油菜细胞质雄性不育系叶绿体DNA特异片段的分子克隆

采用高离子浓度缓冲液法分别提取油菜不育系及保持系的叶绿体DNA。经Sepharcse 4B柱层析纯化后,得到具有较高纯度的叶绿体DNA样品。将其分别用Eco RI、Bam HI、HimdHI、PstI和XhoI 5种限制性内切酶酶解,得到5种限制性内切酶图谱。其中除PstI图谱外,其它4种酶谱均显示出明显的两系间叶绿体DNA结构差异。以pBR 322为载体,分别克隆了不育系Bam HI图谱上的3个特异片段。得到的3个克隆,经克隆杂交及电泳分析后,证实分别带有上述3个目的片段。这些特异片段的特性及其与花粉育性的关系尚在研究中。     

叶绿体基因组的构造

叶绿体是植物细胞中一种扁椭圆形的细胞器,具有光合作用这一重要功能。它能够利用太阳辐射中的能量,把二氧化碳和水转变为碳水化合物和氧气,使地球上所有生物得以生存。长期以来,科学家们为揭示光合作用的机制付出了艰辛的努力,使我们对有关的光化学反应以及酶催化反应有了系统的了解;与此同时,科学家们还一直企图在基因水平上来阐明基因物质和叶绿体功能的关系,以期望最终能通过基因的改造来进一步提高植物的光合效率。本文就近年来在叶绿体基因组构造上所取得的重大进展作一概述。     

定点整合抗虫基因到油菜叶绿体基因组并获得转基因植株

以基因枪法进行了油菜叶绿体基因组的定点转化,载体pNRAB携带抗壮观霉素的筛选标记基因aadA和抗虫基因cry1Aα10,基因的两侧被添加了可用于同源重组的叶绿体DNA序列,基因枪轰击过的油菜子叶柄经植株再生和壮观霉素筛选,获得了36株抗性植株,PCR检测和Southern杂交显示,其中4株的叶绿体基因组已被转化,外源基因已被定点整合进叶绿体基因组的rps7和ndhB基因之间。用转基因植株的叶片饲喂二龄小菜蛾,1周后幼虫死亡率达33%-47%,存活幼虫的生长明显减慢,转基因油菜的叶片受害较轻。     

萝卜叶绿体DNA花粉育性特异片段的定位

本实验采用萝卜细胞质雄性不育系401A及其同核保持系401B为材料,利用BamH I、EcoR I、BglI和HindⅡ四种内切酶酶解其叶绿体：DNA。除HindⅡ外,其余三种内切酶电泳图谱中均显示两系之间的明显差异。将BamH I的5个差异片段分别与载体pBR322进行体外连接,获得4种重组体克隆。利用3种膜蛋白质基因探针,分别与两系的叶绿体DNA杂交,杂交均未出现在差异片段所在部位,这说明,两系之间的差别可能与这3种基因无关。将重组体质粒分别与P700叶绿素a脱辅基蛋白质基因探针及反向重复区内rRNA基因区探针杂交,结果表明,有3种重组体质粒所携带的差异片段与rRNA基因探针在杂交中显示出明显的阳性反应。也就是说,这3个差异片段均位于rRNA基因所在的叶绿体基因组的反向重复区中。     

植物的叶绿体基因组

对植物叶绿体基因组的特征,叶绿体编码基因,叶绿体基因表达调控以及叶绿体基因转化等内容进行了介绍和评述。     

光敏核雄性不育水稻叶绿体的光合特性

本文报告了在育性转换敏感期光周期处理对湖北光敏核雄性不育水稻最新全展叶叶绿体光合特性的影响。结果表明：与短日照相比,长日照处理的农垦５８ｓ水稻叶绿体只有较低的ＰＳⅡ光化活性和ＰＳⅡ原初光能转化效率,其ＰＳⅡ和全链的电子传递速率低,叶绿体中叶绿素ｂ的含量较少,叶绿素ａ／ｂ值比短日照处理的高化活性普遍下降,这可能是导致农垦５８ｓ败育的初始原因之一。     

烟草雄性不育系叶绿体中DNA小质环分子的发现

R.J.Kemble等(1980)报道:在玉米雄性不育系的线粒体中,发现有分子量很小的一种线粒体DNA小质环分子,并认为这种小质环与雄性不育具有某种相关性。Green(1976)在伞藻的叶绿体DNA中,也曾观察到有4.15μm大小的DNA小质环分子,但在高等植物的叶绿体中,则尚未见到有类似的报道。     

