高等植物胞质雄性不育及育性恢复的分子生物学研究进展

综述了几种植物胞质雄性不育的分子机理研究进展,着重介绍了与细胞质雄性不育相关的线粒体连锁位点的分析及育性恢复的几种假说,并对今后的研究进行了讨论。     

植物胞质雄性不育及育性恢复的分子机制研究进展(综述)

本文从与雄性不育有关的线粒体基因引起雄性不育的机理、雄性不育育性恢复机制以及育性恢复基因的克隆等方面,介绍国内外对植物细胞质雄性不育分子机理的研究进展,并对今后的研究进行讨论。     

玉米细胞质雄性不育及其育性恢复基因的研究进展

玉米是杂种优势利用最成功的作物之一,采用细胞质雄性不育(CMS)进行玉米杂交种生产已成为杂种优势利用的有力工具。CMS是由于细胞质和细胞核的基因表达产物的不协调而产生的不育性,可被核基因组中的恢复基因恢复。根据育性恢复专效性,玉米CMS材料主要分为T、C和S三种类型。综述了这三种类型不育及其恢复基因的研究进展,分析了在不育化制种中的应用情况。     

植物细胞质雄性不育及其育性恢复的分子生物学研究进展

植物细胞质雄性不育（CMS）和恢复系统在作物杂交种子生产中具有重要的意义。综述了目前已发现的与植物CMS相关的线粒体DNA位点,育性恢复基因对CMS相关DNA位点表达的影响,育性恢复基因的分子标记定位、克隆,及育性恢复分子机理等方面的研究进展,并讨论了恢复基因在植物分子育种上的应用。     

小麦K、V型胞质雄性不育育性恢复的细胞学研究

以Ｋ、Ｖ型１Ｂ／１Ｒ不育系分别和四个非１Ｂ／１Ｒ恢复系杂交,观察了异质杂种小麦的花粉母细胞减数分裂。以Ｔ型细胞质和普通小麦胞质作比较,研究了Ｋ、Ｖ型异源细胞质对１Ｂ·１Ｂ／１Ｒ杂合核型染色体配对的影响。实验结果表明,Ｋ、Ｖ胞质背景下,育性恢复度与１Ｂ·１Ｂ／１Ｒ杂合核型染色体配对行为不直接相关。减数分裂中期Ⅰ、Ｋ、Ｖ、Ｔ型异源细胞质对杂合核型染色体配对的影响随父本遗传背景不同而异。后期Ⅰ,三类异质小麦杂种Ｆ１代均出现了不正常分离,后期Ⅰ和后期Ⅱ出现了落后染色体,四分体时期出现了微核。三类异源细胞质对落后染色体率和微核率的影响因不同遗传背景而异。     

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。     

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。     

细胞质雄性不育辣椒育性恢复基因特异分子标记的筛选

利用集团分离分析法(Bulked segregant analysis BSA),以辣椒细胞质雄性不育系BU-12、恢复系RF-12为材料共筛选了336条RAPD引物,其中引物S418在恢复系中呈现特异性扩增,得到一条约3000bp的特异片段。回扩得到两条片段,测序表明大小为1515bp,1162bp。荧光原位杂交证实1515bp片段为恢复系特有,命名为S4181515。序列分析表明S4181515为一新发现的序列,Blastn序列比对同源性小于40％,tBlastx比对发现该序列与水稻2、4、7、10号染色体的几个BAC克隆上的序列高度同源。推测可能与其具有相似的编码功能,为进一步从分子水平研究辣椒育性恢复打下了坚实的基础。根据测序结果设计特异引物,将S4181515转化成特异PCR标记,证明能用于候选材料的初筛。     

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。     

细胞质雄性不育辣椒育性恢复基因特异分子标记的筛选

利用集团分离分析法(Bulked segregant analysis BSA),以辣椒细胞质雄性不育系BU-12、恢复系RF-12为材料共筛选了336条RAPD引物,其中引物S418在恢复系中呈现特异性扩增,得到一条约3000bp的特异片段。回扩得到两条片段,测序表明大小为1515bp,1162bp。荧光原位杂交证实1515bp片段为恢复系特有,命名为S418_(1515)。序列分析表明S418_(1515)为一新发现的序列,Blastn序列比对同源性小于40%,tBlastx比对发现该序列与水稻2、4、7、10号染色体的几个BAC克隆上的序列高度同源。推测可能与其具有相似的编码功能,为进一步从分子水平研究辣椒育性恢复打下了坚实的基础。根据测序结果设计特异引物,将S418_(1515)转化成特异PCR标记,证明能用于候选材料的初筛。     

