小麦温敏雄性不育系YM3314育性转换相关基因分析

采用抑制消减杂交技术,构建了小麦温敏不育系YM3314在陕西杨陵秋播(不育环境)和春播(可育环境)幼穗单核期正反交cDNA文库,对获得的136条高质量EST序列采用BLASTx序列比对进行同源性分析,并利用AmiGo和QuickGo浏览器根据GO(gene ontology)数据库对基因表达产物进行功能分类,比较两种育性条件下幼穗cDNA文库的表达谱,以探讨YM3314的育性转换机理.结果显示:不育文库(B库)中初级代谢(13.51%)、转运(13.51%)、抗病与防御(8.11%)以及功能未分类(18.92%)的EST序列所占比例均高于可育文库(K库)中对应的EST序列比例,且分别是K库的2.30倍、1.53倍、2.76倍、1.29倍;K库中与信号传递(14.71%)相关的EST序列所占比例明显高于B库,是B库的2.72倍;两个库中与能量代谢、蛋白质合成、蛋白质修饰/加工/储藏相关的EST序列所占比例相差不大.分析表明,两个文库中与初级代谢、信号传递等有关的基因表达差异可能是导致其育性转换的重要基础.     

YS型小麦温敏不育系育性转换基因的cDNA-AFLP分析

对YS型小麦温敏雄性不育系A3017不育与可育条件下不同发育时期的幼穗提取mRNA,进行cDNA- AFLP表达差异分析,64对引物组合获得差异片段1160个。统计分析表明,单核期表达的差异片段数最多,认为这一时期是育性转换的关键时期。对其中12个在不育或可育条件下表达的差异片段进行同收、克隆、测序,经 BLAST序列比对分析表明,可育条件下的4个EST与物质转运和能量代谢过程的铁转运蛋白1和ATP合酶α亚基,基因表达调控的反转录转座子跳跃多聚蛋白和转座子相似序列同源。不育条件下有5个EST与细胞内信号传导的ZCCT转录因子和光敏色素蛋白,基因表达调控的转座酶、染色体浓缩因子和亮氨酸富集蛋白的编码基因同源。结果表明YS型小麦温敏雄性不育系A3017的育性转换与细胞内基因表达调控、物质和能量代谢及信号传导过程有关。     

小麦温敏不育系YM3314的温敏特性及育性转换

以YM型小麦温敏雄性不育系YM3314为材料,通过分期播种和剪穗再生分蘖的育性试验分析各播期材料的育性与对应发育时期的气象因子相关性,以揭示YM型小麦温敏雄性不育系的温敏特性及其育性转换温度条件.结果表明:YM3314秋播完全不育或育性有稍微波动,春播稳定部分可育;各播期材料的育性与孕穗期和抽穗期日平均温度呈极显著正相关,而与孕穗期的平均相对湿度呈显著负相关;孕穗前5日至抽穗后5日是YM3314育性转换的关键时期,该段时期日平均气温达到18.18℃以上表现部分可育,低于18℃表现不育.研究证实,YM3314具有温度敏感特性,育性转换的敏感时期在孕穗前5日至抽穗后5日,育性转换的临界温度约18℃左右,在二系杂交小麦研究中有重要的利用价值.     

粘类小麦细胞质雄性不育系育性基因的地区分布

以具4种细胞质、2种核类型的粘类小麦雄性不育系为测验种,对309份来自国内外不同地区普通小麦品种对应粘类小麦不育系的育性恢复和保持关系进行调查,研究粘类小麦雄性不育系育性基因的地理分布.结果表明:(1)普通小麦品种中广泛存在着粘类雄性不育系的恢复基因,所配组合中,高恢复度以上的组合占到45.24%;(2)所配组合F1小穗结实率范围在0~91.35%之间,其中0和60%~80%的分布范围较多;(3)具有恢复能力的品种在供试6个地区均有分布,但比例不同,中国南方、新疆内陆、青藏高原等春麦地区高,可育品种的分布比例均超过50%;具有育性保持作用的品种在中国黄淮海暖温带冬麦气候生态区和加拿大地区分布较多,在新疆麦区分布最少;(4)恢复度80%以上的品种在6个地区均有分布,但在各地区供试材料中的比例都不高.     

