水稻细胞质雄性不育及育性恢复研究进展

植物细胞质雄性不育(CMS)是广泛存在于自然界中的现象,主要表现为不能产生有功能的花粉从而导致不能正常受精结实的自然现象。CMS的起因源于受植物细胞质基因的影响表现出雄性不育的特征,目前研究表明为线粒体的基因引起的雄性不育。相应地,细胞核中存在某类基因能够编码一种蛋白使其育性得以恢复,这一类基因称为育性恢复基因(Rf genes)。杂交水稻的生产依赖于CMS的发掘和利用,并且这也是农作物增产的一条有效途径。迄今为止,水稻中CMS和育性恢复的相关研究较多,机理阐述相对比较深入,本文主要介绍水稻CMS及育性恢复基因的研究及CMS和育性恢复机理的最新研究进展,希望能为揭示水稻CMS与育性恢复机制以及其他作物的CMS/Rf研究提供参考,为新型杂交水稻的培育提供新思路。     

玉米正常粒和败育粒淀粉磷酸化酶、过氧化物酶活性及同工酶的比较

玉米籽粒中淀粉磷酸化酶活性与淀粉积累的动态变化是一致的。败育粒的淀粉磷酸化酶活性低于正常粒,过氧化物酶活性高于正常粒,随着生长发育的进展差别愈加显著。正常粒生长后期某些过氧化物酶同工酶谱带消失。玉米籽粒败育可能与过氧化物酶活性高从而造成生长素亏缺有关。     

植物细胞质雄性不育及育性恢复研究进展

植物细胞质雄性不育是一种广泛存在于高等植物中的母性遗传性状。细胞质雄性不育不仅为研究核质互作提供了良好材料,同时也是植物杂种优势利用的重要基础,其分子机理是目前研究的重点。多种研究证据表明,线粒体基因与细胞质雄性不育密切相关。随着分子生物学和分子遗传学的不断发展,许多植物的恢复基因已经被定位和克隆,进一步阐明了植物细胞质雄性不育和育性恢复的分子机理。本文综述了近几年植物中细胞质雄性不育和育性恢复相关基因的研究进展,并探讨了细胞质雄性不育/育性恢复系统在育种方面的应用。     

高温敏感不育水稻育性敏感期幼穗和叶片中的总RNA含量变化

在育性敏感的两个时期－花粉母细胞形成期和花粉母细胞减数分裂期,１３５６Ｓ和衡农Ｓ－２不育株幼的总ＲＮＡ含量极显著低于可育株,分别是可育株的４２．３％,４６．５％,４１．８％和４０．１％,这必然影响花粉母细胞形成及分裂所必需的蛋白质的合成,以致花粉不能正常发育,最终导致花粉败育。     

水稻胚乳中淀粉合成相关酶活性的变化对支链淀粉精细结构的影响

分析了水稻（Oryza sativa L．）籽粒发育过程淀粉生物合成途径中的关键酶——ADP-葡萄糖焦磷酸化酶、可溶性淀粉合酶、淀粉分支酶以及淀粉脱支酶活性变化,同时研究了淀粉结构形成动态．与野生型晚粳9522相比,转基因晚粳9522中直链淀粉的合成被显著抑制,而总淀粉含量和籽粒终重量没有改变．淀粉生物合成途径中关键酶活性表达时间不一致,存在明显的时段特征,这与淀粉积累动态密切相关．可溶性淀粉合酶活性表达最早,其在灌浆前期驱动淀粉合成起始;而淀粉粒结合态淀粉合酶在胚乳发育的中期活性最大．两水稻实验材料间,除淀粉脱支酶活性变化有所不同外,ADP-葡萄糖焦磷酸化酶和淀粉分支酶活性的变化没有明显差异．并且,支链淀粉的分支模式在水稻籽粒发育过程中变化较大,且与品种有关．以上结果揭示,支链淀粉的合成要先于直链淀粉,并且在控制支链淀粉各分支的形成过程中有不同的酶在起特异的作用．     

连翘叶提取物对力竭及恢复小鼠脑组织抗氧化酶活性和LDH同工酶的影响

为研究连翘叶提取物(FSE)对力竭及恢复小鼠脑组织SOD、POD、MDA和LDH同工酶的影响,用分光光度法测定小鼠脑组织MDA含量及SOD和POD活性,用聚丙烯酰胺凝胶电泳分析LDH同工酶。结果表明,FSE可以提高力竭状态下小鼠脑组织SOD和POD活性,降低力竭及恢复状态下小鼠脑组织MDA的含量;FSE还可以降低力竭状态下脑组织LDH活性,提高恢复状态下小鼠脑组织LDH4-5的活性;FSE对对力竭运动状态下的脑组织有保护作用,对延缓运动中枢疲劳有积极的作用。     

水稻籽粒淀粉分支酶活性的遗传分析

用由247个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系群体及其含207个分子标记的连锁图谱,在2002年和2003年分别测定亲本和重组自交系群体开花后10 d和20 d籽粒的淀粉分支酶的活性,检测到3个控制开花后10 d Q酶活性的主效应QTL(qnantitative trait loci),联合贡献率为10%,其中qQ10-6与环境发生显著的互作;分别检测到5对和2对染色体区间对开花后10 d、20 d Q酶活性的影响具有加性×加性上位性作用,其中开花后10 d的3对染色体区间具有显著的上位性×环境互作效应.由此可见,水稻籽粒Q酶活性相关基因的表达,受到环境因子的极大影响.     

