小麦T型细胞质雄性不育系、保持系蛋白质双向电泳比较研究

以小麦T型细胞质雄性不育系为材料,利用双向电泳技术,对苗期、分蘖期、拔节期和孕穗期叶片和花粉母细胞减数分裂期、单核小孢子期、二—三核小孢子期蛋白质变化作了分析。在细胞质雄性不育系小麦拔节期、孕穗期叶片中,有一个33KD／P16．3蛋白组分存在,保持系中没有发现这个蛋白组分。在花粉败育的关键时期二—三核小孢子期,小麦细胞质雄性不育系有53KD／P15．5、50KD／P15．7、48KD／P15．6和20KD／P17．5四种蛋白组分存在,而保持系中也没有存在。小麦细胞质雄性不育系叶片和小孢子发育过程中存在的这五种特异蛋白可能参与育性调控,与细胞质雄性不育特性的形成有关。     

玉米T型细胞质雄性不育系与相应保持系线粒体蛋白质组中的差异蛋白

利用固相pH3—10梯度双向凝胶电泳．对玉米T型细胞质雄性不育系（T—CMS）及其相应保持系叶片（苗期、拔节期、孕穗期）,胚轴,胚根和花药（花粉母细胞减数分裂期、花粉粒小孢子单-双核期）线粒体蛋白质组中的差异蛋白进行分析。PDQuest2D图像软件分析表明,苗期和拔节期叶片约有150个蛋白质斑点,胚轴和胚根中可识别出150个线粒体蛋白质斑点,花药中约有100个斑点。利用MALDI—TOF—MS方法．运用MASCOT软件于NCBI进行数据查询．对T—CMS与相应保持系中存在的差异蛋白进行归属鉴定,在T—CMS中存在,保持系中缺失的线粒体蛋白质有：r40cl protein（胚轴中）,mature anther—specific protein,DNA—directed RNA polymerase 23kD subunit．hexokinaseⅡ和T—CMS中缺失而在保持系中存在的有：glutathione S—transferase．putative protein。其中T—CMS与相应保持系间．线粒体蛋白质组呈现出差异的组织有胚轴、胚根和小孢子单-双核期的花药。叶片的不同发育时期线粒体蛋白质组呈现明显变化．但T—CMS与保持系间没有差异。在小孢子单-双核期（花粉败育期）的花药中,T—CMS与保持系间线粒体蛋白质组出现明显差异,线粒体蛋白质组出现变异的时期与花粉败育时期相一致。     

温敏核不育小麦可育花药和败育花药发育观察

对温敏核不育小麦百农不育系（Bainong sterility,BNS）的可育和不育花药结构进行对比观察。在减数分裂期、小孢子早期和小孢子晚期,可育花药与不育花药的结构相同。小孢子分裂形成二胞花粉后,可育花粉中随着大液泡的分解,细胞质内含物增加,其中出现一些颗粒状物质。不育花药中,小孢子也可分裂形成二胞花粉,但营养细胞的大液泡不分解,细胞质也不增加,最终花粉中的细胞质消失,花粉败育。该种温敏核不育小麦的花粉败育时间发生在二胞花粉早期,可能和其大液泡没有适时分解有关。花粉败育时间的确定为进一步深入研究该种雄性不育小麦的败育机制打下了基础。     

玉米新选细胞质雄性不育系小孢子发育的细胞学观察及DNA甲基化分析

细胞质雄性不育在高等植物中普遍存在,是杂种优势利用的重要工具,为推动植物杂种优势的利用发挥了重要作用。文章以本课题组前期新选的玉米细胞质雄性不育系A1、A2及保持系18(红)为材料,利用石蜡切片技术对不育材料小孢子发育过程进行细胞学观察,采用高效液相色谱法(HPLC)对不同发育时期的叶片及不同发育时期的雄穗DNA进行甲基化分析,从细胞学和表观遗传学角度了解不育系A1、A2的败育机制。结果表明：不育材料A1、A2小孢子发生败育的主要时期为四分体时期至单核小孢子中期。在不育系A2中还存在另一种败育方式,即在花粉母细胞时期表现出败育特征。甲基化分析结果表明,保持系18(红)的叶片DNA甲基化水平从苗期到拔节期迅速上升,而不育系A1、A2叶片DNA甲基化水平基本保持不变;保持系雄穗DNA甲基化水平表现为从花粉母细胞时期到双核期逐渐升高,而不育材料A1、A2从花粉母细胞时期到双核期的雄穗DNA甲基化水平表现为先上升后下降的趋势,达到最高峰的时期均出现在小孢子发育的四分体时期。从小孢子发育的细胞学观察结果可以发现,小孢子败育的主要时期往往具有较高的甲基化水平,推测DNA甲基化水平变化可能与不育材料A1、A2的花粉败育有关。     