油菜细胞质雄性不育与育性恢复机理的研究进展

油菜细胞质雄性不育不仅是研究核质互作的理想材料,同时也是杂种优势利用的最有效方式之一。目前对油菜细胞质雄性不育的研究主要包括不育基因的来源、不育基因的结构特征、不育基因的作用机理以及育性恢复的分子机制等。对目前国际上主要的油菜细胞质雄性不育类型(pol CMS、nap CMS、kos CMS、ogu CMS和tour CMS)在分子水平上的研究进展进行了综述。包括线粒体不育基因相关区域的确定和结构特点,不育形成的分子机理以及恢复基因的定位和作用机制等。     

辣椒胞质雄性不育保持基因的分子标记

利用RAPD标记技术,以辣椒胞质雄性不育系8A及其同型保持系8B为材料,对辣椒胞质雄性不育基因和保持基因进行比较分析.结果表明:引物H7只在保持基因池有1条稳定的特异扩增带,在不育基因池未扩增出此条带,该标记可能与辣椒胞质雄性不育保持基因相连锁,命名为H7-F850.序列分析结果表明,标记H7-F850序列全长857 bp,GenBank登录号为GU208822.1.核酸序列比对结果显示,H7-F850与其具有部分同源性的片段大小均小于340 bp,未发现与其具有较高同源性的DNA序列.该RAPD标记H7-F850已成功转化为SCAR标记SF640.     

主要农作物细胞质雄性不育系育性恢复基因研究进展

提升作物产量、抗逆性和品质的主要手段之一是利用杂种优势,其中细胞质雄性不育/恢复(CMS/Rf)系统是应用最广的雄性不育系统。研究细胞质雄性不育系育性恢复机理是"三系"法选育的重要分子遗传学基础。目前,各个作物已经创制了不同类型的不育系。随着分子技术、基因组学和测序技术的深入,大量育性恢复基因已被定位,且部分已被克隆和功能鉴定。针对主要作物中恢复基因的遗传模式,分子标记定位、克隆及CMS/Rf系统在杂交育种中的应用进行了系统总结。希望本文能为今后恢复系分子标记辅助选育,或利用转基因、基因编辑手段创制新恢复系提供思路。     

植物细胞质雄性不育及其育性恢复的分子基础

植物细胞质雄性不育是广泛存在于高等植物中的现象,其表现为母性遗传、花粉败育,但雌蕊正常。细胞质雄性不育在杂交种子生产中起着重要作用,研究其分子作用机制有利于更有效地利用细胞质雄性不育。随着一些不育基因和恢复基因相继被克隆,人们对一些细胞质雄性不育和恢复系统的分子作用机理已经有一定了解。本文综述了近年来对植物细胞质雄性不育基因和恢复基因作用机理研究的进展。     

植物细胞质雄性不育及其育性恢复的分子基础

植物细胞质雄性不育是广泛存在于高等植物中的现象, 其表现为母性遗传、花粉败育, 但雌蕊正常。细胞质雄性不育在杂交种子生产中起着重要作用, 研究其分子作用机制有利于更有效地利用细胞质雄性不育。随着一些不育基因和恢复基因相继被克隆, 人们对一些细胞质雄性不育和恢复系统的分子作用机理已经有一定了解。本文综述了近年来对植物细胞质雄性不育基因和恢复基因作用机理研究的进展。     

