用同工酶鉴定太谷核不育小麦授粉后籽粒育性的初探

太谷核不育小麦系由显性雄性不育单基因(简称Tal)控制的杂合体,它的异交后代总是分离出不育株和可育株两种等比(1:1)的类型。为了探索显性雄性核不育的分子遗传机理,许多学者已对它进行了细胞学及生理、生化方面的研究:如小孢子不同发育时期的显微观察;不育株和可育株花药内游离氨基酸成份的比较分析及脯氨酸代谢上的变化;同工酶     

小麦显性雄性不育单基因的染色体组定位

目前,定位小麦雄性不育核基因还没有一 个十分成功的方法。定位一个核不育基因的困 难在于携带核不育基因的不育株只能做母本, 对它很难进行单体分析。为了定位我国发现的 太谷核不育小麦的显性雄性不育单基因Tal, 我们设计了一种端体分析方法。在对Tal基因 进行端体分析的同时,我们还进行了染色体组 定位的研究工作,以提高定位的准确性和减少 端体分析的工作量。本文是对太谷核不育小麦 显性不育基因Tal染色体组定位研究工作的 总结。     

小麦显性雄性不育单基因Tal的染色体定位1)

我国发现的小麦显性雄性不育单基因Tal 即太谷核不育小麦,开花时颖壳开张角度大,雌 蕊柱头外露,便于接受外来花粉,在麦类育种和 遗传研究中有重要价值。我们采用具有AABB 染色体组型的四倍体硬粒小麦做轮回父本,与 太谷核不育小麦杂交并回交,在回交后代育性 调查和染色体组成的检查中,已经把太谷核不 育小麦的显性不育单基因Tal定位在D组的 某一染色体上Ell。本研究利用Tat基因染色 体组定位的结果和得到的材料,进一步把Tal 基因定位在4D染色体上。     

小麦显性雄性不育单基因Ta1的染色体定位

我国发现的小麦显性雄性不育单基因Tal即太谷核不育小麦,开花时颖壳开张角度大,雌蕊柱头外露,便于接受外来花粉,在麦类育种和遗传研究中有重要价值。我们采用具有AABB染色体组型的四倍体硬粒小麦做轮回父本,与太谷核不育小麦杂交并回交,在回交后代育性调查和染色体组成的检查中,已经把太谷核不育小麦的显性不育单基因Tal定位在D组的某一染色体上。本研究利用Tal基因染色体组定位的结果和得到的材料,进一步把Tal基因定位在4D染色体上。     

甜椒雄性不育两用系AB91不育株与可育株花药同工酶分析

通过聚丙烯酰胺凝胶电泳法（PAGE）对甜椒核雄性不育两用系AB91不育株与可育株的花药过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和酯酶（EST）同工酶谱带的分析,以及对其超氧化物歧化酶（SOD）同工酶活性的分析结果表明,这几种同工酶的活性和谱带均与不育性有一定的关系,具体表现为POD、CAT、EST在不育株谱带数少,而可育株谱带数多;POD、SOD的活性不育株高于可育株,而CAT、EST的活性则是可育株高于不育株。     

太谷核不育小麦花药内游离脯氨酸和总氨基酸含量的变化及其与育性的关系

本文对显性单基因控制的太谷核不育小麦不同发育阶段的可育株和不育株的花药及雌蕊内游离肺氨酸和游离总氨基酸的含量进行了分析。结果表明:(1)在小孢子母细胞减数分裂期,不同育性花药之间游离脯氨酸的含量无明显差异,且含量较低。(2)在小孢子单核初期,可育花药内游离脯氨酸的含量显著高于不育花药,是不育花药的7倍,比减数分裂期增加20倍,高达其干重的1.65％,占其游离总氨基酸的50％。(3)在雌蕊中,游离脯氨酸的含量远远低于花药,不同育性植株之间差异不很明显。(4)关于游离总氨基酸的含量,在花药中减数分裂期,不同育性植株之间无明显差异;在小孢子单核初期,可育株高于不育株。在雌蕊中,相应于小孢子单核初期时,可育株稍高于不育株,受精后迅速趋于一致,但整个变化幅度不大。     

