杂交水稻苗期叶绿体希尔反应活性研究

本文利用薄膜氧电极法,测定了五套杂交水稻组合的杂种和亲本的叶绿体破碎膜的悬浮液(以下简写作叶绿体液)和细胞匀浆液(简写作细胞液)的光下放氧活性及其亲本间的互补效应,发现具有优势的杂种其叶绿体液和细胞液的希尔反应活性都较其亲本的平均值为高,即有叶绿体希尔反应活性杂种优势表现;另外将两亲本叶绿体液或细胞液等量混合后测定,也较其亲本的平均值要高,即有互补作用表现。且细胞匀浆互补效应较叶绿体液的互补效应要明显。我们认为,叶绿体希尔反应活性的杂种优势和互补作用表现,无论是叶绿体液还是细胞液,都可以作为杂种优势预测的一个参考指标;在杂种优势机理探讨方面有一定的价值。而且应用细胞匀浆互补比用叶绿体互补稳定可靠,简便易行。     

叶绿体基因组的翻译产物与细胞质雄性不育性

本实验通过对叶绿体基因组翻译产物的分析,发现高粱3197 A不育系及其核代换系白马丁A和遗3 A不育系均比保持系(3197 B)多1个52,000道尔顿的变异多肽。而细胞质来源不同的粒息A不育系除52,000道尔顿多肽外还有1个特有的80,000道尔顿变异多肽。小麦T型不育系具有1个54,000道尔顿的变异多肽。甜菜不育系与保持系无差异。这说明某些作物的细胞质雄性不育性与叶绿体遗传系统有关。在高粱恢复系和F_1叶绿体蛋白质中发现三种特有的多肽。它们是由核基因编码的,这可能是恢复基因的产物。由于恢复基因的作用,在F_1恢复育性的同时其叶绿体变异多肽的合成也受到了强烈的抑制。这进一步证明了不育性与叶绿体的联系。     

K、V、T型小麦细胞质雄性不育系叶绿体DNA的SSR分析及RuBP羧化酶活性比较

为了探讨小麦细胞质雄性不育(CMS)与叶绿体DNA(cpDNA)的关系,揭示CMS机理。以2套K、V、T型同核异质不育系(A)及其保持系(B)‘太911289’和‘冀5418’、育性恢复的F_1和各自的质供体粘果山羊草(Aegilops kotschyi)、偏凸山羊草(Aegilops ventricosa)、提莫菲维小麦(Triticum timopheevii)为试验材料,利用cpSSR引物对小麦cpDNA进行比较分析,筛选出代表不同胞质不育系的引物,探讨CMS与叶绿体的关系;同时测定由叶绿体DNA与核DNA共同编码的RuBP羧化酶的活性,为小麦K、V、T雄性不育类型的应用提供理论依据。结果表明:(1)K型、V型、T型不育系与保持系的cpDNA之间均呈现多态性,且不同的细胞质之间存在特异片段,这从DNA水平上提供了3类不育系胞质来源不同的证据,并分别找到5对和7对可以鉴定V型和T型不育系的特异引物。(2)除K型‘冀5418’与其胞质供体的cpDNA出现差异外,不育系与其胞质供体的cpDNA没有差异,而且不育系与其育性恢复的F_1代cpSSR扩增片段之间也没有差异,很好地遗传了其母本性状。(3)在起身期和开花期,不仅2套不育系的RuBP羧化酶活性显著高于保持系,且在不育系与恢复系杂交的F_1中,随着育性的恢复其RuBP羧化酶活性高于保持系而低于各自不育系;而在拔节期的不育系与保持系之间、不育系之间、以及F_1代与不育系和保持系之间的RuBP酶活性大小没有显著差异。这可能与拔节期主要是营养生长有关系。     

