水稻红莲型细胞质雄性不育系与保持系mtRNA差异显示和差别片段的分析

将T4 RNA连接酶和AFLP技术特点相结合构建了适于mtRNA的差异显示方法 ,并比较了水稻 (OryzasativaL .)红莲型细胞质雄性不育系、保持系和杂种一代mtRNA的差异。在 4组引物对的选择扩增产物中共找到 6个差异片段 ,其中差异条带DTA为不育系仅有 ,条带DAB为不育系和保持系特有 ,而条带DBF1、DBF2 、DBF3 、DBF4 为保持系和F1杂种共有。这表明水稻红莲型不育系粤泰A与杂种一代泰优 2号mtRNA的差异大于保持系粤泰B和杂种一代泰优 2号mtRNA的差异。Northern杂交证实条带DTA在不育系、保持系和杂种一代的转录确有差异 ,表明它与红莲型细胞质雄性不育有关。条带DTA全长 2 5 9bp ,尽管未发现有同源序列和新的开放阅读框 ,但它可作为探针从cDNA文库中筛选全基因序列 ,进而寻找与细胞质雄性不育有关的开放阅读框架。     

水稻红莲型细胞质雄性不育系与保持系mtRNA差异显示和差别片段？…

将Ｔ４ＲＮＡ连接酶和ＡＦＬＰ技术特点相结合构建于适于ｍｔＲＮＡ的差异显示方法,并比较水稻（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．）红莲型细胞质雄性不育系,保持系和杂种一代ｍｔＲＮＡ差异。在４组引物对的选择扩增产物中共找到６个差异片段,其中差异条带ＤＴＡ为不育系仅有,条带ＤＡＢ为不育系和保持系特有,而条带ＤＢＦ１、ＤＢＦ２、ＤＢＦ３、ＤＢＦ４为保持系和Ｆ１杂种共有。这表明水稻红莲型不育系粤泰Ａ与杂种一代泰优     

红莲型水稻细胞质雄性不育花药蛋白质组学初步分析

采用固相pH梯度－SDS PAGE 双向电泳对红莲型细胞质雄性不育水稻(YTA)的不育系和保持系(YTB)单核期花粉总蛋白质进行了分离,通过银染显色,获得了分辨率和重复性较好的双向电泳图谱。Image Master 2D V5.0 软件可识别约1800个蛋白质点,其中差异表达的蛋白质点数为85。将其中16个差异点采用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱（matrix assisted laser desorption/ionizaton time of flight mass spectrometry, MALDI-TOF-MS）进行了肽质指纹图分析,通过采用Mascot 软件对MSDB数据库查询,其中9个蛋白质点得到了鉴定。YTA相对于YTB有部分参与碳代谢和淀粉合成的酶缺失或表达量降低,这些蛋白质分别是ADP-葡萄糖磷酸转移酶（AGPase）,UDP-葡萄糖醛酸脱羧酶,乙酰辅酶A合成酶和二氢硫辛酸脱氢酶等。其中AGPase是参与淀粉合成的蛋白,与花粉发育密切相关。乙酰辅酶A合成酶和二氢硫辛酸脱氢酶是细胞内合成乙酰辅酶A的重要酶,而乙酰辅酶A是进入TCA循环的重要底物,乙酰辅酶A的缺乏可以导致TCA循环不能顺利进行,从而不能提供小孢子发育所需要的大量能量。YTA相对于YTB部分参与碳水化合物代谢的重要酶缺失或表达量降低,有可能导致因线粒体提供的能量不足,淀粉合成受阻,因而花粉不能正常发育。      

水稻细胞质雄性不育系与保持系的呼吸途径比较

比较水稻细胞质雄性不育系珍汕９７Ａ及其保持系珍汕９７Ｂ之幼德、叶片和花药的呼吸代谢。结果表明：不育系花药的总呼吸速率、抗氰呼吸所占总呼吸比较和细胞色素氧化酶（ＣＯＤ）、苹果酸脱氢酶（ＭＤＨ）和６－磷酸葡萄糖脱氢酶（６－ＰＧＤＨ）活性低于保持系;幼穗中则仅６－ＰＧＤＨ低于保持系;叶片间各指标均无差异。Ｎａ３ＰＯ４可抑制保持系的叶片和幼穗及不育系叶片总呼吸的３０％,而仅能抑制不育系幼穗总呼吸的２４％;     

水稻细胞质雄性不育系与保持系的呼吸途径比较

比较水稻细胞质雄性不育系珍汕97A及其保持系珍汕97B之幼穗、叶片和花药的呼吸代谢。结果表明：不育系花药的总呼吸速率、抗氰呼吸所占总呼吸比例和细胞色素氧化酶（COD）、苹果酸脱氢酶（MDH）和6－磷酸葡萄糖脱氢酶（6－PGDH）活性低于保持系;幼穗中则仅6－PGDH低于保持系;叶片间各指标均无差异。Na3PO4可抑制保持系的叶片和幼穗及不育系叶片总呼吸的30％,而仅能抑制不育系幼穗总呼吸的24％;丙二酸则抑制不育系与保持系的叶片和幼穗的总呼吸的70％。     