小麦K,V型胸质雄性不育育性恢复的细胞学研究

以Ｋ、Ｖ型１Ｂ／１Ｒ不育系分别和四个非１Ｂ／１Ｒ恢复系杂交,观察了异质杂种小麦的花粉母细胞减数分裂。以Ｔ型细胞质和普通小麦胞质作比较,研究了Ｋ、Ｖ型异源细胞质对１Ｂ·１Ｂ／１Ｒ杂合核型染色体配对的影响。实验结果表明,Ｋ、Ｖ胞质背景下,育性恢复度与１Ｂ·１Ｂ／１Ｒ杂合核型染色体配对行为不直接相关。减数分裂中期Ｉ、Ｋ、Ｖ、Ｔ型异源细胞质对杂合核型染色体配对的影响随父本遗传背影不同而异。后期Ｉ,三类异质     

辣椒雄性不育的研究进展

雄性不育作为植物界中普遍存在的特殊生理现象,在基础应用和实践生产上具有较高的研究价值。综述了辣椒的细胞核雄性不育、核质互作雄性不育两种类型及花粉的不同败育方式,小孢子发生败育的不同时期,比较不育系和保持系花粉发育过程的一些生理生化现象,主要涉及物质代谢和能量代谢。从线粒体代谢,线粒体的结构和数量,线粒体的分子基础三个方面介绍了雄性不育和线粒体间的关系,利用分子技术进行不育基因的标记和蛋白质组学的相关研究,以期为辣椒育种研究者提供参考。     

辣椒胞质雄性不育系和保持系内源激素含量的比较

以2个辣椒品系(199807、199803)的胞质雄性不育系和相应保持系为实验材料,采用酶联免疫吸附法(ELISA)测定IAA、(Z ZR)、GA3和ABA等内源激素含量,用气相色谱分析仪测定乙烯(ETH)释放量,对辣椒胞质雄性不育系和相应保持系内源激素含量变化规律进行研究.实验结果表明:在四分小孢子之前,花药中的IAA含量不育系显著高于保持系,在四分小孢子时期花药和花蕾中的IAA含量出现转折,到花粉粒成熟期的花蕾和花药以及开花期叶片中的IAA含量均是不育系显著低于保持系;小孢子各发育时期花药以及花期叶片中GA3含量均是不育系高于保持系,但花粉粒成熟期化蕾中GA3含量为不育系低于保持系;小孢子不同发育时期的花药以及花期叶片中ABA含量始终足不育系显著高于保持系,而花粉粒成熟期花蕾中ABA含量不育系与保持系没有显著差异;花粉粒成熟期的花蕾和花期叶片中ETH释放量表现为不育系显著高于保持系.同时,花粉粒成熟期的花蕾、花药和叶片中IAA/ABA、(Z ZR)/ABA、GA3/ABA、IAA/GA3、(Z ZR)/GA3等5个激素的比值均有不育系低于保持系的趋势.本实验结果说明辣椒的育性表现与花器和叶片等组织中内源激素的含量变化有关,花药和花期叶片中IAA亏缺、GA3和ABA增加以及化蕾和叶片中ETH过度产生,都有可能导致辣椒雄性不育.     

辣椒胞质雄性不育系CaCOX3的克隆与表达分析

探究线粒体呼吸链第4个复合体亚基细胞色素氧化酶第三亚基(COX3)与辣椒胞质雄性不育之间的关系,为研究辣椒CMS与能量代谢的关系提供参考。以辣椒胞质雄性不育系9704A和保持系9704B为材料,根据GenBank报道的辣椒线粒体基因组序列,设计特异引物扩增CaCOX3,进行生物信息学分析,并研究其时空表达特性,比较两系间的差异。在辣椒胞质雄性不育系9704A和保持系9704B中克隆获得的目的基因CaCOX3,全长均为798 bp,编码265个氨基酸残基;辣椒保持系9704B不同组织中,CaCOX3表达存在差异,果皮中表达最高,叶中表达最低。在不同的花蕾发育时期,两系CaCOX3表达存在差异。胞质雄性不育系9704A的造孢细胞增殖期和花粉母细胞减数分裂期,CaCOX3的表达量明显低于保持系9704B;在小孢子单核期,两系CaCOX3的表达量持平;在小孢子成熟期,胞质雄性不育系明显高于保持系。CaCOX3在辣椒胞质雄性不育9704A和保持系9704B的时空表达存在差异,可能引起能量代谢异常,造成不育。