雄性不育和雄性能育小麦(Triticum aestivum L.)花药和花粉发育的细胞形态学观察

本工作是小麦雄性不育杂种优势利用研究项目的一部分。从细胞形态学的角度,研究小麦细胞质雄性不育系及其保持系花药和花粉的发育,为探索雄性不育性的机理提供资料。应用石蜡切片法,对小麦“早熟1号”和“北京8号”细胞质雄性不育系及其保持系花药的发育过程进行了观察,得到如下的结果:(1)不育系花粉的败育,在发育的各个时期都发生,但败育的关键时期是在小孢子发育后期,具大液泡的小孢子不能进入配子体发育阶段。(2)不育系花药和花粉的发育,在小孢子发育早期以前,90%以上与保持系相似,是正常的;少数表现异常而导致败育。异常现象有:药室合并;小孢子母细胞解体,绒毡层发育正常;小孢子母细胞互相粘连,形成多核的原生质团;解体的小孢子母细胞与绒毡层融合形成多核的原生质团;药室中除正常发育的小孢子母细胞或小孢子外,还出现异常的巨型细胞;绒毡层提早在小孢子发育早期解体,形成多核的原生质困;绒毡层肥大生长。     

二角型小麦雄性不育系花粉败育的细胞学研究

应用石蜡切片和醋酸洋红压片法,从细胞学角度对4个同质异核二角型小麦雄性不育系ms(bicor)-8222、ms(bicor)-80(6)、ms(bicor)-5-4及ms(bicor)-5-8的花粉败育过程进行了比较研究。结果表明：(1)4种不育系败育特点总趋势基本雷同,但也因特定核型亦存在一些差异;(2)二角型雄性不育系小孢子发生与其保持系相似,花粉败育就花药而言,中层有延迟退化、解体的趋势,就花粉粒而言,败育主要发生在二细胞花粉粒后期至三细胞花粉粒期;(3)4个不育系花粉败育异常,主要表现为二分体细胞内有微核出现,内缘壁周缘细胞均呈次生纤维状增生;维管束鞘细咆排列不规则,花粉大小不一;(4)花粉败育与营养供应无直接关系,细胞核对花粉育性及育性相关性状相对细胞质影响较小。     

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）。     

桔梗花粉母细胞减数分裂及雄性败育的细胞生理学研究

以桔梗不育系PA及其保持系PB为试验材料,采用石蜡切片和改良苯酚品红染色压片法对花粉母细胞减数分裂和雄配子体发育过程进行比较,探讨桔梗雄性不育系小孢子形成过程和败育发生的细胞生理学机理。结果表明:(1)桔梗保持系PB花粉母细胞减数分裂的细胞质分裂为同时型,同一花药减数分裂较同步;在中期Ⅰ和中期Ⅱ,少数细胞中可见赤道板外染色体;四分体以四面体为主,成熟花粉粒为二核花粉。(2)不育系PA花粉母细胞减数分裂后期Ⅰ开始出现异常,表现为细胞质形态改变,末期Ⅱ之后细胞质不能分裂,形成异常四分体,胼胝质壁不能溶解,四分体难以释放出游离小孢子而被降解,导致败育。(3)在发育过程中,桔梗不育系花蕾游离脯氨酸、可溶性蛋白含量低于保持系,而SOD活性、丙二醛含量均高于保持系。(4)桔梗不育系PA及其保持系PB花粉母细胞减数分裂和雄配子体发育过程存在明显差异,桔梗雄性败育过程大体可分为4个阶段,即后期Ⅰ细胞质异常、末期Ⅱ之后细胞质不能分裂、四分体难以释放游离小孢子、四分体被降解仅残留碎片。研究认为,桔梗不育花蕾(开花前)生长发育过程中,体内活性氧代谢紊乱、丙二醛积累及游离脯氨酸等"物质代谢损亏"可能是引起桔梗雄性败育的原因。     