红莲型细胞质雄性不育水稻线粒体DNA的AP-PCR分析

为了研究红莲型细胞质雄性不育与线粒体基因组的关系。以水稻红莲型粤泰细胞质雄性不育系A和保持系B及杂种一代F1为材料。应用AP-PCR分析,用10个单引物对其线粒体DNA进行扩增。实验结果表明,不同的引物在3种材料间均有不同程度的差异。为红莲型细胞质雄性不育分子机理的研究提供了线索;此外,在引物6F1的扩增图谱中找到一条在YTA和F1中特异的带TAF6F2,Sounthern分析TAF6F2不育胞质的特异性,可能与红莲型水稻细胞质雄性 不育性状的形成有关。     

红莲型细胞质雄性不育水稻线粒体DNA的RFLP分析

应用RFLP技术,研究了红莲型不育系、保持系、杂种一代及野败型、马协型不育系的线粒体基因组。结果表明,红莲型不育系与保持系线粒体基因组之间在多个基因区域存在明显差异,为红莲型细胞质雄性不育分子机理研究提供了线索;红莲型不育系与野败型不育系的线粒体基因组之间存在显著差异,马协型不育系与野败型不育系的线粒体基因组之间存在一定差异,在分子水平揭示了不育胞质的多样性。 Abstract:Restriction fragment length polymorphism (RFLP) was used to analyze rice mitochondrial genome.The results indicated obvious differences between mt genome of rice cytoplasmic male sterile line and its maintain line of Honglian type,which further clued CMS mechanism research.Mitochondrial genome difference between sterile line of Honglian type and Wild Abortive type was obvious,some difference between sterile Maxie and Wild Abortive was also detected,it offered molecular evidence for cytoplasmic heterogeneity.     

红莲型细胞质雄性不育（HL-CMS）水稻不育系与保持系中3个ANTs基因表达模式的比较

探讨红莲型细胞质雄性不育（HL-CMS）水稻不育系‘粤泰A’（‘YTA’）和保持系‘粤泰B’（‘YTB’）中3个腺苷酸转位酶（ANT）基因在三叶期根、茎、叶以及不同发育时期的幼穗中的表达模式。结果表明：ANT1和ANT2在‘YTA’和‘YTB’三叶期的根、茎、叶中的表达量都较高,而在生殖生长不同时期的幼穗中表达量较低。‘YTA’中ANT1在不同时期的幼穗中表达量都较低,而ANT2的表达量到穗生长期II的幼穗才较低。‘YTB’中ANT1在生殖生长的穗生长期III的幼穗有很高的表达。ANT3的表达水平在研究的各组织中的表达都较低,在‘YTB’穗生长期V的幼穗中表达最高。相对于‘YTA’,‘YTB’中只有ANT3在穗生长期III和穗生长期V的幼穗中呈现明显的优势表达;而相对于‘YTB’,‘YTA’中ANT2和ANT3在穗生长期I、ANT2在穗生长期VI幼穗具有明显的优势表达。3个ANTs基因在HL-CMS不育系‘YTA’和保持系‘YTB’不同组织及发育时期的表达模式的差异,暗示它们可能与HL-CMS水稻不育系和保持系的发育调控有关。     

红麻细胞质雄性不育系与保持系花药活性氧代谢差异比较

以红麻细胞质雄性不育系L23A及其保持系L23B为材料,比较其花药淀粉及可溶性糖含量变化并分析呼吸速率、活性氧产生速率、丙二醛(MDA)含量以及活性氧清除酶(POD、SOD)含量变化,来探讨活性氧伤害与红麻雄性不育的关系。结果表明:在小孢子发育的单核期,不育系呼吸速率与保持系差异不明显,但不育系花药O^-₂·含量高于保持系; 在双核期,不育系的呼吸速率明显低于其保持系,但不育系花药O^-₂·含量与保持系花药相近; 不育系在单核期和双核期的呼吸速率几乎没有变化,而保持系同一时期的呼吸速率呈明显增高趋势; 在不育系败育过程中,药隔维管组织中的大颗粒淀粉含量几乎不变,且不育系花药中的可溶性糖含量在单核期和双核期均低于保持系。推测是由于不育系花药中抗氰呼吸降低,一方面导致花药物质代谢和能量代谢的紊乱,不育系花药不能利用药隔组织中的淀粉粒,另一方面不能有效将细胞内过多电子通过抗氰呼吸传至O₂,引致不育花药中O^-₂·升高,从而导致MDA含量在单核期和双核期均高于保持系,同时POD的活性在单核期及双核期均低于保持系,而SOD活性在单核期高于保持系,在双核期则低于保持系。不育系花药在发育中,花药O^-₂·和MDA过量积累,以及SOD和POD酶活性降低,导致活性氧产生与清除失去平衡,花粉败育。     

