具野稻细胞质的胞质型雄性不育系的体细胞克隆变异II.体细胞克隆温敏核不育突变

在胞质型水稻雄性不育系IR66707A和IR69700A经离体培养而获得的136个体细胞克隆中,发现了温敏核不育突变5例。这类突变体在广州地区的自然气候下,早季至晚季前期表现为不育,晚季后期表现为可育。盛夏,在幼穗发育至花粉形成阶段对部分突变材料进行短日照处理,发现对短日照敏感的不育系农垦58S转换为可育,而供试的5例突变及另一对照培矮64S却与未经处理的材料一样仍表现为不育,表明它们的育性与日照长度的变化无关。在同一发育时期进行低温处理的结果显示,低温处理10d及10d以上者可发生育性转换,自交结实率在17.23%-42.19%之间,而未经处理的材料仍然表现不育,表明它们的育性转换与温度有关。以正常品种为父本与突变体杂交,F1全部为可育;F2可育与不育个体的分离比为3:1;以F1为父本与之测交,TF1代中可育与不育个体的分离比为1:1。遗传分析表明,这种温敏核不育突变为一对隐性核基因所控制。获得了由胞质型雄性不育变为胞核型雄性不育的突变体,这在体细胞克隆变异领域中是一种典型的突变。     

具野稻细胞质的胞质型雄性不育系的体细胞克隆变异Ⅱ.体细胞克隆温敏核不育突变

在胞质型水稻雄性不育系IR66707A和IR69700A经离体培养而获得的136个体细胞克隆中,发现了温敏核不育突变5例。这类突变体在广州地区的自然气候下,早季至晚季前期表现为不育,晚季后期表现为可育。盛夏,在幼穗发育至花粉形成阶段对部分突变材料进行短日照处理。发现对短日照敏感的不育系农垦58S转换为可育,而供试的5例突变及另一对照培矮64S却与未经处理的材料一样仍表现为不育,表明它们的育性与日照长度的变化无关,在同一发育时期进行低温处理的结果显示,低温处理10d及10d以上者可发生育性转换。自交结实率在17.23%-42.19%之间,而未经处理的材料仍然表现不育,表明它们的育性转换与温度有关,以正常品种为父本与突变体杂交,F1全部为可育;F2可育与不育个体的分离比为3：1,以F1为父本与之测交,TF1代中可育与不育具体的分离比为1：1。遗传分析表明,这种温敏核不育突变为一对隐性核基因所控制,获得了由胞质型雄性不育变为胞核型雄性不育的突变体。这在体细胞克隆变异领域中是一种典型的突变。     

新版教材中问题解答3则

1　什么叫两系法杂交水稻我国是世界上第 1个将杂交优势应用于水稻生产的国家。袁隆平于 196 4年开始水稻杂交优势的应用研究 ,于 1973年实现籼型三系 (不育系、保持系和恢复系 )配套 ,而两系法杂交水稻中的不育系则是一种光敏型核雄性不育类型。所谓光敏型核雄性不育是指雄蕊育性对光照敏感 ,在夏季长日照下表现为雄性不育 ,在秋季短日照下雄性又可育。有研究表明 ,在短日照下光感核不育基因不表达 ,但在穗分化期的任何阶段给予长日照 ,该基因即可表达 ,只有从第 2次枝梗原始体分化期开始 ,持续给予长日照花粉才彻底败育 ,由此可见从第 2次…     

K型温敏雄性不育系KTP116A育性转换规律的研究

基于两系杂交小麦系统的K型（Aegilops kotshyi）细胞质小麦温敏雄性不育系,在中国北方小麦正常生长季节表现完全雄性不育,可用于杂交小麦种子生产,在反季节播种表现育性部分恢复,是一类非常有利用价值的小麦温敏雄性不育系。本研究以小麦温敏雄性不育系KTP116A为材料,采用人工气候箱控温和涂抹法压片的方法对其育性转换的关键时期及败育的花粉发育过程进行更为精细的研究。研究发现,KTP116A可育环境下能正常进行减数分裂并发育为成熟花粉粒;不育环境下只有少数能经过第二次有丝分裂产生两个精细胞,大部分为二核期花粉粒、异常花粉粒和没有原生质体的空壳花药不开裂,自然条件下不散粉;KTP116A育性敏感期为两个时期,减数分裂期至单核早期和二核晚期至三核期,在自然条件下温度感应历期为10d左右;从小麦外部发育进程来看,抽穗前的2-8d和扬花前的3-5d为其敏感时期。这对于进一步研究败育的机理,分析败育的原因和更好的利用温敏不育系奠定基础。     

