红麻线粒体中细胞质雄性不育候选基因cox3的克隆与分析

目的:比较红麻不育系和保持系线粒体基因组的差异,并克隆红麻细胞质雄性不育候选基因cox3,揭示红麻细胞质雄性不育的分子机理。方法:用Southern印迹方法研究红麻保持系和不育系线粒体基因组的差异;用同源克隆的方法克隆cox3基因。结果:不育系和保持系基因组存在较大差异;在保持系和不育系中克隆了cox3基因,其基因CDS区完全一致,基因长度为798 bp,GenBank序列号为HM535784;cox3基因与其他物种的cox3基因的同源性大于95.9%。结论:cox3基因的组织形式在不育系和保持系中存在差异,研究结果为揭示红麻细胞质雄性不育的机理提供了一定的依据。     

玉米黄早4雄性不育系、保持系过氧化物酶同工酶的比较研究

在玉米黄早4雄性不育系、保持系的10个组织(叶、根、茎、芽鞘、胚轴、苞叶、穗轴、花丝、雌蕊、花药)中共检测出18种正、负极向过氧化物酶,其中有7个组织不育系与保持系间过氧化物酶没有差异,只有在3个组织中(叶、茎、花药)不育系与保持系间的过氧化物酶存在差异,说明玉米黄早4雄性不育系及保持系的过氧化物酶可能由细胞核基因编码。不育系与保持系个别组织内过氧化物酶存在差异,可能是由于核内编码过氧化物酶的基因表达异常所引起,而这种表达异常,可能是与不育系中不育细胞质基因调控核基因的表达有关。     

高粱线粒体基因组的翻译产物与细胞质雄性不育性

本实验用蛋氨酸标记离体线粒体合成的多肽,用SDS-聚丙烯酰胺凝肢电泳分离并作放射性自显影,对3个不育系及其保持系的分析表明:(1)不育系比保持系多2个特异多肽,分子量为65,000和23,000道尔顿,而且这两个特异多肽在幼苗期与孕穗期表现不同。(2)3197A与白马丁A为两个同质异核不育系,其线粒体合成的多肽完全一致,而与3197A细胞质不同的粒息A不育系则缺少90,000道尔顿以上的高分子量多肽。(3)3197A的母本和F_1也具有不育系中的特异多肽,但合成量显著减弱。由此可以看出,高梁细胞质雄性不育性与线粒体基因组的表达有密切联系。     

两个育性相关基因在几类小麦雄性不育材料中的表达研究

以1B/1R类K型不育系K3314A及其保持系3314B,非1B/1R类K型不育系732A及其保持系732B,YS温敏雄性不育小麦A3017为材料,提取不同温度处理下各时期小穗的总RNA进行反转录,对AY914051和AY660990两个目标基因进行半定量PCR和电泳分析,测定其在小麦中的表达变化趋势,以分析其与这几种不育系的育性相关关系,探讨这几种不育小麦败育的关键发育时期。结果表明,除AY914051基因在2种保持系3314B和732B中表达量变化不大之外,其它均有明显差异;2个目标基因与这几种雄性不育系的败育有关,但与育性相关程度不同,不育系两个目的基因的表达受温度变化影响程度明显大于保持系。由实验结果推测,1B/1R类K型不育系、非1B/1R类K型不育系和YS温敏雄性不育系的败育关键时期为单核期或单核期至二核期之间;温度差异可能会导致YS温敏雄性不育系的育性相关基因表达时期错位,错位后的表达差异积累可能最终导致其败育。     

