红菜薹雄性不育系花药败育的细胞形态学观察

采用石蜡切片技术,在光学显微镜下系统研究了红菜薹(Brassica campestris L.ssp．chinensis L.var．utilis TsenetLee．)波里马胞质雄性不育系(Polima CMS)、红菜薹萝卜胞质雄性不育系(Ogura CMS)及相应保持系花药发育过程的细胞形态学特征。观察结果表明：红菜薹Polima CMS花药发育受阻于孢原细胞阶段,不形成花粉,属无花粉型,此不育系花药不形成绒毡层和中层;而红菜薹Ogura CMS花药败育发生于小孢子母细胞期或四分体时期,表现为绒毡层细胞异常,挤压四分体,导致四分体和绒毡层同时解体而败育。     

青花菜两类雄性不育系主要农艺性状的研究

通过对青花菜显性细胞核雄性不育系(DGMS)、改良的萝卜细胞质雄性不育系(Ogura CMS)和由其与相同父本配制的F1杂交种植株的主要农艺性状的生长趋势和花球相关性状的研究,明确两类雄性不育系的应用价值,为青花菜两类雄性不育系的选育和利用及新品种的选育提供理论依据。本研究以结球甘蓝中的显性细胞核雄性不育材料DGMS 79-399-3和改良的细胞质雄性不育材料Ogura CMSR3629为原始不育源,利用优良的青花菜自交系8554和93219为转育父本,通过回交和杂交的方法获得的青花菜高代(n≥9代)两类雄性不育系和由不育系与相同父本配制的F1为试材,采取定期观测整个生长期内植株主要农艺性状和绘制生长曲线相结合的方法,系统地研究了植株的主要农艺性状的生长趋势和花球相关性状。结果表明,相同遗传背景下,保持系、DGMS、Ogura CMS及由不育系与相同父本配制的F1在株幅、株高、外叶长和外叶数方面的生长趋势基本一致,其中株幅、株高、外叶长,总体上表现出前期增长速度较快,之后变慢,最后趋于平缓或略呈下降的趋势;外叶数均表现出先增加后减少的趋势;侧枝数目因年份和遗传背景不同而异。由相同保持系获得的两类不育系的显球时间、采收时间基本相同,由其配制的F1显球和采收时间相同,花球产量因遗传背景的不同而异,花球外观品质性状表现一致。由DGMS和改良的Ogura CMS两类不育源转育的青花菜雄性不育系表现优良,该两类雄性不育源在青花菜杂交育种中具有重要的应用价值。     

不结球白菜新种质P70-203雄性不育细胞质类型的鉴定

本研究根据OguraCMS、PolimaCMS的不育性状相关的线粒体基因序列设计特异引物,对不结球白菜雄性不育系新种质P70-203及其保持系P60-27-1进行PCR分析.研究结果表明,Polima引物P3/P4,P5/P6在不育系与可育系中均无扩增条带;Ogura引物P1/P2在不育系中扩增出750 bp的特异片段,但可育系中无扩增条带.将扩增的特异条带回收并测序,将得到的测序结果在NCBI中进行Blastn同源性比较,结果与青花菜Ogura(登录号:EU604643)和萝卜Ogura(登录号:AB055438)细胞质雄性不育同源性均达到99%.从分子角度初步推测:该雄性不育系新种质P70-203具有Ogura细胞质.     

甜菜胞质雄性不育系及其保持系营养生长期末端氧化酶和ATP酶活性比较分析

以甜菜胞质雄性不育系212A、2033A、2034A及其相应保持系212B、2033B、2034B为材料,对营养生长期4个阶段叶片的细胞色素氧化酶(COD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)以及ATP酶的活性进行分析比较,以探讨甜菜胞质雄性不育与能量代谢的关系.结果显示:(1)在甜菜营养生长期的4个阶段,不育系的COD活性均显著低于其保持系,表明不育系的呼吸强度和产生的能量均低于其保持系;(2)不育系ATP酶活性低于保持系,但差异不显著,且不育系和保持系的ATP酶活性随生长进程变化平缓,说明在营养生长期二者对能量的消耗接近;(3)POD和CAT的活性在营养生长期总体为不育系显著高于其保持系,说明不育系体内H2O2含量增加.研究认为,营养生长期能量亏缺是甜菜胞质雄性不育的主要原因之一.     