几种小麦雄性不育系育性恢复性的比较研究

以三种小麦胞质雄性不育系(Q型不育系、T型不育系和 AL型不育系)与 13 个 Q型胞质恢复系进行杂交,以花粉碘染率为指标,比较研究了不同恢复系对不同不育系的恢复度。研究发现,尽管 Q型胞质恢复系本身育性正常,但它与Q型不育系杂交后所得 F1 代,育性有较大变幅,花粉碘染率 0.177 7~0.774 7。有些恢复系如QR3、QR3 37、QR30207等对AL型不育系、恢复系 QR2 143 对 T型不育系的恢复度(杂种花粉碘染率)较高,达0.85以上。在对供试恢复系对不同不育系的恢复度进行 t检验后发现,这三种不育系在恢复程度上无显著差别,说明它们可能是同类不育系,或者可能是所涉及的恢复系具有广泛恢复能力。在上述三种类型不育系中,QA92 8的可恢复程度偏低,其原因可能是其核遗传背景不同。     

二角型小麦雄性不育系育性恢复性的研究

以5个同质异核二角型小麦雄性不育系ms(bicor-8222,ms(bicor)-83(37)65,ms(bicor)-偃师9号,ms(bicor)-80(6)及ms(bicor)-90-110为基本材料,与一批优良小麦品种（系）及部分亲本材料为父本进行测交,获得211个组合,考察其F1育性,结果表明;（1）5个同质异核不育系,除二角型非1B/1R不育系ms(bicor)-90-110与二角型1B/1R不育系ms(bicor)-83(37)65,ms(bicor)-偃师9号之间平均恢复度差异显著外,4个1B/1R不育系之间平均结实率差异不显著;（2）对同一不育系而言,与不同恢复系测交,其恢复度呈现连续变异;（3）同型非1B/1R不育系较1B/1R不育系恢复度普遍高;（4）对同一恢复系而言,各不育系测交F1的恢复度差异显著。     

温敏不育系A3314在中国不同生态地点的育性表现

利用作者参与发明的ZL00105488．0专利方法选育的小麦温度敏感不育系A3314在中国元谋、杨陵、石家庄、互助、依安、贵阳、武威7个不同纬度地点种植的自交结实率,结合各点光温条件的分析表明：A3314在黄淮冬麦区、云贵冬麦区、西北春麦区、东北春麦区各点,按当地小麦生产正季播种均表现稳定雄性不育;而在黄淮和云贵冬麦区春播(夏播)则自交结实,适宜条件下自交结实率可达60％以上。说明该温敏不育系的雄性育性受温度的制约,而与日长无明显相关。根据A3314的育性表现,推测它在中国大部分小麦产区均可安全用于杂交小麦制种。     

小麦光温敏核雄性不育基因的初步定位

农大3338是通过多年鉴定发现的一个优良的光温敏核雄性不育小麦品系,运用SSR和ISSR两种分子标记对其光温敏核雄性不育基因进行了定位,检测到了两个光温敏核雄性不育基因座位,并分别命名为ptms1和ptms2,其中ptms1的基因效应是ptms2的2～3倍。     

小麦光温敏雄性不育相关基因的DDRT－PCR分析及功能预测

 以小麦光温敏雄性不育系BS210为试材,分别在北京顺义（可育环境）和安徽阜阳（不育环境）两种诱导育性表现的生态环境下种植,并于雌雄蕊分化期、药隔形成期、花粉母细胞形成期、四分体期和单核期5个时期提取小穗组织的RNA,利用DDRT-PCR方法分离不育系在光、温因子诱导下的差异表达mRNA,并通过反向Northern 进行验证.对获得的20条差异表达的EST进行了测序和BLAST分析,得到了4个候选基因的片段,对其进行5′Race 扩增、序列分析及功能预测.结果表明：它们分别与水稻的DNA修复重组蛋白基因rad50、小麦穗部表达的LRR重复序列型类受体激酶基因、玉米叶片坏死斑点L1s1基因的序列相似性分别为89%、89%和88%,另外还筛选到1个未知功能的新基因片段,它和rad50分别在可育和不育环境下表达的mRNA具有相同的5′端编码区,但3′端非编码区     