两个育性相关基因在几类小麦雄性不育材料中的表达研究

以1B/1R类K型不育系K3314A及其保持系3314B,非1B/1R类K型不育系732A及其保持系732B,YS温敏雄性不育小麦A3017为材料,提取不同温度处理下各时期小穗的总RNA进行反转录,对AY914051和AY660990两个目标基因进行半定量PCR和电泳分析,测定其在小麦中的表达变化趋势,以分析其与这几种不育系的育性相关关系,探讨这几种不育小麦败育的关键发育时期。结果表明,除AY914051基因在2种保持系3314B和732B中表达量变化不大之外,其它均有明显差异;2个目标基因与这几种雄性不育系的败育有关,但与育性相关程度不同,不育系两个目的基因的表达受温度变化影响程度明显大于保持系。由实验结果推测,1B/1R类K型不育系、非1B/1R类K型不育系和YS温敏雄性不育系的败育关键时期为单核期或单核期至二核期之间;温度差异可能会导致YS温敏雄性不育系的育性相关基因表达时期错位,错位后的表达差异积累可能最终导致其败育。     

YS型小麦温敏雄性不育系A3017育性相关基因的SSH分析

以人工气候箱控温条件下YS型小麦温敏不育系A3017的不育幼穗和可育幼穗为材料,分别构建了不育和可育条件下基因特异表达的抑制消减杂交cDNA文库.在两个库中分别随机挑选100个阳性克隆进行测序,经BLAST序列比对分析,共获功能已知的EST 78条.比较发现,不育条件下与细胞质相关的基因表达数量(63.4%)远高于可育条件下的基因数量(35.1%),参与蛋白质合成、蛋白质修饰/加工/储藏、转运和信号传递过程基因的比例也均高于可育条件下的,而参与能量代谢过程基因的比例则明显偏低.分析认为,在不育和可育条件下的基因表达差异可能是导致温敏雄性不育系育性变化的关键,这为进一步从分子基础上揭示YS型小麦温敏雄性不育系育性转换机制奠定了基础.     

两个育性相关基因在BNS和YS小麦温敏雄性不育系中的表达差异分析

为研究雄性不育相关基因TA1和TA2在BNS和YS小麦温敏雄性不育系732A花粉发育时期的表达特点,探讨这2个育性相关基因与温敏雄性不育小麦育性转换的联系,本研究利用荧光实时定量PCR方法,在BNS和YS型不育系732A花药发育四分体期、单核期、二核期和三核期定量检测基因TA1和TA2的mRNA表达水平。结果表明:(1)在732A和BNS花粉发育四分体时期至二核期,基因TA1相对表达量上调,在三核期相对表达量下降;(2)基因TA2相对表达量在BNS花粉发育的四分体时期至二核期逐渐下降,三核期上升;在732A花粉发育4个时期中的相对表达量变化刚好相反;(3)在BNS和732A花粉发育二核期,基因TA1和TA2均表现极值,推测二核期可能为BNS和YS型小麦温敏雄性不育系花粉发育最敏感时期;(4)在不育系BNS和732A花粉发育过程中,基因TA1的相对表达量变化幅度比TA2的高。推测TA1对不育系BNS和732A花粉败育影响程度强于TA2;(5)基因TA1和TA2相对表达量在BNS的花粉发育时期表达趋势相反,推测其对BNS花粉败育影响表现为拮抗作用,且2个基因不连锁;在732A花粉发育时期表达趋势相同,推测其对不育系732A花粉败育影响表现为协同作用。     

水稻光温敏不育基因研究概况

光温敏雄性核不育水稻的花粉育性受日照长度或温度的调控,在长日、高温条件下表现不育,短日、低温条件下表现可育.水稻这一特性的发现使得人们可以利用其进行‘两系法'杂交稻育种来补充传统的‘三系法'杂交育种体系.水稻光温敏核不育基因的研究对于'两系法'杂交稻育种的利用研究至关重要.主要对光温敏核不育基因的遗传规律分析、基因的定位研究进展以及DAN分子标记在基因定位中的应用等方面进行了综述.     