辣椒雄性不育系SDH4基因的表达特性分析

为了探究线粒体电子传递复合体Ⅱ的关键酶基因(SDH4)与辣椒细胞质雄性不育的关系,该试验通过GenBank报道的辣椒线粒体基因组序列,特异引物扩增SDH4基因,并通过分析SDH4基因的时空表达及转录本编辑位点,以期找到辣椒细胞质雄性不育系9704A和保持系9704B的差异。结果表明:(1)从辣椒细胞质雄性不育系9704A和保持系9704B中获得的目的基因编码区片段长度一致,全长均为378bp,编码125个氨基酸残基。(2)辣椒保持系不同组织中SDH4基因表达存在差异,种子中表达最高,茎中表达最低。(3)在不同材料花蕾发育的同一时期,SDH4基因表达也不一致,在花粉母细胞减数分裂时期,不育系SDH4基因表达量明显低于保持系;而在造孢细胞增殖期、小孢子单核期和小孢子成熟期的表达量均高于保持系。(4)不育材料中SDH4基因在29位点出现RNA编辑,导致氨基酸由丝氨酸变为亮氨酸,增强了蛋白结构的疏水性能。研究认为,辣椒细胞质雄性不育系9704A和保持系9704B中SDH4基因的表达差异可能引起植物的能量代谢供应出现异常,从而导致雄性不育的产生。     

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.     

APAGE技术在小麦细胞质雄性不育系选育中的应用研究

利用大量小麦亲本材料和优良品种(系)与具有粘果、易变、偏凸和二角山羊草细胞质的小麦雄性不育系杂交,筛选出一系列保持系。利用APAGE(酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳)技术对其进行了醇溶蛋白电泳图谱分析,发现大部分保持系表现出1BL/lRS易位系的1RS醇溶蛋白标记位点GldlB3。利用细胞学镜鉴,发现含有GldlB3标记位点的保持系均只含有两个随体,而不含有GldlB3标记位点的保持系均含有4个随体,证明了GldlB3标记位点与两个随体数的一致性。粘、易、偏型不育系育性基本表现一致,而二角型不育系除了与前3种不育系具有相同的保持系以外,对某些小麦品种(系)还表现出育性特异性。同时还讨论了ANGE技术在快速筛选小麦细胞质雄性不育保持系中的作用,为非1BL/1RS不育系的选育提供了必要的手段。     

与烟草细胞质雄性不育相关的线粒体基因atp9的mRNA研究

已知导入未编辑atp9 mRNA的烟草表现细胞质雄性不育(CMS),因此认为线粒体基因atp9是引起高等植物CMS的主要基因。为了解atp9在CMS中的作用机制,从3对烟草不育系及其同型保持系中提取atp9,利用实验与理论结合来分析其mRNA在编辑前后以及在不育系及其同型保持系中的一维、三维信息差别。结果表明,atp9mRNA一维信息方面的差异,更重要的是二级结构的差异和稳定性,可能是影响ATP合成而导致CMS的根本原因。     

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.     

青花菜细胞质雄性不育相关LncRNAs的鉴定与表达分析

细胞质雄性不育系的应用可有效提高杂交种质量。该研究利用illumina测序技术鉴定青花菜细胞质雄性不育相关LncRNAs,对其靶基因和表达特征进行分析,并随机选取16个LncRNAs用qRT-PCR技术检测其表达特征,为进一步阐明LncRNA参与青花菜雄性不育发生机制提供新的路径。结果表明：(1)鉴定获得青花菜雄性不育相关LncRNAs共4 326个,其中37个LncRNA在不育系及其保持系中差异表达。(2)差异LncRNAs可预测得到370个cis靶基因,这些靶基因部分为雄性不育相关的转录因子和生物蛋白。(3)XLOC＿006651、XLOC＿016660、XLOC＿003494和XLOC＿013121在不育系和保持系花蕾发育早期表达量较高,之后随着花蕾的发育,表达量逐渐下降;XLOC＿021769和XLOC＿038964呈先降后升的表达模式,且XLOC＿038964和XLOC＿012613在花蕾不同发育阶段不育系的表达量均高于保持系。(4)16个LncRNA均可在花梗、花萼、花瓣、雄蕊及雌蕊中表达,且XLOC＿038964、XLOC＿011575、XLOC＿013157、XLOC＿...     

