芹菜雄性不育的创制及线粒体不育候选基因鉴定北大核心CSCD

芹菜花小、花多及花发育不一致,以及种子小等特点,限制了芹菜杂交育种及制种。为此,创制雄性不育性彻底的不育材料,对于芹菜遗传育种及制种具有积极意义。本研究以津南实芹为材料,于2017年利用辐射诱变的方法,获得一份芹菜雄性不育材料(命名为:QCBU-001)。通过多年田间研究表明,QCBU-001花药彻底肉质化,无法形成花粉,能够自由接收外来花粉,形成种子。杂交试验表明,QCBU-001杂交种子能够正常发芽生长,杂交优势明显。线粒体基因组分析表明,QCBU-001线粒体基因组长度为260,872 bp,含有52个mRNA,21个tRNA和7个rRNA。进一步与NCBI上公布的不育芹菜材料W99A和可育材料W99B线粒体基因组比对,以及设计引物对津南实芹线粒体基因克隆均表明了QCBU-001是由Cox 1发生突变导致其不育。为此,QCBU-001为芹菜CMS雄性不育材料,可用于芹菜杂交育种和制种中。     

水稻雄性不育突变体tip2-zh的鉴定与基因定位

本研究从籼稻中恢8015经甲基磺乙酯(EMS,ethylmethylsulfone)诱变的突变体库中分离鉴定出了 1个无花粉型雄性不育突变体tip2-zh.突变体tip2-zh与野生型中恢8015在株高、分蘖数、分裂角度、抽穗期等农艺性状上无显著差异,但其花药瘦小、细长且呈半透明状,花药中无成熟花粉细胞;花药半薄切片观...     

葡萄雄性不育基因的初步定位

为了对葡萄雄性不育基因进行定位研究,以可育葡萄‘魏可’(Vitis vinifera L.)为亲本构建的自交群体88株为试验材料,运用分离群体分组混合分析法(bulked segregant analysis,BSA),构建了可育株和不育株基因池,结合SSR技术对葡萄雄性不育基因进行定位研究和生物信息学分析。该研究筛选到2个与葡萄雄性不育基因连锁的SSR标记VVMD34和VVIB23,且位于该基因两侧,遗传距离分别为3.5cM和1.9cM。2个标记间物理距离为1 134kb,在该区域总共预测到了111个候选基因。该研究对葡萄雄性不育基因的精细定位及分子标记辅助育种奠定了良好的基础。     

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。     

拟南芥雄性不育突变体ms1142的遗传定位与功能分析

经EMS诱变野生型拟南芥（Arabidopsis thaliana）群体筛选得到一株雄性不育突变体ms1142,突变体的果荚短小,不含种子。细胞学观察和扫描电镜结果表明,突变体花药发育过程中,花药中小孢子外壁异常、破裂,最后没有花粉形成。遗传分析表明,该突变体为隐性单核基因突变所致;利用图位克隆的方法将MS1142基因定位于第1条染色体的BAC克隆F16P17上44kb区间内,目前尚未见该区间内有雄性不育基因的报道。以上结果结合生物信息学分析表明,MS1142是一个新的调控花药发育的关键基因。该工作为花药发育关键基因MS1142的克隆及功能分析奠定了基础。     

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。     

陆地棉超矮杆突变体基因的初步定位

陆地棉超矮杆是一种新发现的突变体材料。前期对其遗传规律的研究表明,超矮杆突变性状是受一对完全隐性基因du控制的质量性状。文章以"超矮1号"和"新陆早16"配置的F2为作图群体,通过对双亲以及近等基因池的筛选,在1 350对SSR引物中共获得70对多态性引物。而后检测F2作图群体每个单株的基因型,显示有36个标记可以连锁,分布在8个连锁群上,其中超矮杆突变性状位于连锁群LG01。与目标基因du连锁的分子标记有7个:NAU2679、NAU2749、NAU905、NAU2838、NAU5373、NAU2238和NAU4946,它们皆为共显性标记。依据现有的棉花遗传图谱,标记NAU4946、NAU2238、NAU905、NAU5373和NAU2679位于第6染色体上,而目标基因du位于NAU2238和NAU4946之间,遗传距离分别为3.3 cM和1.4 cM,由此推定du在第6条染色体上。     