镉胁迫对水稻颖果充实和淀粉合成关键酶活性的影响

盆栽试验研究了Cd胁迫对水稻(扬稻6号和粳稻941)颖果充实过程中颖果鲜千重、可溶性糖和淀粉含量以及淀粉合成关键酶活性的影响,结果显示Cd胁迫:(1)降低了颖果淀粉合成关键酶的活性,缩短了颖果维持上述酶活性的天数;(2)降低了颖果可溶性糖的含量;(3)颖果灌浆减慢,鲜重、干重增加速率减缓,灌浆的天数变短,最终成熟颖果干重降低.说明,淀粉合成关键酶活性下降和维持活性的时间缩短使淀粉等贮藏物质的合成和积累降低是Cd胁迫降低颖果粒重的原因之一.     

铅胁迫对黄瓜幼苗抗氧化酶活性及同工酶的影响

采用水培法和聚丙烯酰胺凝胶电泳法,研究铅胁迫对黄瓜幼苗过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性及同工酶的影响.结果表明,铅胁迫下黄瓜幼苗地上部POD活性除第5天外均随铅浓度的增加而逐渐降低,POD同工酶谱带和表达量减少.在0～500 mg·L^-1铅浓度范围内,SOD活性随铅浓度的增加而增加,第7天达到最大值后急剧下降,低于同期对照值,900 mg·L^-1铅处理SOD活性随时间的延长逐步降低,SOD酶谱带和表达量与铅浓度呈负相关.CAT酶谱带无明显变化,而表达量存在差异.     

干旱胁迫对东方百合根叶生理功能及花粉育性的影响

以东方百合‘Sorbonne’为材料,在持续干旱4、8、12、16、20、24d及干旱24d后复水4d时分别取样,检测叶片叶绿素荧光参数、光合生理指标、抗氧化酶活性和丙二醛含量,并观测其茎生根发育情况以及调查植株在干旱胁迫期、复水期、开花期的花粉育性,明确干旱胁迫对百合根、叶生理功能及花粉育性的影响,探讨百合的抗旱生理机制。结果表明:(1)与对照相比,干旱处理组百合植株的叶绿素含量随着干旱时间延长而逐渐降低,处理4d后百合开始明显受到干旱胁迫;胁迫4~8d内,光合作用受到的胁迫主要是气孔因素所致;胁迫8~12d期间,叶片荧光叶绿素指标开始急剧变化,光合作用受到的胁迫已开始从气孔因素转变为非气孔因素;胁迫12d后,叶片丙二醛含量增加,膜质开始受到氧化;胁迫16d时,叶片抗氧化酶系统活性达到峰值,随后开始降低,丙二醛累积随之增加,膜脂过氧化作用加剧;胁迫24d时,叶片光合指标略有所恢复。(2)解除干旱胁迫复水4d后,百合叶片光合生理指标均有所恢复,但未恢复到胁迫前水平。(3)与正常对照相比,经历干旱胁迫的百合根系随着干旱胁迫时间的延长先缩短变粗、数量减少,然后逐渐褐化并趋近萎缩,且根系干鲜重显著降低,但花粉育性在胁迫期、复水期及开花期没有显著变化。研究发现:持续24d的干旱胁迫会对东方百合叶片的光合功能和抗氧化酶系统以及根系产生破坏性的伤害,但对花粉的育性没有影响。     

细胞质雄性不育水稻幼穗花药的呼吸酶活性研究

研究珍汕９７Ａ和珍汕９７Ｂ的雌雄蕊原基形成期、花粉母细胞形成期和花粉母细胞减数分裂期的幼穗及单核期、二核期和三核期的花药中呼吸代谢三羧酸循环（ＴＣＡ）的苹果酸脱氢酶（ＭＤＨ）和异柠檬酸脱氢酶（ＩＤＨ）及戊糖途径（ＰＰＰ）的磷酸葡萄糖脱氢酶（Ｇ６ＰＤＨ）、磷酸葡萄糖酸脱氢酶（６ＰＧＤＨ）和５－磷酸核糖异构酶（Ｒ５ＰＩ）的活性。结果表明：可育花药的５种酶活性皆高于同期不育花药;而幼穗中,ＴＣＡ途径中的     