新型小麦胞质不育系花粉败育的细胞学观察

观察了１种新型小麦细胞质雄性不育素（ＣＭＳ）－（野生二粒小麦）中国春ＣＭＳ花药和花粉败育的细胞学过程,结果表明;（１）不育系在小孢子发育至单核晚期以前,除了雄蕊心皮化发生率（３７．２％）较高外,其花药和花粉发育绝大多数与同核保持系相似,是正常的,仅少量表现异常而导致败育,异常现象主要有：雄蕊心皮化。药室合并,药壁组织喙状突起,绒毡层异常,小孢子母细胞粘连,减数分裂异常,小孢子异常等。（２）不育系花     

水稻雄性不育系珍汕97A小孢子发育过程中的微管骨架

水稻(Oryza sativa L.)雄性不育系珍汕97A、保持系珍汕97B和恢复系测64三系小孢子发生过程的研究表明:恢复系测64小孢子母细胞细胞质浓,有明显的微管荧光围绕着细胞核.小孢子母细胞经两次减数分裂形成四分体.四分体和小孢子的微管从细胞核表面向胞质周缘延伸,形成放射性排列格局,花粉发育正常.细胞质中有少量点状微管荧光.保持系珍汕97B小孢子发生过程的细胞形态和微管结构与恢复系测64相似,但细胞质中的点状微管荧光多一些.雄性不育系珍汕97A小孢子发生早期,小孢子母细胞内出现液泡,核中染色质凝集,微管荧光很弱,没有清晰的微管丝结构,细胞质中有许多点状微管荧光等不正常现象.小孢子母细胞经过减数分裂形成的四分体也没有清晰的丝状微管结构.随后,所有的小孢子迅速败育.雄性不育系珍汕97A在小孢子母细胞发生的很早时期,微管结构就明显不正常.     

由细胞质雄性不育系（CMS）配制的小麦F1杂种优势形成机理的比较蛋白质组分析

分别以苗期（分蘖）、拔节期、抽穗期叶片和花粉母细胞减数分裂期、小孢子双—三核期、花粉粒时期的花药为材料,对由小麦CMS与恢复系杂交F1杂种优势形成机理作了比较蛋白质组分析。结果表明,F1杂种中有超亲、亲二型和低亲三种蛋白质表达类型出现,出现频率为亲二型＞低亲＞超亲。对这三种类型共17个蛋白质斑点作了质谱分析,其功能涉及DNA和蛋白质合成、能量代谢、环境防御,基因转座及光合作用等。苗期生长特性如叶鲜重、叶干重、叶片数,F1杂种倾向于双亲,没有观察到杂种优势现象,这与F1叶片中蛋白质表达多数呈亲二型相吻合。但F1中分蘖数多于双亲,因此其总鲜重、干重、总叶片数明显呈现出杂种优势,然而这种杂种优势现象与蛋白质组的变化是否有关需进一步研究。     

由不同细胞核背景引起的小麦细胞质雄性不育系(CMS)叶绿体蛋白质组的变化(简报)

叶绿体和线粒体是高等植物细胞内2种重要的细胞器。由于细胞质雄性不育(CMS)被认为是一种由线粒体基因编码的性状,因此,近10多年来,国内外研究者对线粒体基因组结构与功能、由线粒体基因编码的与CMS相关蛋白的研究积累了大量的资料。与线粒体相比,叶绿体与CMS关系的研究相对滞后。虽然一些研究者在核不育水稻中,观     

温光型核雄不育小麦育性转换的温度敏感期和临界温度研究

多年人工气候箱和田间分期播种试验表明,小麦温光型隐性核雄不育两用系C49S育性温度敏感期较长,从花粉母细胞形成期到成熟花粉期都有一定程度的敏感性,其中最敏感的时期有两个,即花粉母细胞减数分裂期和小孢子中期,当减数分裂期温度与小孢子中期温度均较低时,C49S表现为高度不育,当其温度均较高时,C49S表现为高度可育;C49S高度不育的临界温度是关数分裂其平均最低温度（Tmin1）、小孢子中期平均温度（T2）和平均最低温度（Tmin2）,分别为8.5℃、13.5℃和10.5℃;C49S高度可育的临界温度是Tmin1 11.5℃、T2 15.0℃、Tmin2 12.5℃;对温光型核雄不育两用系在小麦杂种优势利用中的应用价值、条件及风险进行了综合评价。     