叶绿体基因组与叶绿体基因表达的调节

对叶绿体基因组的测序和已鉴定出的叶绿体编码基因及不同水平上叶绿体基因表达的调控机制的研究进展进行了概述。     

高等植物叶绿体基因组转化的应用

叶绿体基因组转化技术由于其独特的优越性,现已成为植物基因工程的研究热点。本文简单介绍了叶绿体基因组转化技术的原理和方法;并重点综述了该技术在基础研究和实践中的应用。这些应用主要包括利用叶绿体基因组转化技术进行Rubisco的组装,叶绿体基因结构、转录、翻译和RNA编辑等研究;利用叶绿体作为生物反应器生产人生长激素、霍乱毒素抗体、聚羟基丁酸脂和生物弹性蛋白等;获得抗虫、抗病、抗除草剂和耐旱的转基因植物;以及降低转基因植物的外源基因扩散等。     

WA型,BT型和D型水稻雄性不育系细胞质基因组翻译产物分析和研究

通过对ＷＡ型、ＢＴ型和Ｄ型水稻雄性不育系细胞质基因即线粒体基因组和叶绿体基因组翻译产物的分析,初步寻找出与雄性不育和育性恢复有关的调控基因产物。根据实验结果,讨论了水稻细胞质雄性不育及育性恢复机制,并提出了两种育性恢复假说。     

萝卜叶绿体DNA花粉育性有关的特异片段的部分序列组成

本实验序列分析并精确定位了萝卜(Raphanus sativus)叶绿体DNA花粉育性片段B_(21)的部分序列(ZL1)。结果表明,ZL1片段长474bp,其碱基组成是AT丰富的。与烟草全序列的比较分析发现,该片段位于烟草全序列中反向重复区IR_A的142330到142803、IR_B的100199到99726区段,其核苷酸序列与相应的烟草序列比较有96.6%的同源性。该片段具有rps12—rps7操纵子的一部分结构,分别编码核糖体小亚基蛋白S12的C-末端的7个氨基酸残基和S7的N-末端的93个氨基酸残基。两者的氨基酸序列与烟草、玉米、地钱、眼虫藻,大肠杆菌及蓝细菌相应序列的同源性分别为71.4—100%及40—95.5%。 上述结果意味着叶绿体核糖体蛋白质可能和细胞质雄性不育性存在某种联系。     

甘蓝型油菜细胞质雄性不育系301A线粒体不育基因片段分析

提取细胞质雄性不育系301A、212A和'陕3A'及其共同保持系'中双2号'线粒体DNA,根据已报道的Polima油菜细胞质雄性不育相关基因orf224序列设计引物,对3种不同来源的线粒体DNA PCR产物进行分析.结果显示,这3种甘蓝型油菜细胞质雄性不育材料所获得片段序列完全一致,且与已报道的Polima油菜线粒体中细胞质雄性不育相关基因orf224序列完全相同.研究表明,不育材料301A从分子角度讲属于Polima系统,不育系301A、212A和'陕3A'线粒体中与细胞质雄性不育相关线粒体基因片段orf224具有高度同源性.     

Frequency of polyvalents in relation to fertility of autogamized autotetraploid kohlrabi (Brassica oleracea var.gongylodes L.), cabbage (Brassica oleracea var.capitata L.) and their hybrids

The present work is a study of the frequency of polyvalents in autotetraploid kohlrabi, cabbage and their intervarietal hybrids. Polyvalents were stated in the final phases of heterotypic prophasis, usually in diakinesis. In none of both varieties any significant relationship between frequency of polyvalents and fertility expressed by mean number of seeds per siliqua was found, while in intervarietal hybrids some correlation was observed between mentioned characters. This leads to the conclusion that the frequency of polyvalents is not always a measure of the degree of fertility in auto-polyploids. Autotetraploid intervarietal hybrids were characterized by marked prelevance of bivalents, by a considerable percentage of well-developed pollen grains and by high correlation between frequency of polyvalents and fertility. These characters are typical rather for amphidiploids.     

甘蓝型油菜温敏不育系417S育性遗传及RAPD分析

通过对新选育的甘蓝型油菜高温敏感生态型不育系417S与30份中外品种(系)进行测交、杂交和回交,研究其温敏不育性的遗传特点.结果表明:(1)30份品种(系)可不同程度的恢复417S的育性,其中24个品种(系)可完全恢复417S育性,占所配组合的80.0%;5个品种(系)可高度恢复417S的不育性,占所配组合的17.2%.(2)自然条件下同一组合正反交F2群体育性分离结果不同,人工控温条件下不同组合F2分离群体中可育与不育呈现15∶1分离,回交群体中出现3∶1分离,表明417S温敏不育性受细胞质和2对隐性重叠核基因共同控制.(3)以417S与1521C构成的回交一代群体为试材,采用分离群体分组分析法(BSA法)对回交一代群体构成的不育集团和可育集团筛选育性基因的RAPD标记,从247个供试引物中筛选出2个引物BA392(5′-AGTCACTCCC-3′)、S113(5′-GACGCCACAC-3′)在不育群体和可育群体间扩增出多态性产物.经进一步对F2分离群体的单株检测,引物BA392扩增出了得到重复验证和可靠的多态性扩增产物,其产生的特异条带BA392-400bp与417S温敏雄性不育的恢复基因连锁,遗传图距为6.0cM,可作为417S温敏不育恢复基因的连锁标记.     