太古核不育小麦显性不育基因的染色体组测定

以太谷核不育小麦为母本与5个四倍体小麦种——硬粒小麦、波斯小麦、波兰小麦、埃及小麦、东方小麦为父本,进行杂交和回交。杂种F_1育性分离比例是:不育株与可育株为1:1,染色体构型为14Ⅱ+7Ⅰ。不育株的回交后代是随着回交次数的增加,分离出的不育株数逐次减少,可育株数逐次增多,极显著偏离1:1;BC_3不育株绝大多数染色体构型为14 Ⅱ+1 Ⅰ,带有一个单价体,BC_3可育株染色体构型为14Ⅱ。杂种F_1的可育株,其回交后代全是可育株,没有分离出1株不育株。以太谷核不育小麦为母本与3个六倍体小麦种—印度矮生小麦、瓦维洛夫小麦、密穗小麦为父本,进行杂交和回交,其后代育性分离比始终为1:1。测定结果表明:太谷核不育小麦的显性不育基因是在D组染色体的某个染色体上。因而这个基因不能直接导入不含有D组染色体的小麦种中去,如硬粒小麦。     

油菜显性核不育系统的研究与利用

显性核不育是一种极具发展前景的优良控制授粉系统,其育性稳定、不受环境因子的影响,同时可以获得100%的不育群体,在制种的过程中免去了拔除50%可育株的麻烦。本文综述了显性核不育的发现研究和利用,并对其的研究状况进行了展望。     

小麦显性核不育基因

显性核不育突变是一种罕见的自然现象。迄今,人们只在小麦上得到了两例显性核不育突变。一是我国山西省太谷县农民技术员高忠丽在编号为223的小麦品系试验田里发现的天然突变体——太谷核不育小麦。另一例是美国人Maan等利用EMS处理属间杂交种得到的人工突变体——FS-6。太谷核不育小麦是普通小麦细胞质,雄性败育彻底,异交结实率高,而FS-6是粗山羊草细胞质,雄性败育不十分彻底,异交结实率较低。在应用价值上,我国发现的太谷核不育小麦远大于FS-6。小麦显性核不育材料只有接受异株正常可     

小麦D^2型细胞质雄性不育系雄配子发育的细胞形态学特征和同工酶…

研究了小麦Ｄ＾２型ＣＭＳ系ｍｓＤ＾２－ＣＡ８０５７与保持系ＣＡ８０５７花粉发育的细胞形态学特征及花粉粒“单核－双核期”、“三核期”的花药、雌蕊、旗叶和授粉２０天左右的灌浆期种子胚乳的壶氧化物酶同工酶、酯酶同工酶,主要研究结果揭示：Ｄ＾２型不育系花粉败育起始于“单核－双核期”,表现为败育期长和败育方式多样化：“三核期”花药的同工酶有明显差异,主要是表现为不育系酯酶比保持系少３条酶带且酶带有且酶的活性     

棉花ms5ms6雄性不育两用系发育过程中POD同工酶分析

为了在生长发育前期简便快速地区分棉花雄性不育A、B两用系的不育株和可育株,采用同工酶分析方法,对POD同工酶进行研究。结果表明,不同器官之间POD同工酶带数及其带的强度存在差异,其中花药的酶带最多、带的强度最高;子房的酶带最少,带的强度最低。同一器官不同发育时期POD同工酶也存在差异,其中在花药发育时期POD同工酶带数及其带的强度差异明显,尤其在单核期和二核期两种不同叶型的两用系A比B分别减少1或2条带。因此,在开花之前根据花药POD同工酶的差异,易于区分A、B两用系中的不育株和可育株。     