榨菜胞质雄性不育系与保持系间线粒体和叶绿体多肽比较

应用SIXS-PAGE技术对榨菜(Brassica juncea Coss.vat.tumida Tsen et Lee)胞质雄性不育系(CMS)和保持系(MF)不同发育时期(苗期、抽薹期、盛花期)的线粒体和叶绿体多肽进行了比较研究．结果表明：线粒体方面,各发育时期不育系比保持系多1条约37kD多肽带,另1条约35kD多肽仅出现于CMS盛花期的线粒体中,叶绿体方面,各发育时期保持系55kD多肽的表达量明显高于不育系叶绿体,其与Rubis CO大亚基分子量吻合。此外,还对植物胞质雄性不育系的分子机理进行了讨论。     

水稻细胞质雄性不育系和保持系的线粒体COⅠ、COⅡ基因组织结构差异的分析

我们研究了水稻珍汕97不育系和保持系的线粒体DNA的PstⅠ、HindⅢ、BamHⅠ酶切电泳带型,发现了不育系和保持系的线粒体DNA分子结构的显著不同,而不育系和保持系的叶绿体DNA的HindⅢ酶切片段没有差异。以线粒体的细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ、Ⅱ(COⅠ、COⅡ)基因为探针,与珍汕97不育系、保持系的叶绿体、线粒体DNA酶切片段进行分子杂交,证明叶绿体DNA没有COⅠ、COⅡ基因的同源顺序,发现不育系和保持系COⅠ、COⅡ基因有组织结构上的差异,但不能确证这些差异是否与细胞质雄性不育有关。     

水稻野败型细胞质雄性不育系和其保持系蛋白质多肽的比较研究

应用单向SDS—PAGE结合蛋白质铬银染色技术对水稻野败型细胞质雄性不育系珍汕97A和其保持系的叶绿体、线粒体和细胞质的蛋白质多肽进行了比较研究,发现两系之间存在明显的差异,生殖器官(穗子)上的差异比营养器官(叶片)上的差异更为显著。在成熟穗上,叶绿体可溶性蛋白不育系有25条带,保持系仅16条带,两者间有19个多肽不同;线粒体可溶性蛋白不育系有28条带,保持系比不育系少30.1和21.8KD两个多肽;细胞质可溶性蛋白丙酮沉淀物的水溶性蛋白组分不育系有24条带,保持系为29条带,两系间却有7条多肽存在差别;细胞质可溶性蛋白丙酮沉淀物的SDS-增溶性蛋白组分不育系有18条带,保持系只有11条带,两者间亦有7条多肽出现差异。由此可以看出,水稻野败型CMS表型的表达可能需要较多个基因的启动和关闭,既与叶绿体和线粒体有关,还涉及到核基因组的作用。     

粘类小麦细胞质雄性不育基因的初步研究

许多细胞质雄性不育(CMS)基因涉及ATP合成酶基因或细胞色素氧化酶基因的片段,该研究选用‘中国春'小麦(Triticum aestivum)的atp1+atp9、atp6、atp8、cox2、cox3、nad9和T型小麦不育系的orf256基因片段作探针,对粘类小麦不育系、保持系、恢复系及其F1进行Northern杂交分析,以探寻粘类小麦不育系的CMS候选基因.结果发现,atp6在4种粘类不育系中的转录本大于保持系;cox3在4种不育系中的转录本小于保持系.由此推测atp6或cox3基因可能参与了粘类小麦CMS的形成.     

叶绿体DNA(ctDNA)与细胞质雄性不育性

本文通过DNA的热变性分析,和利用限制性核酸内切酶(EcoRI、BamHI)消化ctDNA,根据ctDNA热变性微分熔解曲线和在单向Agarose凝胶电泳及含变性剂浓度梯度双向电泳,比较并分析了玉米、小麦和油菜的不育系及其相应的保持系的ctDNA。结果首次成功的揭示了这3种植物的不育系ctDNA与其保持系的ctDNA之间存在着明显差异。作者认为,在长期进化过程中,叶绿体基因组在核苷酸序列方面出现了某些变异,这种变异可能破坏叶绿体与细胞核以及线粒体之间的固有平衡,从而可能导致细胞质雄性不育性的形成。     

