小麦光温敏核雄性不育基因的初步定位

农大3338是通过多年鉴定发现的一个优良的光温敏核雄性不育小麦品系,运用SSR和ISSR两种分子标记对其光温敏核雄性不育基因进行了定位,检测到了两个光温敏核雄性不育基因座位,并分别命名为ptms1和ptms2,其中ptms1的基因效应是ptms2的2～3倍。     

应用水稻基因芯片分析小麦光温敏核雄性不育系的基因差异表达

小麦光温敏雄性不育系是二系法杂交小麦应用技术体系的核心与基础,其育性严格受光周期和温度控制.了解光温敏雄性不育机理将促进二系法杂交小麦育种技术的应用和发展,而筛选控制不育的关键基因是揭示光温敏雄性不育分子机理的前提.由于小麦基因组信息有限,根据小麦与水稻有较高同源性,尝试利用水稻基因组芯片筛选小麦光温敏雄性不育系BS366冷胁迫响应基因.得到9个差异表达基因,这些基因参与基因表达调控、胁迫应答、信号转导、代谢等重要生命过程,为解析小麦光温敏雄性不育机理提供了有益信息.利用雄蕊cDNA半定量PCR法验证表明,NADH（nicotinamide adenine dinucleotide hydrate）脱氢酶亚基4L、锌指富含DHHC（deaf/hard of hearing connection）结构、线粒体物质运输蛋白、外被体蛋白COPⅠδ（coat proteinⅠδ）亚基和ABC（ATP-binding cassette）转运蛋白5个基因,在低温和对照温度下表达存在明显差异,可作为育性相关候选基因开展下一步研究.     

YS型小麦温敏不育系育性转换基因的cDNA-AFLP分析

对YS型小麦温敏雄性不育系A3017不育与可育条件下不同发育时期的幼穗提取mRNA,进行cDNA- AFLP表达差异分析,64对引物组合获得差异片段1160个。统计分析表明,单核期表达的差异片段数最多,认为这一时期是育性转换的关键时期。对其中12个在不育或可育条件下表达的差异片段进行同收、克隆、测序,经 BLAST序列比对分析表明,可育条件下的4个EST与物质转运和能量代谢过程的铁转运蛋白1和ATP合酶α亚基,基因表达调控的反转录转座子跳跃多聚蛋白和转座子相似序列同源。不育条件下有5个EST与细胞内信号传导的ZCCT转录因子和光敏色素蛋白,基因表达调控的转座酶、染色体浓缩因子和亮氨酸富集蛋白的编码基因同源。结果表明YS型小麦温敏雄性不育系A3017的育性转换与细胞内基因表达调控、物质和能量代谢及信号传导过程有关。     

小麦中雄性不育同源序列的分离、鉴定及表达分析

利用拟南芥中已克隆的雄性核不育基因MS2和水稻中假定雄性不育蛋白的保守区域,设计一对简并引物,并在太谷核不育小麦可育株及不育株花药中进行扩增,得到了一条134bp的片段。以该片段为基础,通过电子延伸得到一个长为1604bp的序列,该序列编码的氨基酸包含一段由200个氨基酸组成的雄性不育保守区。RT-PCR结果表明,该雄性不育同源序列只在小麦可育花药中表达,而在小麦败育花药、叶片和根中不表达,说明该雄性不育同源序列为花药发育特异基因。     

小麦类Mla基因的分离与特征分析

根据大麦MLa基因的保守区域设计了4对家族性引物.通过用家族性引物对小麦(Triticum aestivum L.)抗白粉病品系TAM104R在接种和未接种两种条件下的基因差异表达进行RT-PCR分析,获得了一个在接种条件下特异表达的基因片段RJ-3-3L,并用RACE方法获得了其cDNA全长,命名为TaMla1.序列比对显示:TaMlal与大麦MLa位点的基因家族成员具有高度同源性,TaMla1编码的氨基酸功能基序扫描表明其为一个CC-NBS-LRR型抗病蛋白.用一套中国春缺-四体材料将TaMla1定位到了小麦的1A染色体上,这正是大麦MLa基因位点在小麦中的同源区段所在的染色体.这些结果表明,TaMla1为一个类MLa抗白粉病基因.同时我们还获得了一个在不接种条件下特异表达的基因片段RW-2-3L,序列分析表明它与MLa基因也高度同源,推测其可能是一个小麦白粉病的敏感基因或抗性负调控因子.     