叶用芥菜细胞质雄性不育系0912A的胞质效应和杂种优势分析

通过异地多代的育性鉴定及花器形态观察来调查叶用芥菜细胞质雄性不育系0912A的不育性及结籽能力;同时分别以不育系0912A和其保持系0912B为母本,与5个典型叶用芥菜自交系配成10个同核异质的杂交种,以研究hau胞质的胞质效应并测定杂种优势.结果显示:该不育系败育彻底稳定,不育株率和不育度均为100％,有正常的结籽能力;不育系杂种一代与产最相关性状的杂种优势明显,但品质性状无优势;hau胞质在单株重上的负效应较明显,在其他性状上的负效应相对较弱,但hau胞质组合F1的单株重杂种优势依然显著,且胞质效应受杂交父本核影响,通过选择合适的杂交父本配组,细胞质的负效应可以减轻或消除.     

云南紫稻细胞质雄性不育系花药发育过程中Ca2+的分布特点

运用焦锑酸钾沉淀法研究了云南紫稻细胞质雄性不育系和保持系花药在发育过程中Ca^2 的分布特点。结果表明,保持系的花粉母细胞和小孢子的胞质内部基本无Ca^2 的沉淀,后期花粉外壁出现Ca^2 的沉淀;保持系早期的绒毡层细胞形态正常,胞内有少量Ca^2 沉淀,后期绒毡层细胞开始凋亡,胞质凝集,胞内出现大量Ca^2 的颗粒。不育系花粉母细胞在减数分裂时期败育,胞质液泡化,内部出现大量Ca^2 的沉淀;不育系绒毡层细胞形态正常,胞内无Ca^2 的沉淀。绒毡层与花粉母细胞、小孢子之间出现大量Ca^2 颗粒。探讨了不育系花药花粉母细胞中以及与绒毡层细胞之间Ca^2 的异常积累与雄性不育的关系。     

青花菜两类雄性不育系花器官形态结构的比较

青花菜是一种重要的十字花科蔬菜作物,具有良好的抗癌功效。随着青花菜栽培面积的不断扩大和抗癌药物的开发,对青花菜种子的需求量也不断增加。利用雄性不育系生产青花菜F1杂交种子是其杂种优势利用的重要途径,但常用的细胞质雄性不育系在生产中存在前期死蕾较重、花蜜量少和种子产量不高等问题。本课题组用优良的青花菜自交系为父本,以甘蓝显性细胞核雄性不育材料79-399-3和细胞质不育材料OguraCMSR3629为不育源,通过回交转育的方法获得了多个青花菜显性细胞核雄性不育系和细胞质不育系,为了进一步有效利用其青花菜雄性不育系,寻求更好的不育源。本研究以青花菜高代自交系(保持系)8554、8590、93219及由其经多代回交转育而成的两类雄性不育系为试材,对其死蕾数、花器官形态和蜜蜂访花情况进行了比较研究。结果表明,在花蕾长、花蕾直径、单枝死蕾数、花冠直径、雄蕊长、花瓣长、花药长、蜜蜂访花次数、来访蜜蜂数及访花时间等方面,经相同自交系转育而成的显性细胞核雄性不育系(DGMS)与细胞质雄性不育系(CMS)间的差异有统计学意义,总体表现为DGMS优于CMS。     