水稻雄性不育突变体ms102的鉴定和基因定位

水稻(Oryza sativa)隐性核雄性不育突变体是第三代杂交水稻技术的核心。为了挖掘优质雄性不育突变体, 该研究通过筛选优质籼稻黄华占(HHZ)的甲基磺酸乙酯(EMS)诱变突变体库, 获得1个雄性不育突变体ms102 (male sterility mutant 102)。该突变体营养生长正常, 但花药不开裂, 花粉败育。细胞学分析表明, 突变体花药绒毡层不能正常降解, 导致小孢子发育异常; 遗传分析表明, 该突变体的不育表型由1个已报道编码酰基转移酶的DPW2基因突变造成。研究获得了1个隐性核雄性不育突变体, 进一步证实了DPW2基因在水稻花药发育中的功能。     

应用水稻基因芯片分析小麦光温敏核雄性不育系的基因差异表达

小麦光温敏雄性不育系是二系法杂交小麦应用技术体系的核心与基础,其育性严格受光周期和温度控制.了解光温敏雄性不育机理将促进二系法杂交小麦育种技术的应用和发展,而筛选控制不育的关键基因是揭示光温敏雄性不育分子机理的前提.由于小麦基因组信息有限,根据小麦与水稻有较高同源性,尝试利用水稻基因组芯片筛选小麦光温敏雄性不育系BS366冷胁迫响应基因.得到9个差异表达基因,这些基因参与基因表达调控、胁迫应答、信号转导、代谢等重要生命过程,为解析小麦光温敏雄性不育机理提供了有益信息.利用雄蕊cDNA半定量PCR法验证表明,NADH（nicotinamide adenine dinucleotide hydrate）脱氢酶亚基4L、锌指富含DHHC（deaf/hard of hearing connection）结构、线粒体物质运输蛋白、外被体蛋白COPⅠδ（coat proteinⅠδ）亚基和ABC（ATP-binding cassette）转运蛋白5个基因,在低温和对照温度下表达存在明显差异,可作为育性相关候选基因开展下一步研究.     

Fertility response to photoperiod and temperature in indica photoperiod-sensitive male sterile rice

The aim of this work was to develop a photoperiod-sensitive male sterile rice with stable sterility. We developed Changguang S, an indica rice strain, by using a short critical day length. Differences in the fertility responses of Changguang S strain pollen to temperature and photoperiod under natural and controlled conditions were studied. The results showed that Changguang S strain exhibited stable sterility under long-day and low-temperature conditions (22°C, 15 days). The stability of sterility was significantly higher than that of other such rice strains, Nongken 58S and 7001S. The critical photoperiod for inducing male sterility in Changguang S was 13 h or shorter, and its duration was significantly shorter than that required for rice strains Nongken 58S and 7001S. It is suggested that Changguang S is a typical photoperiod-sensitive male sterile rice strain with a shorter critical day length and a lower critical temperature. It is promising to apply this strain to two-line hybrid rice production.     

mRNA differential display between sterile and fertile anther of rice and analysis of cDNA differential fragments

Ｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃｍａｌｅｓｔｅｒｉｌｉｔｙ(ＣＭＳ)ｉｎｈｉｇｈｐｌａｎｔｓｉｓａｍａｔｅｒｎａｌｌｙｉｎｈｅｒｉｔｅｄｔｒａｉｔｔｈａｔｓｕｐｐｒｅｓｓｅｓｖｉａｂｌｅｐｏｌｌｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｉｓｅｘｔｒｅｍｅｌｙｖａｌｕａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｈｙｂｒｉｄｓｅｅｄｓ.ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＣＭＳｒｉｃｅｔｏｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｙｂｒｉｄｒｉｃｅｖａｒｉｅｔｉｅｓｈａｓａｌｒｅａｄｙｂｅｅｎａｖａｉｌａｂｌｅｉｎＣｈｉｎａｓｉｎｃｅ1976.Ｉｎｒｅ…     