小麦类Mla基因的分离与特征分析

根据大麦MLa基因的保守区域设计了4对家族性引物。通过用家族性引物对小麦(Triticum aestivum L.)抗白粉病品系TAM104R在接种和未接种两种条件下的基因差异表达进行RT-PCR分析,获得了一个在接种条件下特异表达的基因片段RJ-3-3L, 并用RACE方法获得了其cDNA全长,命名为TaMla1。序列比对显示: TaMla1与大麦MLa位点的基因家族成员具有高度同源性,TaMla1编码的氨基酸功能基序扫描表明其为一个CC-NBS-LRR型抗病蛋白。用一套中国春缺-四体材料将TaMla1定位到了小麦的1A染色体上,这正是大麦MLa基因位点在小麦中的同源区段所在的染色体。这些结果表明,TaMla1为一个类MLa抗白粉病基因。同时我们还获得了一个在不接种条件下特异表达的基因片段RW-2-3L,序列分析表明它与MLa 基因也高度同源,推测其可能是一个小麦白粉病的敏感基因或抗性负调控因子。     

棉花细胞核雄性不育两用系差异表达基因分析

应用cDNA-AFLP对棉花ms5ms6双隐性核雄性不育两用系的不育株和可育株花粉发育的3个时期—造孢细胞时期、花粉母细胞时期和花粉粒时期进行对比分析,共得到17个差异表达片段,它们分别属于11种表达模式,其中14个片段可以在NCBI数据库中找到同源序列,功能分析表明这些片段所编码的基因可能参与了信号转导、转录、能量代谢、细胞壁发育等相关过程。Northern杂交结果证明检测片段的表达模式与cDNA-AFLP结果吻合。同时还在可育花药中发现了与玉米T型细胞质雄性不育恢复因子RF2基因高度同源的育性恢复因子类基因。     

K型温敏雄性不育系KTP116A育性转换规律的研究

基于两系杂交小麦系统的K型（Aegilops kotshyi）细胞质小麦温敏雄性不育系,在中国北方小麦正常生长季节表现完全雄性不育,可用于杂交小麦种子生产,在反季节播种表现育性部分恢复,是一类非常有利用价值的小麦温敏雄性不育系。本研究以小麦温敏雄性不育系KTP116A为材料,采用人工气候箱控温和涂抹法压片的方法对其育性转换的关键时期及败育的花粉发育过程进行更为精细的研究。研究发现,KTP116A可育环境下能正常进行减数分裂并发育为成熟花粉粒;不育环境下只有少数能经过第二次有丝分裂产生两个精细胞,大部分为二核期花粉粒、异常花粉粒和没有原生质体的空壳花药不开裂,自然条件下不散粉;KTP116A育性敏感期为两个时期,减数分裂期至单核早期和二核晚期至三核期,在自然条件下温度感应历期为10d左右;从小麦外部发育进程来看,抽穗前的2-8d和扬花前的3-5d为其敏感时期。这对于进一步研究败育的机理,分析败育的原因和更好的利用温敏不育系奠定基础。     

两个育性相关基因在BNS和YS小麦温敏雄性不育系中的表达差异分析

为研究雄性不育相关基因TA1和TA2在BNS和YS小麦温敏雄性不育系732A花粉发育时期的表达特点,探讨这2个育性相关基因与温敏雄性不育小麦育性转换的联系,本研究利用荧光实时定量PCR方法,在BNS和YS型不育系732A花药发育四分体期、单核期、二核期和三核期定量检测基因TA1和TA2的mRNA表达水平。结果表明:(1)在732A和BNS花粉发育四分体时期至二核期,基因TA1相对表达量上调,在三核期相对表达量下降;(2)基因TA2相对表达量在BNS花粉发育的四分体时期至二核期逐渐下降,三核期上升;在732A花粉发育4个时期中的相对表达量变化刚好相反;(3)在BNS和732A花粉发育二核期,基因TA1和TA2均表现极值,推测二核期可能为BNS和YS型小麦温敏雄性不育系花粉发育最敏感时期;(4)在不育系BNS和732A花粉发育过程中,基因TA1的相对表达量变化幅度比TA2的高。推测TA1对不育系BNS和732A花粉败育影响程度强于TA2;(5)基因TA1和TA2相对表达量在BNS的花粉发育时期表达趋势相反,推测其对BNS花粉败育影响表现为拮抗作用,且2个基因不连锁;在732A花粉发育时期表达趋势相同,推测其对不育系732A花粉败育影响表现为协同作用。     