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。     

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。     

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。     

甜菜胞质雄性不育系及其保持系营养生长期末端氧化酶和ATP酶活性比较分析

以甜菜胞质雄性不育系212A、2033A、2034A及其相应保持系212B、2033B、2034B为材料,对营养生长期4个阶段叶片的细胞色素氧化酶(COD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)以及ATP酶的活性进行分析比较,以探讨甜菜胞质雄性不育与能量代谢的关系.结果显示:(1)在甜菜营养生长期的4个阶段,不育系的COD活性均显著低于其保持系,表明不育系的呼吸强度和产生的能量均低于其保持系;(2)不育系ATP酶活性低于保持系,但差异不显著,且不育系和保持系的ATP酶活性随生长进程变化平缓,说明在营养生长期二者对能量的消耗接近;(3)POD和CAT的活性在营养生长期总体为不育系显著高于其保持系,说明不育系体内H2O2含量增加.研究认为,营养生长期能量亏缺是甜菜胞质雄性不育的主要原因之一.     

不同核背景对小麦V-CMS coxⅢ基因转录本编辑的影响

RNA编辑现象普遍存在于高等植物线粒体中,RNA编辑的不充分或偏离与植物细胞质雄性不育具有相关性。以V型小麦细胞质雄性不育恢复基因的近等基因系为材料,研究了不育系、保持系、恢复系和杂种F1 coxⅢ基因转录本编辑位点的差异,发现coxⅢ基因转录本共有14个编辑位点,其中有12个引起了氨基酸种类的变化。通过对不育系、保持系、恢复系和杂种F1线粒体RNA编辑频率的比较,发现引入恢复基因后,不育胞质中coxⅢ基因转录本的编辑频率明显提高,说明coxⅢ基因转录本的RNA编辑与细胞质雄性不育具有一定相关性。     

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.     

茄子雄性不育系花蕾内源激素研究

利用间接酶联免疫测定技术研究2对茄子雄性不育系及保持系不同发育阶段花蕾中IAA、GA3、ABA及ZR含量动态变化。结果表明：IAA、GA3、ABA含量变化表现为不育系高于保持系,ZR含量变化则为保持系高于不育系,在2个不育系间及2个保持系间各激素变化趋势也有所不同。     

苎麻atp6和atp9基因的克隆表达及与细胞质雄性不育的相关性

摘要: 根据GenBank报道的双子叶植物线粒体atp6和atp9基因编码区保守序列设计简并引物, 通过PCR技术从苎麻细胞质雄性不育系、保持系和恢复系(简称“三系”) mtDNA中扩增目的基因片段, 发现所得序列开放阅读框虽不完整, 但与GenBank报道的其他植物线粒体atp6和atp9基因同源性分别高于94%和85%。采用DNA Walking步移法分别从3′端和5′端扩增两个基因片段的未知侧翼序列, 分离出完整的苎麻线粒体atp6和atp9基因, 包含了完整的开放阅读框。其中“三系”的atp6基因在mtDNA水平、转录和翻译调控水平、蛋白质水平上均无差异。不育系atp9基因在编码区3′端与保持系和恢复系相比存在若干个碱基的差异和缺失; RT-PCR分析还表明, 不育系atp9基因在现蕾期和盛花期的表达量很高。推测不育系atp9基因的结构变异和/或异常表达与苎麻细胞质雄性不育(CMS)的关系密切。     

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.     

高粱恢复可育基因的非配子融合转移及其后代表现

在同一受精卵中,同时研究三系育性遗传物质之间的相互作用及其表达情况,对于植物雄性不育机理的认识是重要的,如用一般的“(不育系×保持系)×恢复系”的方式是不能实现的。我们采用了把失去受精能力的高粱恢复系5号花粉匀浆涂于母本不育系3197A的柱头上,然后授以保持系3197B的新鲜花粉的方法,使恢复系花粉匀浆参与不育系×保持系的授粉过程,成功地获得了具有3197A、3197B和恢复系5号三者遗传特性的后代,达到了恢复系雄性可育基因通过非配子融合转移的目的。本试验不但为研究植物雄性不育的本质和寻找父本花粉恢复基因的载体创造了条件,而且在育种方法上,为转移某些特异的有益基因,开辟了一条新途径。