核不育系南广占的体细胞无性系典败变异株ＮＴ１和ＮＴ２经过多代回交已经转成类似野败型的核质互作雄性不育系。ＮＴ１和ＮＴ２的恢保关系与野败型的一致,即野败型的恢复系和保持系同样可作ＮＴ１和ＮＴ２的恢复系和保持系,ＮＴ１现已回交１０代,不育性能稳定。     

水稻配子体,孢子体细胞质雄性不育系线粒体体外翻译产物的分析

对水稻配子体细胞质雄性不育系粤泰Ａ,保持系粤泰Ｂ,Ｆ１代泰优２号和孢子体细胞质雄性不育系珍汕９７Ａ,保持系珍汕９７Ｂ,Ｆ１代汕优６３及另一种孢子体细胞质雄性不育系马协Ａ,保持系马协Ｂ,Ｆ１代马协６３的黄化苗线粒体离体翻译产物进行ＳＤＳ－ＰＡＧＥ分析。结果表明：粤泰Ａ的线粒体比粤泰Ｂ,泰优２号少合成２条多肽,Ｂ与Ｆ１的带型相近,Ａ特异合成４０．７ｋＤ多肽;     

水稻细胞质雄性不育系与保持系的呼吸途径比较

比较水稻细胞质雄性不育系珍汕９７Ａ及其保持系珍汕９７Ｂ之幼德、叶片和花药的呼吸代谢。结果表明：不育系花药的总呼吸速率、抗氰呼吸所占总呼吸比较和细胞色素氧化酶（ＣＯＤ）、苹果酸脱氢酶（ＭＤＨ）和６－磷酸葡萄糖脱氢酶（６－ＰＧＤＨ）活性低于保持系;幼穗中则仅６－ＰＧＤＨ低于保持系;叶片间各指标均无差异。Ｎａ３ＰＯ４可抑制保持系的叶片和幼穗及不育系叶片总呼吸的３０％,而仅能抑制不育系幼穗总呼吸的２４％;     

水稻细胞质雄性不育系与保持系的呼吸途径比较

比较水稻细胞质雄性不育系珍汕97A及其保持系珍汕97B之幼穗、叶片和花药的呼吸代谢。结果表明：不育系花药的总呼吸速率、抗氰呼吸所占总呼吸比例和细胞色素氧化酶（COD）、苹果酸脱氢酶（MDH）和6－磷酸葡萄糖脱氢酶（6－PGDH）活性低于保持系;幼穗中则仅6－PGDH低于保持系;叶片间各指标均无差异。Na3PO4可抑制保持系的叶片和幼穗及不育系叶片总呼吸的30％,而仅能抑制不育系幼穗总呼吸的24％;丙二酸则抑制不育系与保持系的叶片和幼穗的总呼吸的70％。     

水稻细胞质雄性不育系及其保持系幼穗发育过程中内源激素？…

利用酶联免疫测定技术研究了水稻细胞质生不育系珍汕９７Ａ及其保持系珍汕９７Ｂ在幼穗发育过程中叶片,幼穗和花药中内源ＩＡＡ,ＧＡ１＋４,ＡＢＡ和ｉＰＡｓ含量的动态变化,结果表明：１）从穗发育的雌雄蕊形成期到三核花粉期,保持系叶片中ＩＡＡ水平高于不育系,并在二核花粉最高;在幼穗和花药中也可保持系为高。２）保持系与不育系叶片中ＧＡ１＋４含量变化趋势相似,均为先升后降,但从单核到三核花粉期以保持系为高;在粉     

水稻孢子体细胞质雄性不育系线粒体DNA的RAPD分析

利用200个10nt随机引物对水稻孢子体细胞质雄性不育系珍汕97A、保持系珍汕97B、F1代汕优63、恢复系明恢63和另一种孢子体细胞质雄性不育系马协A、保持系马协B、F1代马协63的线粒体DNA进行PCR扩增。在36℃的退火温度下,有132个引物扩增出了清晰的、重复性较好的条带。同一组合内的不育系同保持系、恢复系之间线粒体DNA随机引物扩增产物的多态性明显高于不育系与F1代。不育系与F1代线粒体DNA的扩增产物也存在多态性。一些特异性的差异片段可能与水稻CMS相关。     

水稻配子体、孢子体细胞质雄性不育系线粒体蛋白质的分析

利用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳方法分析了水稻配子体细胞质雄性不育系粤泰A、保持系粤泰B、F_1代泰优2号、恢复系胜优2号和孢子体细胞质雄性不育系马协A、保持系马协B、F_1代马协63、恢复系明恢63及另一种孢子体细胞质雄性不育系珍汕97A、保持系珍汕97B、F_1代汕优63、恢复系明恢63黄化苗的线粒体蛋白质。结果表明,粤泰A、B、F_1、恢复系之间出现6条多肽带的差异,马协A、B、F_1、恢复系之间出现4条多肽带的差异,珍汕97A、B、F_1、恢复系之间出现2条多肽带的差异。     