Transfer and segregation of triazine tolerant chloroplasts in Brassica napus L.

Summary Hypocotyl protoplasts of 45 different genotypes of German winter oilseed rape Brassica napus L. (double zero quality: high in yield, seeds low in erucic acid and glucosinolate content) were regenerated to plants. Triazine/triazinone (tri)-tolerant chloroplasts of the Canadian spring oilseed rape variety OAC Triton were introduced into some winter oilseed rapes by means of protoplast fusion. X-ray irradiation was used to limit the transfer of nuclear DNA of Triton protoplasts and to promote the selective transfer of tri-tolerant chloroplasts. Regenerated cybrid plants survived a treatment rate of 1000 g/ha metribuzin. The presence and segregation of the tri-tolerant chloroplasts in winter oilseed rape plants, regenerated from fusion products and their progeny, was investigated by restriction fragment length polymorphism (RFLP). Our results indicate that chloroplast segregation was not completed in plants regnerated from fusion products derived from X-irradiated OAC Triton mesophyll protoplasts and German winter oilseed rape hypocotyl protoplasts. In regenerants and their progeny both chloroplast types can still be present. Chloroplasts derived from wintertype protoplasts can outcompete tritolerant chloroplasts during plant development. In some instances, even progeny plants not kept under selective conditions (metribuzin) lost tri-tolerant chloroplasts. A homogenous population of tri-tolerant chloroplasts was necessary to obtain stable tri-tolerant winter oilseed rape plants.     

农杆菌介导的芥蓝遗传转化体系的建立

采用正交旋转设计方法对影响芥蓝遗传转化体系的因素进行了优化研究,结果表明:影响芥蓝KanR苗率的最主要因素是Kan浓度,而预培养时间和共培养时间是芥蓝遗传转化的主要影响因素。最利于芥蓝遗传转化的操作程序为:将芥蓝无菌苗下胚轴在预培养基上预培养2天后,在LBA4404菌液中感染8min,置于共培养培养基上培养2天,随后把外植体转入含Kan的选择分化培养基上诱导不定芽,28天转瓶一次,当抗性幼苗长至2～3cm时,齐愈伤组织处切下幼苗在生根培养基上诱导不定根,25天左右后等不定根长成即可开瓶炼苗,继而移栽至营养土中,正常管理至开花结果;经PCR、Southern印迹检测,证明CYP86MF基因已经整合至转基因植株染色体中。     

Ogura细胞质雄性不育紫菜苔×萝卜属间杂种F_1的获得及细胞遗传学研究

以Ogura细胞质雄性不育紫菜苔(AA, 2n＝20)为母本,以不同萝卜品种(RR,2n＝18)为父本进行杂交,获得了大量的属间杂种.杂种F1幼苗在低温下子叶及真叶均不缺绿.以红萝卜为父本获得的杂种F1植株叶柄、叶脉呈紫红色;以白萝卜为父本获得的杂种F1植株叶柄、叶脉不呈紫红色.所有的杂种F1植株都开白花,蜜腺正常,雄配子高度不育,但是雌配子具有部分育性.杂种F1花粉母细胞的染色体数目为预期的2n＝19,染色体平均配对构型为15.53+1.34+0.25+0.01,多数染色体以单价体的形式存在,但也有一些二价体、三价体甚至四价体,最多达到6+3+1,参加配对的染色体数达到13条,表明A染色体组和R染色体组具有一定的同源性.对该杂种的遗传及育种意义进行了讨论.     

Ogura细胞质雄性不育紫菜苔×萝卜属间杂种F1的获得及细胞遗传学研究

以Ogura细胞质雄性不育紫菜苔(AA,2n＝20)为母本,以不同萝卜品种(RR,2n＝18)为父本进行杂交,获得了大量的属间杂种.杂种F1幼苗在低温下子叶及真叶均不缺绿.以红萝卜为父本获得的杂种F1植株叶柄、叶脉呈紫红色;以白萝卜为父本获得的杂种F1植株叶柄、叶脉不呈紫红色.所有的杂种F1植株都开白花,蜜腺正常,雄配子高度不育,但是雌配子具有部分育性.杂种F1花粉母细胞的染色体数目为预期的2n＝19,染色体平均配对构型为15.53+1.34+0.25+0.01,多数染色体以单价体的形式存在,但也有一些二价体、三价体甚至四价体,最多达到6+3+1,参加配对的染色体数达到13条,表明A染色体组和R染色体组具有一定的同源性.对该杂种的遗传及育种意义进行了讨论.