大白菜温敏雄性不育系育性转化相关基因的cDNA-AFLP分析

为了分析大白菜温敏雄性不育系TsCMS7311育性转化的相关基因,先对现蕾的TsCMS7311低温处理,然后不同时间连续提取幼蕾(≤1.0 mm,包括顶端分生组织)的RNA,进行cDNA-AFLP表达差异分析.结果表明,用256对引物扩增出连续性差异片段212条,按照时间顺序,划分为4种差异带类型,即无→有→无"、有→无→有"、无→有"、有→无".在175条低温诱导产生的差异带型中,无→有→无"类型165条,占总差异带的78%;无→有"类型10条,占总差异带的5%.对部分差异片段进行回收、克隆、测序,共得到100条序列,其大小为100~700 bp.经BLAST序列比对分析发现,温度调控的育性转化与新陈代谢、能量、防御、细胞构建、蛋白质合成及运输、转录翻译、细胞通信及信号转导等相关蛋白有关.     

苜蓿雄性不育系MS-4 SSH文库构建及基因表达分析

以苜蓿雄性不育系MS-4与可育系花蕾为材料,利用抑制性消减杂交(SSH)技术,分别构建了不育条件下和可育条件下基因差异表达消减cDNA文库,在2个库中分别随机挑选阳性克隆进行测序,经序列比对分析,共获得功能已知的EST序列190条。后经GO功能分类,对推定出的6个相关基因进行荧光定量PCR分析。结果表明:6个基因在苜蓿雄性不育系花蕾不同发育时期中均出现差异表达,推测这6个基因可能与苜蓿雄性育性相关,并且在其育性转换中具有重要作用。     

花椰菜温敏型雄性不育系的RAPD标记

选取温敏花椰菜不育系GS-19与GS-31杂交组合的F2高可育和高不育单株构建基因池,利用100对随机引物对其进行RAPD标记。同时,采用正交设计对其反应体系及扩增条件进行优化。试验结果表明,在25μL反应体系中含dNTPs0.625mmol/L,引物0.5μmol/L,DNA模板60ng,Taq酶1.5U,超纯水14.9μL;反应条件为94℃预变性4min,然后进行94℃变性30s,36℃退火45s,72℃延伸90s,35个循环后,再72℃延伸7min,花椰菜RAPD扩增效果较好。P21-1800为花椰菜温敏雄性不育基因的连锁标记。     

小麦粘类雄性不育系生化标记及小孢子细胞色素氧化酶同工酶研究

对4种同核异质小麦粘类非1BL/1RS雄性不育系、保持系和恢复系的幼苗叶片、乳熟期籽粒以及不育系、恢复系和F1小孢子发育四分体至三核期花药进行了细胞色素氧化酶（COD）同工酶聚丙烯酰胺凝腔电泳（PAGE）分析。结果表明：（1）幼苗叶片COD同工酶谱带可以标记4种不育系和保持系;乳熟期籽粒COD同工酶谱带可以将4种不育系、保持系及恢复系区别开。（2）COD在不育系小孢子败育时或败育之前（单核到二核期）酶量降低,面在三核期酶量升高。（3）相同胞质背景下引入不同核恢复基因或不同胞质背景下引入桢核恢复基因,F1小孢子COD同工酶谱带之间有差异。可以将不同发育时期COD同工酶谱带作为鉴别1种不育系以及不育系、保持系、恢复系（“三系”的可靠生化标记）。     