温光型核雄不育小麦育性转换的温度敏感期和临界温度研究

多年人工气候箱和田间分期播种试验表明,小麦温光型隐性核雄不育两用系C49S育性温度敏感期较长,从花粉母细胞形成期到成熟花粉期都有一定程度的敏感性,其中最敏感的时期有两个,即花粉母细胞减数分裂期和小孢子中期,当减数分裂期温度与小孢子中期温度均较低时,C49S表现为高度不育,当其温度均较高时,C49S表现为高度可育;C49S高度不育的临界温度是减数分裂期平均最低温度(Tmin₁)、小孢子中期平均温度(T₂)和平均最低温度(Tmin₂),分别为8.5℃、13.5℃和10.5℃;C49S高度可育的临界温度是Tmin₁11.5℃、T₂15.0℃、Tmin₂12.5℃;对温光型核雄不育两用系在小麦杂种优势利用中的应用价值、条件及风险进行了综合评价.     

不同生育时期增铵营养对小麦生长及氮素利用的影响

通过两年的田间试验,研究了不同生育时期增铵营养(EAN)对小麦生长和氮素利用的影响．结果表明,田间增铵营养促进了小麦植株的生长和氮素吸收．其中基肥、分蘖期、拔节期EAN提高了小麦的干物质积累量、地上部氮积累量、有效穗数、叶面积指数、叶片叶绿素含量以及小麦的籽粒产量;孕穗期EAN效果不明显;全生育期EAN在促进生长方面的效果并无明显优势,但可有效降低土壤NO3^--N的淋溶损失．与对照相比,EAN提高了氮流效率和吸收效率,但以拔节前处理最为明显．拔节期EAN主要在于改善后期的叶片光合性能,并促进同化物向籽粒的再分配,而基肥和分蘖期EAN主要在于提高有效分蘖数．     

A ras GTPase-activating protein-binding protein, TaG3BP, associated with the modulation of male fertility in a thermo-sensitive cytoplasmic male sterile wheat line

Hybrid wheat development may contribute to higher, more stable yield and could result in greater food security for much of the world's growing population. YS type thermo-sensitive cytoplasmic male sterile (TCMS) wheat lines were developed for use in hybrid wheat breeding in China. To investigate the molecular mechanism of modulation of male fertility in the YS-type TCMS wheat lines, a ras GTPase-activating protein-binding protein (TaG3BP) was examined. The deduced amino acid sequence encoded by TaG3BP was conserved in the sequenced genomes of Embryophyte. TaG3BP expression in the anthers of YS-type TCMS lines taken at the critical fertility reversion stage of pollen development from male fertile anthers was higher than that from male-sterile anthers, either by quantitative real-time PCR or by western blot analysis. Sequence analysis on the cDNA and genomic DNA of TaG3BP in three kinds of K-type CMS wheat lines and their maintainers indicated that there were no significant difference between the genes or in their 5' flanking sequences. The TaG3BP expression revealed by quantitative real-time RT-PCR was lower in the young spikes of these CMS lines than that of their maintainers. This indicates that TaG3BP expression is associated with the modulation, from male-sterile to fertile, of the TCMS wheat line, and TaG3BP might be a key factor in the pathway responsible for the fertility reversion.     

不同生育时期增铵营养对小麦生长及氮素利用的影响

通过两年的田间试验,研究了不同生育时期增铵营养(EAN)对小麦生长和氮素利用的影响.结果表明,田间增铵营养促进了小麦植株的生长和氮素吸收.其中基肥、分蘖期、拔节期EAN提高了小麦的干物质积累量、地上部氮积累量、有效穗数、叶面积指数、叶片叶绿素含量以及小麦的籽粒产量;孕穗期EAN效果不明显;全生育期EAN在促进生长方面的效果并无明显优势,但可有效降低土壤N₃^--N的淋溶损失.与对照相比,EAN提高了氮流效率和吸收效率,但以拔节前处理最为明显.拔节期EAN主要在于改善后期的叶片光合性能,并促进同化物向籽粒的再分配,而基肥和分蘖期EAN主要在于提高有效分蘖数.