拟南芥雄性不育突变体ms1502的遗传及定位分析

通过EMS诱变、背景纯化与遗传分析,从拟南芥（Arabidopsis thaliana）中筛选到了一棵隐性单基因控制的雄性不育突变体ms1502。细胞学观察发现,突变体在小孢子从四分体释放出后花药绒毡层过早衰亡,小孢子的内容物不正常地凝聚,最终无法形成正常的花粉粒。利用图位克隆的方法对该基因MSl502进行了定位,结果表明MS1502位于第4条染色体上分子标记F25124和T12H20之间105kb区间内。目前该区间内尚未见到花药发育必需基因（不育基因）的报道,因此MS1502是一个控制花粉发育的新基因。     

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。     

‘马哈利’樱桃雄性不育细胞学观察

运用常规石蜡切片技术,以‘马哈利’樱桃雄性不育株和可育株的花芽为试验材料,对其小孢子和雄配子体的发育过程进行观察研究,运用扫描电镜对其花药和花粉进行观察,并分析‘马哈利’樱桃雄性不育的花粉发育过程及其发生原因。结果显示:(1)不育株与可育株的花粉发育形态在花粉母细胞时期没有差别,均可形成正常四分体。(2)四分体时期之后,不育株的绒毡层细胞膨大并向药室中央挤压,接着与小孢子粘连在一起,小孢子因得不到发育所需要的物质和空间而和绒毡层一起降解消失。(3)扫描电镜观察表明:不育株花药和花粉均呈现干瘪萎缩的形状,可育株花药四腔形状明显,花粉清晰可见萌发沟。研究表明,马哈利樱桃种内存在雄性不育系类型,‘马哈利’樱桃雄性不育与绒毡层细胞异常膨大和提前程序性死亡有关,进而造成了小孢子的异常发育并发生败育现象,研究结果对于樱桃杂交育种亲本选择以及樱桃苗木繁育生产具有重要的理论指导意义。     

灯盏花雄性不育种质鉴定与花药发育的细胞学研究

对云南泸西栽培灯盏花群体进行调查,发现了灯盏花雄性不育种质个体,其出现频率约为1.06×10-4.对所发现的灯盏花不育株形态特征及其花药发育过程进行了观察,并对花粉活力进行鉴定.结果显示:(1)灯盏花不育株根、茎、叶形态与正常可育植株基本相似,管状花小,花丝短,花药瘦小,无花粉粒散出或花粉无活力.(2)灯盏花在其花药发育的小孢子母细胞时期、四分体时期、小孢子时期和单核早期,由于绒毡层细胞液泡化、提前解体,不能为小孢子或花粉发育提供所需物质,导致小孢子母细胞和四分体解体,产生无花粉的花药;或小孢子和单核花粉胞内降解,形成不同形状和外壁纹饰的败育花粉.研究认为,灯盏花花药绒毡层异常是其花粉败育的主要原因.     

枸杞胼胝质酶基因克隆及在雄性不育材料中的表达分析

以雄性不育枸杞‘宁杞5号’和正常可育枸杞‘宁杞1号’为材料,提取不同发育时期枸杞花蕾RNA,反转录合成cDNA,利用胼胝质酶的β-1,3-葡聚糖酶属性进行同源克隆和半定量RT-PCR分析.结果表明:(1)所克隆的胼胝质酶基因(LG1)属于植物糖基水解酶第17家族基因,编码344个氨基酸,有5个氨基酸保守区在4种植物的花药β-1,3-葡聚糖酶基因中都存在.(2)LG1在正常可育枸杞花药中高量表达,在雄性不育枸杞花药中表达沉默,但基因序列并没有发生突变.(3)经苯胺蓝染色观察,雄性不育枸杞花药四分体分解受阻与LG1基因表达沉默同步.研究结果提示,LG1基因是受不育基因调控的下游基因,参与了枸杞花粉的败育过程,LG1基因沉默是雄性不育枸杞花粉败育的一个重要原因.     