水稻孢子体细胞质雄性不育系线粒体DNA的RAPD分析

利用200个10nt随机引物对水稻孢子体细胞质雄性不育系珍汕97A、保持系珍汕97B、F1代汕优63、恢复系明恢63和另一种孢子体细胞质雄性不育系马协A、保持系马协B、F1代马协63的线粒体DNA进行PCR扩增。在36℃的退火温度下,有132个引物扩增出了清晰的、重复性较好的条带。同一组合内的不育系同保持系、恢复系之间线粒体DNA随机引物扩增产物的多态性明显高于不育系与F1代。不育系与F1代线粒体DNA的扩增产物也存在多态性。一些特异性的差异片段可能与水稻CMS相关。     

水稻两种细胞质雄性不育“三系”及其F1杂交种线粒体DNA的RFLP分析

对水稻BT型和WA型细胞质的雄性不育系,相应保持系和恢复系以及杂种的mtDNA用12个线粒体探针进行了RFLP分析,结果如下(1)BT型和WA型不育系的mtDNA在组织结构上存在差异;(2)不育系的mtDNA与其保持系间存在显著差异,推测mtDNA与水稻的cms有关;(3)atp9探针检测到WA型不育系与F1之间的多态性,Frag36探针检测到BT型不育系与F1之间的多态性,Frag9探针检测到WA型和BT型不育系与其F1之间的多态性,证明核恢复基因影响mtDNA的结构;(4)对mtDNA的结构变异与细胞质雄性不育的关系进行了分析与探讨.     

油菜细胞质雄性不育系及其保持系叶绿体超微结构的研究

本工作以油菜细胞质雄性不育系及其保持系为材料,比较观察了叶肉细胞叶绿体超徽结构之间的差异,发现保持系的叶绿体片层系统由基粒及基质两部分组成,片层的排列比较整齐;但是,不育系叶绿体类囊体片层中大多数基粒的垛叠层数明显减少,同时连接基粒与基粒之间的基质片层变细,以致断裂,从而造成片层系统排列上一定程度的紊乱。这一现象同育性改变有关,值得重视。     

红莲型杂交稻(红莲2号)及其骨干亲本的RAPD分析与鉴定

利用RAPD技术,从248个随机寡核苷酸引物（10－mer）中筛出18个引物对红莲型杂交稻组合红莲2号及其亲本（T－07A、T－07B、YD6－05）,另6个红莲型胞质不育系的骨干恢复和汕优63及其亲本共14份水稻材料进行分析。共检测到173个多态性标记。聚类分析结果表明：不育系与保持系间因核背景相似,遗传差异很小;杂种（F1）的基因型更倾向于恢复系;恢复系与保持系间遗传距离的相对较大,但各恢复系之间的遗传距离较小。利用这些标记能有效地地区交组合中不育系,保持系、恢复系和杂种（F1）。     

离体条件下核不育水稻突变为细胞质雄性不育

来源于水稻无花粉型核不育系南广占的体细胞无性系典败变异株NT1 和NT2经过多代回交已经转成类似野败型的核质互作雄性不育系。NT1和NT2 的恢保关系与野败型的一致, 即野败型的恢复系和保持系同样可作 NT1和NT2 的恢复系和保持系, NT1现已回交10代, 不育性能稳定。     

离体条件下核不育水稻突变为细胞质雄性不育

地水稻无花粉型核不育系南广占的体细胞无性系典败变异株ＮＴ１和ＮＴ２经过多代回交已经转成类似野败型的核质互作雄性不育系。ＮＴ１和ＮＴ２的恢保关系与野败型的一致,即野败型的恢复系和保持系同样可作ＮＴ１和ＮＴ２的恢复系和保持系,ＮＴ１现已回交１０代,不育性能稳定。     