感光性的遗传背景对水稻短光诱导雄性不育特性表达的影响研究

通过对双亲及Ｆ１的感光性分析和Ｆ２群体单株的感光性及短光不育特性分析表明,强感光性对弱感光性表现为显性;具短光不育特性的单株其感光性均表现为中度以上感光（短日出穗促进率〉１５％）。对宜ＤＩＳ与宜Ｄ２Ｓ的光敏性、感光性分析和不育基因的等位性测定表明,两者感光性与光敏性符合正相关的结论,它们的不育主基因是等位的。可以认为,对短光低温不育水稻,短光不育基因需要在感光性基因存在时才能得到表达,同一不育基因     

短光低温不育水稻不育性的遗传观察

用若干常规品种与短光低温不育水稻宜ＤＩＳ配组,考察双亲及Ｆ１在自然低温影响前后的花粉育性,并于不育系稳定不育期间调查Ｆ２及Ｆ３的育性分离。结果表明：（１）低温是影响双亲及Ｆ１育性稳定性的重要生态因子;（２）Ｆ１的育性稳定性除与父本的育性稳定性有关外,可能尚与其他因素有关,这种育性稳定性表现是由可遗传因子决定的;（３）短光低温不育特性基本上符合２对独立主基因控制的遗传模式,但可能尚受到众多微效基因的     

水稻雄性不育突变体D63的育性基因遗传分析与精细定位

利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)处理籼稻品种冈46B获得雄性不育突变体D63,并对该突变体进行表型鉴定、遗传分析和基因定位。结果显示D63突变体花药瘦小呈乳白色,花药内完全无花粉粒,属于无花粉型雄性不育。与野生型亲本冈46B相比,D63突变体成熟期株高降低了13.7%,穗伸出度减少了266.7%,自交结实率为0,其他农艺性状无显著差异。遗传分析表明该不育性状受1对隐性核基因控制,该突变基因定位于第2号染色体长臂靠近着丝粒区域In Del标记J2和J4之间,与J2和J4的遗传距离分别为0.2 c M和0.1 c M,该定位区间的物理距离为105.8 kb。候选基因分析结果表明,D63突变体在编码分泌性成束糖蛋白基因LOC_Os02g28970编码区第1580位碱基A突变为C,使编码蛋白的氨基酸序列第527位组氨酸(His)突变为脯氨酸(Pro)。D63突变体与已报道的mtr1突变体表型上不同之处主要是后者花药含有败育花粉粒,二者表型上的差异可能是由于LOC_Os02g28970基因序列突变位点不同,以及它们分别属于籼、粳亚种2个不同遗传背景所致。     

Low temperature compensates for defective tapetum initiation to restore the fertility of the novel TGMS line ostms15

In rice breeding, thermosensitive genic male sterility (TGMS) lines based on the tms5 locus have been extensively employed. Here, we reported a novel rice TGMS line ostms15 (Oryza sativa ssp. japonica ZH11) which show male sterility under high temperature and fertility under low temperature. Field evaluation from 2018 to 2021 revealed that its sterility under high temperature is more stable than that of tms5 (ZH11), even with occasional low temperature periods, indicating its considerable value for rice breeding. OsTMS15 encodes an LRR-RLK protein MULTIPLE SPOROCYTE1 (MSP1) which was reported to interact with its ligand to initiate tapetum development for pollen formation. In ostms15, a point mutation from GTA (Val) to GAA (Glu) in its TIR motif of the LRR region led to the TGMS phenotype. Cellular observation and gene expression analysis showed that the tapetum is still present in ostms15, while its function was substantially impaired under high temperature. However, its tapetum function was restored under low temperature. The interaction between mOsTMS15 and its ligand was reduced while this interaction was partially restored under low temperature. Slow development was reported to be a general mechanism of P/TGMS fertility restoration. We propose that the recovered protein interaction together with slow development under low temperature compensates for the defective tapetum initiation, which further restores ostms15 fertility. We used base editing to create a number of TGMS lines with different base substitutions based on the OsTMS15 locus. This work may also facilitate the mechanistic investigation and breeding of other crops.     