辣椒胞质雄性不育系CaCOX3的克隆与表达分析

探究线粒体呼吸链第4个复合体亚基细胞色素氧化酶第三亚基(COX3)与辣椒胞质雄性不育之间的关系,为研究辣椒CMS与能量代谢的关系提供参考。以辣椒胞质雄性不育系9704A和保持系9704B为材料,根据GenBank报道的辣椒线粒体基因组序列,设计特异引物扩增CaCOX3,进行生物信息学分析,并研究其时空表达特性,比较两系间的差异。在辣椒胞质雄性不育系9704A和保持系9704B中克隆获得的目的基因CaCOX3,全长均为798 bp,编码265个氨基酸残基;辣椒保持系9704B不同组织中,CaCOX3表达存在差异,果皮中表达最高,叶中表达最低。在不同的花蕾发育时期,两系CaCOX3表达存在差异。胞质雄性不育系9704A的造孢细胞增殖期和花粉母细胞减数分裂期,CaCOX3的表达量明显低于保持系9704B;在小孢子单核期,两系CaCOX3的表达量持平;在小孢子成熟期,胞质雄性不育系明显高于保持系。CaCOX3在辣椒胞质雄性不育9704A和保持系9704B的时空表达存在差异,可能引起能量代谢异常,造成不育。     

不结球白菜Pol胞质雄性不育系和保持系蕾期基因的差异表达

以不结球白菜Pol胞质雄性不育系及其保持系为材料,利用cDNA-AFLP技术分析它们蕾期基因的差异表达,以获得与胞质不育相关的差异表达基因.结果共得到7条在GenBank中有同源性的差异表达片段,5条存在于不育系中,2条存在于保持系中.序列分析发现,在不育系花蕾克隆到的5条差异片段,分别与芥菜胞质雄性不育系线粒体orf108和atpA、拟南芥焦磷酸酶基因、拟南芥的锚定蛋白家族基因、甘蓝型油菜中的水胁迫蛋白、大白菜叶绿体基因片段有较高同源性;在保持系花蕾克隆到的2条差异片段分别与拟南芥未知蛋白基因有较高同源性.采用实时定量PCR验证其中5条差异片段在不育系和保持系花蕾中的表达水平,结果表明bcA19T15、bcA7T9在不育系中特异表达,bcA6T9、bcA19T8、bcA12T19在不育中表达比保持系中略强.     

甘蓝胞质雄性不育系及其保持系花药和叶片生化特性分析

对甘蓝胞质雄性不育系CMS158及其保持系花药激素、游离氨基酸和叶片叶绿素含量进行了比较研究。结果表明,不育系花药KT和IAA含量极显著低于保持系,GA含量不育系和保持系没有显著差异。游离氨基酸总量不育系花药极显著高于保持系,脯氨酸和胱氨酸含量不育系花药极显著低于保持系,赖氨酸含量两系无明显差异,苏氨酸在两系中均未检出,其余氨基酸含量均是不育系花药高于保持系;不育系花药中丝氨酸含量最高,保持系花药中脯氨酸含量最高,两系中天冬氨酸和脯氨酸含量的差异最大。叶片叶绿素含量不育系和保持系无显著差异。     

萝卜全基因组中LBD基因家族成员的鉴定与分析

LBD基因家族是植物所特有的一类转录因子,在植物生长发育过程中起到非常重要的作用。本研究利用生物信息学方法,从萝卜基因组中鉴定出分布于9条染色体上的59个LBD基因。该家族成员结构比较简单,内含子数均不超过3个。萝卜LBD基因可分为两大类,分别包含50个和9个成员。它们在染色体上的分布不均匀,1号染色体上基因数目最多,有18个,而7号和8号染色体分别仅有1个LBD基因。对它们在不同组织和发育时期的表达模式研究发现,该基因家族具有一定的时空表达特异性,预测其参与萝卜不同的发育过程。本研究为萝卜LBD基因家族的功能分析奠定了基础。     