细胞质雄性不育高粱叶绿体 ndh D 基因的序列变异

片段SAAU－02 700特异地扩增自7种具可育细胞质的高粱材料的总DNA,含有叶绿体psa C(88bp)和ndh D(192bp)基因的部分序列。该片段与Eco Ri HindⅢ酶切的总DNA,线粒体DNA和叶绿体DNA杂交,在总DNA中获得了0.74kb的杂交带,而在叶绿体中获得0.74kb和0．45kb两条杂交带。与线粒体DNA无杂交;与经Hae Ⅲ酶切的总DNA杂交,在不育系中获得4．9kb的杂交带,而保持系的杂交带为4．45kb。参考GenBank中高粱的近缘物种玉米叶绿体基因组的序列,构建了ndh D基因区的酶切位点图谱,借此分析得出高粱不育系的叶绿体ndh D基因序列已发生改变。这种变异与高粱细胞质雄性不育反生的关系正在探讨中。     

离体条件下核不育水稻突变为细胞质雄性不育①

来源于水稻无花粉型核不育系南广占的体细胞无性系典败变异株NT1和NT2经过多代回交已经转成类似野败型的核质互作雄性不育系.NT1和NT2的恢保关系与野败型的一致,即野败型的恢复系和保持系同样可作NT1和NT2的恢复系和保持系,NT1现已回交10代,不育性能稳定.     

籼稻三系及其杂种F_1苗期负极向过氧化物酶同工酶电泳比较

Alam等(1969)以苏丹草花药为材料,进行正极向过氧化物酶同工酶电泳分析,结果表明;雄性不育系的酶带数少于保持系。而代尧仁等(1978)在水稻,及傅鸿仪等(1980)在高梁花药中分别得出与Alam等相反的结果。我们以籼稻野败型雄性不育系、保持系、恢复系以及F_1幼苗进行了负极向和正极向聚丙烯酰胺凝胶电泳分析,发现当进行正极向电泳时,其酶带数不育系少于保持系,恰与Alam的结果相似(待发表);而当进行负极向电泳时,则情况相反,不育系酶带数明显地多于保持系。这种雄性不育系与保持系之间存在的过氧化物酶同工酶谱的差异,可能是由于细胞质雄性不育基因表达的调控所造成的。     

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）。     

用微卫星DNA标记检测中国主要杂交水稻亲本的遗传差异

选用分布于水稻(OryzasativaL.)12条染色体上的20对SSR(Simplesequencerepeats)引物,分析了具有多种质源和较大应用面积的24个水稻胞质雄性不育系、1个光(温)敏核不育系、3个保持系和5个生产中应用较广的恢复系。在以上33份杂交水稻亲本材料间共检测出102个等位基因(alleles),平均每对SSR引物可检测到5.1个等位基因。PIC(polymorphicindexcontent)值的变动范围为0.274～0.773,平均PIC值为0.554。从56对SSR引物中筛选出5对引物,能够有效地区分所有供试的水稻雄性不育系和恢复系。杂交水稻亲本的聚类分析表明:(1)我国水稻雄性不育系遗传变异丰富,但生产中主要应用的水稻雄性不育系遗传背景比较单一。(2)生产中应用面积较大的水稻雄性不育系遗传变异较恢复系差。(3)生产中主要应用的水稻雄性不育系与恢复系分别聚类于不同的类群,且遗传关系较远。     

辣椒细胞质雄性不育与活性氧代谢的关系

通过测定辣椒保护酶活性和膜脂过氧化产物,研究了辣椒胞质雄性不育三系与膜脂过氧化的关系.结果表明,从花粉母细胞减数分裂前至花粉成熟期,三系之间SOD活性无明显差异,不育系花药中的CAT和POD活性均显著或极显著低于保持系和恢复系,而O2-·产生效率、MDA含量则显著或极显著高于保持系和恢复系.同时,在花药发育过程中,由于质、核差异,保持系的CAT活性明显高于恢复系,SOD和POD活性保持系和恢复系之间无明显差异.