小麦显性核不育基因的遗传效应 Genetic Effects of a Dominant Male Sterile Gene on F1 in Common Wheat

采用NCII设计研究显性核不育基因在40个杂种F1代的遗传效应。结果表明，显性核不育基因对F1代形态性状影响不大，而对产量、产量性状及品质性状的影响较大。F1形态性状主要表现加性效应，且不育株和可育株趋势一致；可育株单株产量及大部分产量性状表现显性效应，百粒重、每小穗粒数表现加性效应，而不育株这些性状的加、显性效应起作用。F1两种育性植株蛋白质含量的遗传以加性效应为主、蛋白质产量以显性效应为主，籽粒饱满度则是可育株以加性效应为主，不育株以显性效应为主。显性核不育基因在F1代有明显的母性效应，且在这种基因的细胞质基础上核质互作也很重要。     

小麦显性雄性不育单基因Tal的端体分析

目前,世界上发现的多种核不育材料,均未 见进行基因定位的报道。定位小麦核不育基因 的困难在于携带不育基因的不育株只能做母 本,对它很难进行单体分析。我们采用一套新 的定位程序和方法,首先把太谷核不育小麦的 显性不育单基因Ta 1定位在D组的某一染色 体上。在此基础上又用端体分析进一步把Ta 1 基因定位在4D染色体短臂上,并测出该基因 与着丝点间的遗传距离大约是31.1个交换单 位。本文是Ta 1基因端体分析的总结。     

小麦D~2型细胞质雄性不育系雄配子发育的细胞形态学特征和同工酶的研究

研究了小麦Ｄ~２型ＣＭＳ系ｍｓＤ~２－ＣＡ８０５７与保持系ＣＡ８０５７花粉发育的细胞形态学特征及花粉粒“单核－双核期”、“三核期”的花药、雌蕊、旗叶和授粉２０天左右的灌浆期种子胚乳的过氧化物酶同工酶、酯酶同工酶,主要研究结果揭示：Ｄ~２型不育系花粉败育起始于“单核－双核期”,表现为败育期长和败育方式多样化;“三核期”花药的同工酶有明显差异,主要表现为不育系酯酶比保持系少３条酶带且酶的总活性比保持系的弱、过氧化物酶的总活性比保持系弱很多且少３条酶带。上述差异可能是Ｄ~２型细胞质不育基因对核基因的调控表达所致,而这种调控作用可能是导致雄性不育形成的原因之一;这些特征也表明Ｄ~２型不同于Ｔ型也不同于Ｋ型,是个新的不育类型。     

小麦显性雄性不育单基因Ta1的端体分析

目前,世界上发现的多种核不育材料,均未见进行基因定位的报道。定位小麦核不育基因的困难在于携带不育基因的不育株只能做母本,对它很难进行单体分析。我们采用一套新的定位程序和方法,首先把太谷核不育小麦的显性不育单基因Ta 1定位在D组的某一染色体上。在此基础上又用端体分析进一步把Ta 1基因定位在4D染色体短臂上,并测出该基因与着丝点间的遗传距离大约是31.1个交换单位。本文是Ta 1基因端体分析的总结。     

油菜单显性核不育及其不育基因的RAPD标记

以陕西省杂交油菜研究中心选育的单显性核不育油菜分离群体为材料,对单显性核不育油菜的育性特征、花器形态进行了多代跟踪调查;对其遗传规律进行了探讨,确定该不育性状受一对显性核基因控制;利用集群分离法(BSA)对该油菜单显性核不育基因进行了RAPD分析。在所选用的300个随机引物中,获得引物S243(5’CTATGCCGAC 3’)在可育集团与不育集团问扩增出多态性产物S-2431500。通过对该分离群体及其姐妹系分离群体进行单株验证,均获得相同的扩增结果,表明S-2431500与单显性核不育基因相连锁。     