玉米同核同质系在研究细胞质雄性不育中的应用

以94个Operon公司的10碱基RAPD引物,对玉米同核同质系（I）中的野生型正常可育株478（F）和其突变的不育株478－cms的线粒体DNA(mtDNA)进行了RAPD分析。结果表明：仅OPZ－19、OPAA－15与OPS－01 3个引物在同核同质系（I）的野生型正常可育株和其突变的不育株之间扩增出多态产物OPZ－19420、OPAA－15600与OPS－1400。提示在同核同质系的野生型正常可育株和其突变的不育株的mtDNA之间同源性很高,多态性很低,同核同质系相当于在mtDNA水平上的近等基因关系,所找到的多态就在所研究的目标基因附近,因此它是研究mtDNA基因的良好体系。上述3个多态扩增结果在同核同质体系（I）的姐妹同核同质系（Ⅱ）中进行了验证, 结果表明仅2个引物OPZ－19、OPAA－15在姐妹同核同质系（Ⅱ）的野生型正常可育株苏478（F）和其突变的不育株苏478－cms之间获得了与同核同质系（Ⅰ）相同的多态性扩增产物OPZ－19420、OPAA－15600。即这两个多态性产物在两套同核同质系中同时存在,因而这两个多态性产物与育性直接相关的可能性很大。     

水稻细胞质雄性不育系及其保持系幼穗发育过程中的多胺代谢

在幼穗发育过程中,不育系和保持系统穗多胺含量先剧降后稳定或略回升,精氨酸脱羧酶活性快速下降,而二胺和多胺氧化酶活性缓慢下降,从雌雄蕊形成期到花粉母细胞形成期,不育系的多胺含量和精氨酸脱羧酶活性明显低于保持系;不过,两系二胺氧化酶和多胺氧化酶活性却判别不大。     

水稻细胞质雄性不育系及其保持系幼穗发育过程中内源激素的变化

利用酶联免疫测定技术研究了水稻细胞质雄性不育系珍汕97A及其保持系珍汕97B在幼穗发育过程中叶片、幼穗和花药中内源IAA、GA1＋4、ABA和iPAs含量的动态变化。结果表明,1）从幼穗发育的雌雄蕊形成期到三核花粉期,保持系叶片中IAA水平高于不育系,并在二核花粉期最高;在幼穗和花药中也以保持系为高。2）保持系与不育系叶片中GA1＋4含量变化趋势相似,均为先升后降,但从单核到三核花粉期以保持系为高;在幼穗和花药中也都以保持系为高。3）不育系叶片中ABA水平在幼穗发育早期明显高于保持系,中期与保持系相近,后期又高于保持系;在幼穗和花药中也都以不育系为高。4）保持系叶片、幼穗和花药中iPAs含量始终显著高于不育系。5）保持系叶片中IAA＋GA1＋4＋iPAs与ABA之比值也始终高于不育系。提示不育系叶片、幼穗和花药中IAA、GA1＋4、iPAs和ABA含量出现了异常,且IAA、GA1＋4和iPAs亏缺以及ABA盈积可能与水稻细胞质雄性不育发生有关。     

水稻细胞质雄性不育系幼穗发育过程中多胺与乙烯的关系初探

利用ＨＰＬＣ和ＧＣ分别测定了水稻细胞质雄性不育系及其保持系幼穗多胺含量和乙烯释放速率,并研究了外施多胺合成抑制剂ＭＧＢＧ和乙烯前体ＡＣＣ生成抑制剂ＡＶＧ对两系幼穗多胺含量和乙烯释放速率以及花粉育性的影响。结果表明,不育系幼穗乙烯释放速率显著高于其保持系幼穗,外施ＡＶＧ引进两系幼穗乙烯释放速率下降,并使不育系花粉育性得以部分恢复;不育系幼穗多胺含量显著低于保持系幼穗,外施ＭＧＢＧ使两系幼穗Ｓｐｄdisp     

离体条件下核不育水稻突变为细胞质雄性不育

来源于水稻无花粉型核不育系南广占的体细胞无性系典败变异株NT1 和NT2经过多代回交已经转成类似野败型的核质互作雄性不育系。NT1和NT2 的恢保关系与野败型的一致, 即野败型的恢复系和保持系同样可作 NT1和NT2 的恢复系和保持系, NT1现已回交10代, 不育性能稳定。     