辣椒雄性不育系SDH4基因的表达特性分析

为了探究线粒体电子传递复合体Ⅱ的关键酶基因(SDH4)与辣椒细胞质雄性不育的关系,该试验通过GenBank报道的辣椒线粒体基因组序列,特异引物扩增SDH4基因,并通过分析SDH4基因的时空表达及转录本编辑位点,以期找到辣椒细胞质雄性不育系9704A和保持系9704B的差异。结果表明:(1)从辣椒细胞质雄性不育系9704A和保持系9704B中获得的目的基因编码区片段长度一致,全长均为378bp,编码125个氨基酸残基。(2)辣椒保持系不同组织中SDH4基因表达存在差异,种子中表达最高,茎中表达最低。(3)在不同材料花蕾发育的同一时期,SDH4基因表达也不一致,在花粉母细胞减数分裂时期,不育系SDH4基因表达量明显低于保持系;而在造孢细胞增殖期、小孢子单核期和小孢子成熟期的表达量均高于保持系。(4)不育材料中SDH4基因在29位点出现RNA编辑,导致氨基酸由丝氨酸变为亮氨酸,增强了蛋白结构的疏水性能。研究认为,辣椒细胞质雄性不育系9704A和保持系9704B中SDH4基因的表达差异可能引起植物的能量代谢供应出现异常,从而导致雄性不育的产生。     

小麦雄性不育遗传及基因定位研究进展

雄性不育的研究对于杂种优势的利用具有重要意义。本文综述了小麦雄性不育遗传及基因定位研究进展,介绍了小麦雄性不育的基因工程,对小麦雄性不育的应用进行了讨论。 Abstract:The study of plant male sterility plays an important role on utilization of heterosis.This paper reviews the current status of the studies of the heredity and mapping of the male sterile genes in wheat and the gene engineering of wheat male sterility.The application of male sterility in wheat breeding is discussed.     

烟草NtHMA4基因突变体鉴定及低镉特性研究

该研究从中国烟草主栽品种‘云烟87’的EMS突变体库中,通过TILLING技术筛选,获得NtHMA4的EMS突变体hma4-4h12。对突变体进行测序表明,该突变体核苷酸突变方式为C152T,氨基酸突变方式为T51I。利用100μmol/L氯化镉对突变体进行镉胁迫试验表明,hma4-4h12与对照‘云烟87’相比,叶片中镉、锌、铜、砷、铅、镍含量分别降低55.48%、21.11%、20.96%、27.50%、16.23%和19.28%,铁、锰和铬含量与对照没有显著差异。hma4-4h12突变体大田农艺性状观察表明,其株高、节距、茎围等与对照相比显著变小,推测hma4-4h12中含有影响这些性状的突变位点。该研究获得的低镉突变体hma4-4h12可以作为培育低镉烟草品种的材料,但是育种中利用该突变体,后续还需要通过回交去除不利突变的影响。     

水稻温敏核不育突变体0A15-1的育性表现及遗传学研究

水稻细胞质型雄性不育系IR69700A的幼穗经离体培养,获得一个体细胞克隆突变体0A15-1。经短日照和低温处理表明,0A15-1具有在高温下不育和低温下转为可育的特性,是一例温敏不育突变体。花粉染色显示0A15-l属于典败型不育。通过与明恢63、优B和广陆矮等多个父本的杂交,其F2和BC1群体的育性分离比都揭示0A15-1的不育性状受一对隐性核基因控制,并且为孢子体型雄性不育。该新种质可以用于对相关温敏核不育基因进行分子标记及用于两系法生产杂交水稻。     

拟南芥bso-1突变体的基因定位及表型分析

通过EMS化学诱变在拟南芥Columbia(Col-0)野生型突变体库中筛选获得1株器官显著增大的突变体,命名为big size organ1(bso-1)。遗传分析表明,bso-1受单个隐性核基因控制。表型观察发现,突变体植株的幼苗、花、果荚及种子与野生型相比都表现出明显的增大。组织切片结果显示,突变体种子的增大主要由胚细胞个体增大导致胚体积增大而实现,因此突变体种子的重量也较野生型有明显增加。利用图位克隆方法将相关基因初步定位在4号染色体上SSLP标记T5L19与F28M11之间58kb区间内,生物信息学分析显示此区间内未见调控植物器官大小发育相关的已知基因的报道。该研究结果为进一步克隆bso-1突变体相关基因及探讨其在控制植物器官发育尤其是种子发育过程中的作用奠定了基础。