水稻不育系安农S-1育性转换及相关基因的表达分析

通过在自然环境和高温温室内对安农S-1的不同部位进行高温、低温诱导处理,对水稻温敏核不育系安农S-1的温度敏感时期和诱导部位进行了研究。总共进行了8种处理,结果表明：安农S-1的育性转换时期是从花粉母细胞形成到减数分裂的四分体时期之前。在育性转换时期,处于高温的条件下,根部低温处理不能诱导安农S-1可育,穗部低温处理可以使安农S-1保持可育,可见安农S-1的温度敏感部位在幼穗。aprz基因和育性相关,用RT-PCR方法研究了aprt基因在安农S-1不同部位和不同温度环境的表达变化,结果显示,在幼穗中aprt基因的表达在高温环境中被大幅度下调,而在叶中和根中的变化比较小,这说明幼穗对温度最敏感,从侧面验证了引起安农S-1育性转换的温度敏感部位是在幼穗。     

温光敏雄性不育小麦BNS幼穗发育中的内源激素变化

为探讨温光敏雄性不育小麦BNS育性与内源激素的关系,该研究以BNS不育株和可育株的叶片、幼穗和花药为研究材料(以鲜重计),在雌雄蕊分化期(Ⅰ)到三核期(Ⅵ)之间分期取材。采用酶联免疫法测定生长素(IAA)、赤霉素(GA)和脱落酸(ABA)的含量。结果显示:(1)在发育过程中,不育株IAA含量(33～95ng/g)显著低于可育株(57～112ng/g);不育株ABA、GA含量分别为48～129ng/g、3～14ng/g,可育株分别为77～132ng/g、4～11ng/g,大部分时期不育株显著低于可育株。(2)在雌雄蕊分化期,幼穗不育株IAA和GA含量分别为33.85ng/g和7.13ng/g,可育株分别为50.55ng/g和11.84ng/g,不育株IAA和GA含量均显著低于可育株。(3)在幼穗发育期内,不育株IAA/ABA、IAA/GA和ABA/GA分别为0.4～1.1、4.3～15和7～20,可育株为0.5～0.9、4.3～11.5和7.3～13,与可育株相比,不育株中激素比例浮动较大,表现比例失调。研究表明,BNS幼穗发育中激素的比例失调是雄性不育的形成原因之一,而雌雄蕊分化期的IAA、GA的含量下降可能促进BNS雄性不育的发生。     

温敏核不育水稻穗颈节间的SSH特异表达

‘长选3S’是由‘培矮64S’通过辐射诱变选育出的长穗颈温敏核不育水稻．以‘K选3s’二核花粉期穗颈节问作为目标群体,‘培矮64S’二核花粉期穗颈节间作为对照群体,进行抑制差减杂交,川经过‘培矮64S’cDNA差减的‘长选3S’cDNA构建了一个含有大约130个独立克隆的差减文库;采用差减前的‘培矮64S’cDNA和‘长选3S’cDNA以及正向／反向差减杂交后的cDNA为模板标记探针,对随机挑取的96个承组质粒进行羞示筛选,获得了20个阳性候选克隆。从这些阳性候选克隆中随机挑取了8个进行Northern blot分析．证实其巾中1个候选克隆代表了在‘长选3S’穗颈节间中特异表达的基因．序列分析和同源性比较表明它与信号传导有关。这一在‘长选3S’穗颈节间特异表达的cDNA片段有助于进一步揭示其穗颈节间伸长的分子机制．并为水稻不育系的遗传改良提供有用的素材。     

温敏型大白菜不育系的小孢子败育特性

两系法杂交制种中,温度敏感型雄性不育大白菜的小孢子在不育期的发育各阶段都可能发生畸形、退化,主要有4种类型：第一,花药发育受阻于孢原细胞的分化,属于无花粉型;第二,存在孢原细胞的分裂活动,但形成畸形角隅,孢原细胞退化解体或增大并聚成空洞的薄壁细胞;第三,四分体时期绒毡层和小孢子都退化,只剩空的花粉囊腔和几块残存物;第四,成熟花粉粒时期,小孢子畸形,药室收缩成镰刀形,畸形花粉粒杂乱地挤满药室。