水稻线粒体DNA中与雄性不育有关特异片段的克隆及序列分析

该项研究利用RAPD技术,对野败型,矮败型和BT型细胞质雄性不育系,保持系,基因组DNA进行PCR扩增,分离到6条不育系特有的扩增片段,并对野败型,矮败型不育系共有的片段进行了Southern分析,DNA序列分析和SCAR验证,该片段全长1879bp,包含6个开放阅读框架和8对重复序列,BLAST分析表明,该片段部分区域与Elytrigia elongata,小麦线粒体tRNA-Asp基因上游一段序列同源,并对该片段在线粒体DNA中的可能位置等进行了讨论。     

红莲型水稻细胞质雄性不育花粉总蛋白质初步比较分析

采用固相pH梯度/SDS-PAGE双向电泳对红莲型细胞质雄性不育水稻的不育系(YTA)和保持系(YTB)二核期花粉总蛋白质进行了分离,通过银染显色,获得了分辨率和重复性较好的双向电泳图谱。用PDQuest2DE软件可识别约1500个蛋白质点,其中差异表达的蛋白质点数为120。将其中15个差异点采用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(matrix assisted laser desorption/ionizaton time of flight mass spectrometry,MALDI-TOF-MS)进行了肽质指纹图分析,通过采用Mascot软件对MSDB数据库查询,其中7个蛋白质点得到了鉴定。YTA相对于YTB有部分参与物质和能量代谢的蛋白质缺失或表达量降低,这些蛋白质分别是水稻线粒体H -转运ATPase(H -ATPase)α链、盐诱导型膜联蛋白、线粒体NAD -依赖型苹果酶和磷酸核糖焦磷酸合成酶等。这些蛋白质的表达下调或缺失可能与线粒体提供能量不足而导致的花粉不能正常发育有关。线粒体电压依赖性阴离子通道(VDAC)这一重要蛋白质在YTA中的上调表达有可能与花粉败育过程中细胞的程序性死亡相关。     

辣椒细胞质雄性不育系和保持系过氧化物酶同工酶的比较分析

运用辣椒细胞质雄性不育系21A和保持系21B为试材,比较分析了过氧化物酶（POD）同工酶在幼叶和不同发育时期花蕾中的表达特征。结果表明,辣椒花蕾中的POD同工酶谱带均比叶片中的更丰富,表现出明显的组织特异性。不育系21A和保持系21B间的酶谱在幼叶和小花蕾（纵径0．8～1．5mm）中基本无差异,但从中花蕾（纵径2～3mm）开始,保持系21B的一些酶带（POD4b和POD4c）染色开始减弱。在大花蕾（纵径4．5～5mm）和特大花蕾（纵径6．8～7mm）时期,不育系比保持系分别多2条酶带（POD2c和POD4b）和1条酶带（POD2c）,表明辣椒细胞质雄性不育系21A与保持系21B花蕾中的POD同工酶表达与小孢子的发育过程相关,其表达差异发生在细胞学上观察到的败育之前。     

Characterization and Use of Male Sterility in Hybrid Rice Breeding

The hybrid rice （Oryza sativa L.） breeding that was Initiated In China in the 1970s led to a great improvement in rice productivity. In general, It increases the grain yield by over 20% to the inbred rice varieties, and now hybrid rice has been widely introduced into Africa, Southern Asia and America. These hybrid varieties are generated through either three-line hybrid and two-line hybrid systems; the former is derived from cytoplasmic male sterility （CMS） and the latter derived from genlc male sterility （GMS）. There are three major types of CMS （HL, BT and WA） and two types of GMS （photoperlod-sensitlve （PGMS） and temperature-sensitive （TGMS））. The BT- and HL-type CMS genes are characterized as orf79 and orfH79, which are chimeric toxic genes derived from mltochondrial rearrangement. Rf3 for CMS-WA Is located on chromosome 1, while Rf1, Rf4, Rf5 and Rf6 correspond to CMS-BT, CMSoWA and CMS- HL, located on chromosome 10. The Rfl gene for BT-CMS has been cloned recently, and encodes a mltochondriatargeted PPR protein. PGMS Is thought to be controlled by two recessive loci on chromosomes 7 and 12, whereas nine recessive alleles have been identified for TGMS and mapped on different chromosomes. Attention Is still urgently needed to resolve the molecular complexity of male sterility to assist rice breeding.     

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。