四个普通小麦同核异质系的生化标记研究

以４上个普通小麦同核异质系－可育系Ｄ^2-CA8057(BC14),D^2型不育系msD^2－ＣＡ８０５７（ＢＣ１１）、ＹＡ型不育系msA-CA8057(BC12)、CA8057(核亲本）为材料,采用ＲＡＧＥ方法比较了４个系灌浆期种子胚乳和“花粉双核期”花药的过氧化物酶同工酶,采用梯度ＳＤＳ－ＰＡＧＥ方法比较了４个系不同发育时期（干种子胚乳、越冬前和越冬后苗期叶片、“花粉双核期”旗叶、“花粉双核期”花药）可溶性蛋白质的组份,发现可育系之间差异较小、不育系与可育系之间,D^2型不育系与ＹＡ型不育系之间的存在显著差异,表明细胞质（不育）基因的表达具有时空性和特异性,这些差异（表达）带作为细胞质（不育）基因对核基因的特异调控表达产物,可以作为４个系的生化标记,同时也表明msD^2-CA8057和msA-CA8057是２个不同的新不育类型。     

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）。     

萍乡显性核不育水稻育性相关基因的定位和遗传分析

萍乡显性核不育水稻(Pingxiang Dominant Genic Male Sterile Rice,PDGMSR)是在水稻中首次发现的显性核不育材料,其育性由两对显性基因互作控制,一对是萍乡显性核不育基因Ms-p,另一对是显性上位恢复基因(dominant epistatic fertility restorer gene,Rfe)。两者共同存在时显性上位恢复基因能抑制不育基因的表达,从而使育性表现可育。本实验用一个对萍乡显性核不育水稻有恢复能力的水稻品种E823与萍乡显性核不育水稻配制杂交组合,将(萍乡核不育水稻/E823)F2作为定位群体,根据F3株系的育性分离,选择育性分离株系对应F2单株(基因型为Ms-pMs-pRefrfe和Ms-pms-pRferfe)构建可育池,用对应F2株系中的不育单株(基因型为Ms-pMs-prferfe或Ms-pms-prferfe)构建不育池,将显性上位恢复基因Rfe定位在水稻10染色体RM311和RM3152一侧,遗传距离分别为7.9cM和3.6cM。根据已有的Ms-p的定位结果,合成10染色体部分微卫星引物,对不育单株进行分析,发现RM171和RM6745位于Ms-p的两侧,距离分别为0.3cM和3.0cM。根据10染色体的测序结果,将Ms-p界定在约730kb的范围内,并构建了Ms-p的电子重叠群。植物显性核不育的育性恢复机理存在“复等位基因”和“显性上位互作”两种假说,贺浩华等用经典的遗传学方法证明了萍乡显性核不育水稻育性恢复的遗传机理属于“显性上位互作”。理论上认为,确定其遗传机理最为有效的方法是基因定位,如果不育基因和恢复基因位于同一位点,则其遗传机理属于“复等位基因”,否则为“显性上位互作”。本实验将不育基因和恢复基因定位在水稻10染色体不同的位点,用基因定位的方法证实了萍乡显性核不育水稻育性恢复的遗传机理属于“显性上位互作”。     

油松雌性不育系的POD同工酶和蛋白质多肽分析

用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术分析了油松雌性不育系和可育系雌配子体发育关键时期的POD和蛋白质多肽的变化。结果表明不育系POD同工酶在雌配子体处于几十个游离核时期活性较高,在雌配子体游离核停止分裂期活性降低,雌配子明显败育的后期,该酶的活性又有所增强。不育系的POD同工酶谱与可育系存在差异,出现了Rf值分别为0.39、0.77两条特异谱带,Rf为0.77的谱带不仅稳定而且表达量很高,Rf值为0.56的谱带表达量明显低于可育株。蛋白质多肽的分析结果表明不育系中存在分子量为18．7kD的特异蛋白质多肽,分子量为38．3kD的蛋白质多肽表达量明显低于可育系。