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。     

小麦光温敏雄性不育相关基因的DDRT－PCR分析及功能预测

 以小麦光温敏雄性不育系BS210为试材,分别在北京顺义（可育环境）和安徽阜阳（不育环境）两种诱导育性表现的生态环境下种植,并于雌雄蕊分化期、药隔形成期、花粉母细胞形成期、四分体期和单核期5个时期提取小穗组织的RNA,利用DDRT-PCR方法分离不育系在光、温因子诱导下的差异表达mRNA,并通过反向Northern 进行验证.对获得的20条差异表达的EST进行了测序和BLAST分析,得到了4个候选基因的片段,对其进行5′Race 扩增、序列分析及功能预测.结果表明：它们分别与水稻的DNA修复重组蛋白基因rad50、小麦穗部表达的LRR重复序列型类受体激酶基因、玉米叶片坏死斑点L1s1基因的序列相似性分别为89%、89%和88%,另外还筛选到1个未知功能的新基因片段,它和rad50分别在可育和不育环境下表达的mRNA具有相同的5′端编码区,但3′端非编码区     

普通小麦不同优势杂交种及其亲本苗期根系基因的差异表达

为探讨小麦(Triticum aestivum L.)杂种优势形成的分子机理,选用普通小麦品种(系)3338、6554和2410TD及其强优势杂种A(3338×6654)和无优势杂种B(2410TD×6554),采用mRNA差异显示技术,对生长至三叶一心的根系(初生根)基因表达差异进行了比较研究.结果发现,小麦杂种一代苗期根系基因表达较亲本明显不同,表现为数量水平和质量水平上的差异,且差异表达基因的数目远高于我们以苗期叶片为材料的研究结果,表明小麦杂交种与其亲本间的基因差异表达与所研究的组织和器官有关.比较分析发现,在强优势杂种组合A中,超亲表达和偏高亲表达基因所占比例均明显高于无优势杂种组合B.以家族特异基因替代随机引物进行的差异显示结果表明,MADS-box家族基因在小麦杂交种和亲本苗期根系中存在着显著的表达差异,且差异表达类型以杂种特异表达和亲本基因在杂种一代沉默为主,说明MADS-box家族基因可能与小麦的杂种优势形成具有重要关系.对杂种和亲本基因表达差异与杂种优势的关系进行了分析和讨论.     

用DDRT-PCR技术对太谷核不育小麦基因差别表达的研究

采用DDRT—PCR技术对太谷核不育小麦的一对近等基因系进行了差别表达分析,以找出与太谷核不育基因Tα1表达有关的基因并研究其引起雄性不育的机制。共用30对随机引物进行差异显示,从展示的近1000条cDNA片段中找出30条特异表达的cDNA片段,其中包括可育特异和不育特异,这些片段可能与Tα1基因的表达有关。     

乙烯利调控甘蔗生长前期基因表达初报

在甘蔗(Saccharum of ficinarum L.)生长前期分别叶面喷施200mg L-1乙烯利和清水,利用cDNA-AFLP技术分析甘蔗经不同处理后体内基因表达的差异情况,以期通过对差异表达基因进行序列分析和功能分析,探讨乙烯利调控甘蔗生长的分子机理。结果表明:经乙烯利处理后的甘蔗叶片,cDNA-AFLP的扩增产物多态性丰富,基因表达差异显著;部分差异片断序列与抗病、抗逆及促进光合作用等相关基因具有较高的同源性。     

小麦3个被白粉菌诱导基因表达的分析

含有抗白粉病基因Pm2 1的小麦 簇毛麦 6VS/6AL易位系在接种白粉菌后 ,叶片无任何病症。应用mRNA差异显示技术从小麦 簇毛麦 6VS/ 6AL易位系分离到 3个叶绿体蛋白基因片段 ,它们是TaD5、TaD2 3和TaD33,3个基因片段分别与小麦叶绿体基因rbcL ,拟斯卑尔脱山羊草叶绿体RNA聚合酶α亚基基因rpoA和大麦 1,5 二磷酸核酮糖羧化酶活化酶基因(Rubiscoactivase ,RcaA2 )同源性达 97%、98%和 88%。据此推测TaD5、TaD2 3和TaD33分别是 6VS/ 6AL易位系中的rbcL、rpoA和 1,5 二磷酸核酮糖羧化酶活化酶基因的片断。Northern分析表明这 3个叶绿体基因的表达在白粉菌诱导下得到增强。叶绿体基因组含有胸腺嘧啶重复区是在mRNA差异显示中克隆到叶绿体基因组基因的原因     

小麦雌性育性的主基因+多基因混合遗传分析

选用普通小麦中3种不同生态型育性正常品种与雌性不育系XND126杂交构建3个F2组合, 连续两年对3组合P₁、P₂、F₁和F₂雌性育性进行调查, 利用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型的4世代联合分析方法分析了小麦雌性育性的遗传。结果表明: 小麦雌性育性受两对主效基因+多基因联合控制, 两对主效基因之间存在互作效应。     

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。