施陶丁格连接介导的生物传感及药物运输研究进展

施陶丁格连接是有机叠氮化物与膦在室温、水溶液等温和条件下直接发生的一种无金属催化的点击反应。由于施陶丁格连接具有生物正交特性且无潜在的细胞毒性,目前正广泛应用于材料表面功能化、各种生物大分子的合成及标记等方面。同时,在药物的合成与递送以及生物传感器等应用中具有较大发展空间。详细介绍了施陶丁格连接的反应机理、影响反应动力学、连接产率以及反应进程的多种因素,以及该连接反应介导的生物标记技术。在此基础上,论述了施陶丁格连接在生物传感中的应用,包括以核酸、小分子为靶标的荧光生物传感器;细胞成像技术在核酸、聚糖中的应用;以及在药物合成与递送中的应用。最后预测了施陶丁格连接未来的发展方向以及在生物传感中的应用前景。     

S1核酸酶介导的功能核酸生物传感器研究进展

S1核酸酶是一种高度单链特异的核酸内切酶,在最适的酶催化反应条件下,降解单链DNA或RNA,产生带5'-磷酸的单核苷酸或寡核苷酸。对双链DNA、双链RNA和DNA-RNA杂交体相对不敏感。目前,基于S1核酸酶内切酶的活性,搭载不同的信号输出及扩增方式,已经构建了一系列的生物传感器,实现了对金属离子、单链核苷酸、氨基酸等物质的检测,还能应用于核酸反应体系的纯化,多元化基因文库的构建等方面。首先从结构、性质方面介绍了S1核酸酶,并对近年来基于S1核酸酶介导的、具有代表性的生物传感器的组建及应用情况进行了综述;然后主要根据所检测的靶物质不同,对S1核酸酶介导的各种传感器进行了分类介绍;最后分析了目前S1核酸酶的研究现状,并且对未来S1核酸酶介导的生物传感器的发展方向进行了展望。     

末端脱氧核酸转移酶介导的功能核酸生物传感器研究进展

末端脱氧核酸转移酶(TdT酶)是一种DNA聚合酶,可以催化脱氧核苷酸结合到DNA分子的3'羟基端,并且该反应无需特定的模板。目前,基于末端脱氧核酸转移酶可对模板核酸链的末端进行延伸这一特性,搭载不同的信号输出及扩增方式,构建了一系列的生物传感技术,如电化学生物传感器、荧光生物传感器、表面离子共振生物传感器等。对各类传感器的基本设计原理和应用进行了阐述。根据TdT酶的性质设计的一系列生物传感器具有简单、快速、廉价、灵敏度高、特异性好等优点,实现了对金属离子、病原体、蛋白质等的检测。最后对TdT酶介导的生物传感器目前的研究现状进行了总结并且对TdT酶未来的发展方向进行了展望。     

果实蝇求偶行为与求偶歌

果实蝇Bactrocera是危害经济作物的一类重要农业害虫,研发有效的果实蝇防控技术是现代农业产业发展的迫切需求。雄性不育技术是防控果实蝇高效绿色的防控方法。深入研究果实蝇求偶行为是雄性不育技术顺利开展的前提,也能为开发新防控技术提供有效的生物学靶标。本文将以果蝇研究作为对照,对果实蝇求偶行为与求偶歌的研究相关进展进行总结。果实蝇求偶行为基本属于预交配求偶行为,但其求偶歌中是否具有物种特异性的特征参数还有待验证。这为下一步开展果实蝇求偶行为与求偶歌的研究工作提供了基本依据与方向性引导。     