BT型细胞质雄性不育水稻及其三系的线粒体DNA研究

用RAPD技术对BT型水稻胞质雄性不育系秀A及其保持系秀B、恢复系湘晴以及杂种F1代的线粒体DNA进行了比较分析。结果表明不育系与其保持系间存在显著差异;不育系与其F1之间mtDNA也存在差异。在引物OPJ－08的扩增产物中,秀A扩增出一条分子量为800bp的多态性片段,在引物OPK－10的扩增产物中,杂种F1扩增出一条分子量为900bp的片段。把这两片段回收、克隆并制备探针,OPJ－08800的Southern杂交结果显示不育系与其F1杂交图谱存在多态性;OPK－10900的Suthern杂交结果显示不育系与其保持系同存在差异。推测这两片段与育性可能有一定的联系。     

细胞质雄性不育水稻线粒体基因组的RFLP分析

利用RFLP技术,比较研究了在农业生产上广泛应用的9种细胞质雄性不育体系的线粒体基因组,结果表明：1）9种水稻雄性不育细胞质的遗传相似性变化范围为0．615～1．000。所有配子体雄性不育细胞质的遗传相似性变化范围为0．6431．000,其中QXA,DY1A和YM15A这3种细胞质的遗传相似性为1．000。所有孢子体雄性不育细胞质的遗传相似性为1．000,2）在配子体细胞质雄性不育水稻中,用3个探针（atpa,atp9＋nad6,cox2）与2种内切酶（HindⅢ,BamHⅠ）的组合未发现不育系与保持系之间的多态性,但在探针atp6,cob,和had2的杂交带型中找到了不育系和保持系之间的一些差异。YTA和YTB在5个探针．内切酶组合（atp61HindⅢ,coblHindⅢ,atp61BamHⅠ,coblBamHⅠ,nad21BamHⅠ）中存在差异。3种细胞质（QX,SJ,DY1）的不育系和保持系之间的差异是相同的,都出现在atp6／HindⅢ,atp6／BamHⅠ,cob／BamHⅠ等3个组合中。YM15A和YM15B在4个组合（atp6／HindⅢ,atp6／BamHⅠ,cob／BamHⅠ,nad2／BamHⅠ）中存在差异。LYA和LYB的差异出现在cob／HindⅢ,cob／BamHⅠ,nad2／BamHⅠ这3个组合中;3）在孢子体细胞质雄性不育水稻中,所有不育系的带型是一样的,所有保持系的带型也一样。不育系和保持系的差异出现在atp6／HindⅢ,cob／HindⅢ,atp6／EcoR,Ⅰcob／EcoRⅠ,cox1／EcoRⅠ,atp6／BamHⅠ,cob／BamHⅠ,cox1／BamHⅠ,cox2／BamHⅠ等9个组合中。这些结果在分子水平上揭示了9种雄性不育细胞质的线粒体基因组存在结构多样性,并为其细胞质雄性不育分子机理的研究打下了基础。     

玉米雄性不育细胞质特异DNA片段的发现及差异展示

利用3对线粒体引物对玉米同核异质和同质异核不育系的基因组总DNA进行PCR扩增;对检测到多态性的引物,再分别对供试材料小孢子发育至四分体、单核期和双核期的花药总RNA进行差异显示分析。结果表明：以基因组总DNA为模板,引物P1-P2在所有供试不育材料都有一相同的特异扩增带,而在保持系中均无扩增;引物P3-P4在所有供试材料中均无扩增;引物P5-P6仅在保持系黄早四中有扩增,而在其他供试材料中无扩增。这一结果说明以P1-P2为引物所检测到的特异扩增带为所有供试不育细胞质所特有,且不受供试材料不同核背景的影响。对于在不育材料基因组总DNA中具有特异扩增的引物P1-P2,进一步以cDNA为模板进行PCR扩增（RT-PCR）,所有不育材料在小孢子发育的3个时期均有一相同的特异扩增带,而保持系在小孢子发育的相应时期均无扩增,说明以P1-P2为引物所检测到的转录本的大小和数目,在同核异质及同质异核不育材料间均表现一致,且不受小孢子发育时期的影响。这说明以P1-P2为引物所检测到的不育材料DNA水平的共同结构特点在小孢子发育中具有转录上的一致性,因此可以认为供试不育细胞质DNA水平的这一特异序列结构与雄性不育性状的表现有关。     

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。     

WA型,BT型和D型水稻雄性不育系细胞质基因组翻译产物分析和研究

通过对ＷＡ型、ＢＴ型和Ｄ型水稻雄性不育系细胞质基因即线粒体基因组和叶绿体基因组翻译产物的分析,初步寻找出与雄性不育和育性恢复有关的调控基因产物。根据实验结果,讨论了水稻细胞质雄性不育及育性恢复机制,并提出了两种育性恢复假说。