高温敏感不育水稻育性敏感期幼穗和叶片中的总RNA含量变化(简报)

在育性敏感的两个时期──花粉母细胞形成期和花粉母细胞减数分裂期,１３５６Ｓ和衡农Ｓ－２不育株幼穗的总ＲＮ Ａ含量极显著低于可育株,分别是可育株的４２．３％、４６．５％、４１．８％和４０．１％,这必然影响花粉母细胞形成及分裂所必需的蛋白质的合成,以致花粉不能正常发育,最终导致花粉败育。     

温度对两系杂交水稻育性恢复的影响

以培矮64S/南京11F1和N58S/FL235F1及F2代为材料,在武汉夏季（7～8月）自然长日下进行了日平均温度为低温（24℃）,中温（27℃）和高温（30℃）处理,研究了两类不同恢复基因表达的温度敏感性差异。结果表明：在自然长日高温和中温条件下,其F1代平均自然结实率均高于68.75%,南京11可完全恢复培矮64S的光敏核不育性。在自然长日高温下,FL235不能完全恢复N58S的光敏核不育性,其F1代平均自然结实率为21.93%～26.75%。在自然中温条件下,其F1代平均自然结实率为46.36%～48.38%,FL235可以恢复N58S的光敏核不育性,进一步分析表明,温度仅影响培矮64S/南京F2育性分布方式和南京11光敏核不育恢复基因表达程度,并不影响恢复育基因的遗传方式,而FL235恢复基因表达对高温敏感,其临界温度约为27℃,温度同时影响光敏恢复基因的遗传互作和表达方式。     

不同水稻花粉育性耐高温的差异比较研究

长江中下游一季稻的花粉发育和授粉受精极易受到盛夏高温的危害,是导致一季稻产量不稳定的主要自然因素.选育花粉发育耐高温的品种是提高一季稻稳产性的关键.本研究对190份水稻材料在高温条件下的花粉育性进行了比较,结果显示:MZQA8和MCQA2等花粉可染率高于80％、结实率高于70％的耐高温材料有36个;部分花粉染败、结实率...     

温敏核不育水稻育性敏感期过氧化物酶活性(简报)

在育性敏感的两个时期─—花粉母细胞形成期和花粉母细胞减数分裂期,温敏核不育水稻１３５６Ｓ、衡农 Ｓ－２、Ｎ－１０Ｓ和 Ｎ－１３Ｓ不育株幼穗花药中的过氧化物酶活性极显著高于可育株。     

镧对鲤鱼五种组织超氧化物歧化酶同工酶及酶活性的影响

将鲤鱼暴露于不同浓度的氯化镧溶液120 d,研究稀土元素镧对鲤鱼脑、肝胰脏、肾、鳃、肌肉5种组织超氧化物歧化酶(SOD)同工酶及酶活性的长期影响,结果表明:镧对SOD的影响表现出一定的组织差异性.在实验浓度范围内(0.01～5 mg/L),镧对肝胰脏、鳃、肌肉SOD均有明显抑制作用,且与对照组相比相差显著或极显著(P< 0.05或P< 0.01),而脑、肾SOD活性与对照组相比无显著性差异(P>0.05).同工酶电泳实验结果表明:镧能使鲤鱼肝胰脏、脑、肾、肌肉、鳃SOD酶带活性强弱发生明显变化,还能使肝胰脏SOD同工酶酶带缺失.     

植物细胞质雄性不育性与育性恢复的分子生物学研究进展

植物细胞质雄性不育性与育性恢复的分子机理一直是分子生物学的研究热点。文章综述了近十年来的主要研究进展。包括：1、线粒体不育相关区域的确定及其特点;2、不育相关区域的表达谱;3、产生细胞质雄性不育的可能机理;4、恢复基因的可能调控方式;5、恢复基因的遗传、定位及其特征等。拟兰芥、水稻等模式植物线粒体基因组测序工作已经完成,其有关生物学信息及后续研究将极大地推动植物细胞质雄性不育研究取得更快进展。     

水稻不同细胞质类型雄性不育系的研究

收集我国培育的不同细胞质来源的不育系22个,进行了花粉育性、主要经济性状和恢保关系研究,其主要结果如下: 1.利用I-KI染色法检查花粉败育情况及醋酸洋红染色压片观察花粉败育时期,可将22个雄性不育系分为三个类型。     

“pH对α-淀粉酶活性影响”之实验设计优化

以α-淀粉酶为研究对象,通过寻找合适的p H条件,以及调整酶与底物用量、反应温度来优化"p H对α-淀粉酶活性影响"的实验设计。优化后的实验方案为:3%可溶性淀粉与0.1%α-淀粉酶各1 m L,25℃下反应5 min;p H值分别为1、2、3的HCl溶液和p H值为12的Na OH溶液可分别作为影响α-淀粉酶活性的酸、碱性条件。