斑茅割手密复合体杂交利用过程野生特异基因遗传分析

揭示斑茅割手密复合体在杂交利用过程中的斑茅、割手密野生特异基因在各世代的遗传规律,为利用斑割复合体创制甘蔗育种新亲本提供理论依据。利用AFLP-PCR分子标记结合毛细管电泳技术对斑割复合体在杂交利用过程中的斑茅、割手密野生特异基因在各世代的传递动态进行分析,并研究它们之间的遗传关系。29对AFLP引物组合共扩增出3695个位点,多态性比例为97.89%。斑茅和割手密对斑割复合体的遗传贡献率分别为43.96%和56.04%。斑茅特异位点在F1、BC1和BC2 3个世代的平均遗传率分别为8.25%、1.90%和0.63%,割手密特异位点在F1、BC1和BC2 3个世代的平均遗传率分别为16.98%、2.40%和0.21%,特异遗传物质均呈逐代减少趋势。比较不同世代甘蔗栽培种亲本遗传到后代的特异位点比率,F1的GT02-761特异位点比率最高,BC1的GT05-2743特异位点比例平均高达92.75%,BC2的ROC23遗传率最低,为49.09%,FN39遗传率最高,达94.32%。聚类分析结果表明斑割复合体偏向父本遗传,斑割复合体杂交后代偏向甘蔗栽培种遗传,与分子遗传关系分析结果一致。研究表明,经过3代的遗传重组,斑割复合体后代的遗传物质与斑割复合体相比已发生了很大的改变;研究明确了斑茅、割手密2个亲本在3个世代的遗传贡献规律,为进一步的杂交选育提供理论支持。     

链格孢菌粗毒素对菊花‘神马’幼苗生长及生理代谢的影响

由链格孢菌引起的菊花黑斑病严重降低了菊花的品质和产量.链格孢菌在代谢过程中分泌的粗毒素是菊花黑斑病发生的主要致病因子之一.本文从菊花黑斑病发病叶片中分离筛选出致病真菌链格孢菌1株,研究其粗毒素对菊花幼苗‘神马’生长的影响以及测定盆栽幼苗叶片细胞膜相对透性、抗性物质含量、诱导酶活性及代谢物质含量变化.结果表明:链格孢菌粗毒素对菊花‘神马’幼苗的株高、茎粗、根长均有抑制作用,毒素浓度与抑制效果呈正相关,且粗毒素原液处理14 d后,菊花幼苗株高、茎粗、根长受到显著抑制,分别比对照减少了28.9%、21.4%和23.3%;链格孢菌粗毒素处理菊花‘神马’幼苗后,根系组织细胞膜透性随着毒素浓度的增加而增加,在同一毒素浓度处理下,菊花幼苗叶片细胞膜透性随着处理时间的增加呈先增大后降低的趋势;毒素原液处理菊花幼苗后,菊花幼苗叶片中抗性物质可溶性蛋白、丙二醛(MDA)以及脯氨酸含量均显著提高.链格孢菌10倍稀释液处理对叶片苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性的提高最为显著.链格孢菌粗毒素对切花菊‘神马’幼苗的致病作用主要通过抑制菊花幼苗根、茎的正常生长,增加菊花幼苗叶片细胞膜透性,影响切花菊幼苗叶片中抗性物质代谢以及提高叶片保护酶活性而影响植株正常生理代谢.     

韭菜迟眼蕈蚊雄虫日龄对其交配能力和雌虫生殖力的影响

为了提高韭菜迟眼蕈蚊性信息素监控水平,本文在25℃、RH70%±5%、光周期L∶D=14∶10的条件下研究韭菜迟眼蕈蚊不同日龄雄虫的交配能力及其对雌虫生殖力的影响。结果表明,未交配雄虫平均寿命4.5d,雌虫4.2d,雌雄成虫的平均寿命无显著差异。雄虫一生最多可交配13次,且随着雄虫日龄增加,雌虫交配成功率逐渐减少。随着雄虫交配经历的增加,雌虫交配的时间延长,最长达97min。雄虫的日龄并不影响与之交配雌虫的产卵量和卵孵化率,但是雄虫的交配经历与雌虫的产卵量和卵孵化率相关,尤其当雄虫交配经历超过8次时,与之交配的雌虫的产卵量和卵孵化率显著下降。研究阐明了韭菜迟眼蕈蚊的生殖行为特征,为其性信息素应用提供了参考。