太空诱变玉米核不育突变体矮化的遗传及外施赤霉素分析

为了解太空诱变玉米核不育突变体矮化的遗传规律和原因,该研究以不育突变体为母本,自交系178、478为父本,对测交 F1、F2群体进行育性鉴定和株高分析,对 F2可育株进行基因型和株高分析,对姊妹交后代分离群体进行育性鉴定和株高、雄穗长度、节间数、节间长度分析,同时,还对姊妹交后代分离群体进行施赤霉素处理,调查育性和株高的变化。结果表明：178和478背景下的 F1表现出与测交母本一样的极显著差异;在178和478核背景下的 F2中,不育株株高极显著矮于可育株,两核背景下的不育株间株高差异不显著,而可育株间株高差异极显著;F2中纯合和杂合可育株的株高差异不显著;姊妹交后代分离群体中不育株株高、雄穗长度、节间数和节间长度极显著小于可育株;外施赤霉素的不育株在苗期表现出对赤霉素一定的敏感性,但株高最终未恢复正常高度。因此,得出该突变体矮化表现稳定,与不育性状并存,且不受细胞核背景的影响;核不育基因对植株株高的矮化无剂量效应;突变体的矮化与雄穗长度、节间数和节间长度有关;突变体不完全属于赤霉素不敏感型,其矮化并不是单一缺乏赤霉素而引起。该研究结果为认识太空诱变玉米核不育突变体矮化的遗传和生理机制提供了参考。     

Male sterility and restored fertility in annual mercuries, relations with sex differentiation

The paper summarizes the researches conducted on male sterility in Mercurialis annua. Totally sterile individuals are very scarce in the dioecious species showing as the other Mercuries, unisexual flowers devoid of rudiments of the opposite sex. From one sterile male mutant, a ‘sterile series’ was conducted and genetics was studied. Sterile, semisterile, restored fertile male lines were constructed as well as female lines containing the inducer gene of male sterility, both fertility restorers and the sensitive cytoplasm. Morphology and ontogeny of these isogenic lines were presented. Male sterile anthers (empty) present a splitted tapetum and an abnormal meiotic end. Restored fertile male lines were normal. The relative abundance of auxin and cytokinins was studied. A specific cytokinin pathway measured as a background in fertile lines, the cis-oxidized pathway characterised the ‘sterile series’. Restoration of normal meiosis and tapetum appeared for the highest quantities of cis-zeatin (669 ng instead of 192 ng/100 g fresh weight in totally sterile). Auxin quantities were abundant compared with the normal males. Gene expression in the ‘sterile series’ was also compared with the fertile lines. t-RNAs specific for normal females were expressed in the male ‘sterile series’. Hybridization kinetics and in vitro translations pf poly(A)⁺RNAs demonstrate specific sequences for each line. Comparisons between identical organs (normal fertile male/restored fertile male or normal female/female of the ‘sterile series’) exhibited nearly 10% differences. The results suggest that for stamen development, a cascade of regulators probably exists: sex genes acting on the induction of stamen or pistil, then genes for sterility/restoration of fertility acting in anthers. Fertility-sterility regulators control the synthesis of a specific cytokinin pathway. The new hormonal signals are linked to several specific genes expressed in the floral morphology characterizing each line of the ‘sterile series’.     

TA29-barnase基因转化菜心

利用根癌农杆菌导入法, 以菜心带柄子叶为外植体, 对TA29-barnase基因转化菜心进行研究。获得转化植株,进行PCR、Southern blotting杂交和半定量RT-PCR检测, 表明目的基因已经整合到转化植株中, 并且目的基因在转基因植株花蕾中得到表达, 但是表达水平在不同转基因植株间存在差别; 转基因植株开花后, 均表现雄性不育, 不能产生花粉或产生没有活力的少量花粉, 自交不能结实; 用未转化植株正常花粉对雄性不育植株进行授粉, 能够正常结实; 保持系(未转化植株)与不育株杂交后代中雄性不育株与可育株的比例为1:1, 在杂交后代植株子叶期, 喷洒10 mg/L的PPT可以完全杀死可育株; 利用其他菜心品种为父本与不育株进行杂交, 获得的F1植株在生长势和产量方面表现优势, 表明开展菜心优势育种具有一定的潜力。