植物细胞质雄性不育和育性恢复基因调控机制研究进展

为了了解细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility, CMS)通过影响相关基因导致植株雄性不育,细胞核育性恢复基因如何作用于不育基因并使育性恢复。本文综述了有关细胞质雄性不育的作用机制、作用模型、育性恢复调控机制及恢复基因在转录和翻译水平上起作用的研究。指出了细胞质雄性不育因受到多种因素影响而研究不明确,CMS/Rf作用模型在线粒体上的逆行调节信号不确定的问题,在有些农作物的研究上停止不前的现状。因此,提出了未来可以从机制研究和构建更多不育系研究的建议,有助于加强对细胞质雄性不育及其育性恢复调控机制方面的认识,将更好的指导对CMS/Rf遗传调控机理的研究,使细胞质雄性不育在杂种优势遗传育种中发挥更好的作用。     

辣椒细胞质雄性不育相关线粒体基因片段的克隆及序列分析

【目的】探究3种不同类型辣椒细胞质雄性不育材料的不育分子机理,寻找与雄性不育相关的基因。【方法】采用高盐-蛋白酶K法提取辣椒细胞质雄性不育系及其保持系的绿色叶片线粒体DNA(mtDNA),根据已报道的辣椒细胞质雄性不育相关基因orf456序列设计特异引物,利用PCR反应,从3种不同类型辣椒细胞质雄性不育材料线粒体基因组中均扩增出330 bp左右大小的条带。【结果】经克隆测序及序列分析表明,3种不同类型辣椒细胞质雄性不育材料所获片段序列完全一致,大小为330 bp,命名为CMS330,与orf456核酸序列同源性达99%。【结论】3种不同类型辣椒细胞质雄性不育材料具有相似的不育分子机理。     

油菜细胞质雄性不育的分子机理及其应用研究进展

综述了油菜细胞质雄性不育分子机理的最新研究进展，着重介绍了不同胞质类型Ogu CMS、Pol CMS、nap CMS不育性与线粒体基因组DNA突变的相关性，利用线粒体DNA分子标记进行细胞质雄性不育性的鉴定与分类，并对利用生物技术改良油菜细胞质雄性不育系的前景进行了探讨。     

大白菜胞质雄性不育系育性相关线粒体DNA片断的克隆及*序列分析

利用PCR技术从大白菜(Brassica campestrisL.ssp.Penkinsis)新型胞质雄性不育材料CMS7311的线粒体基因组中扩增出与细胞质雄性不育相关的片断,并克隆测序。序列分析表明,该片断和报道的Poli-ma-orf224序列完全相同,没有发生变异,说明CMS7311的不育机理与PolimaCMS相似,也反映了细胞质雄性不育变异的保守性。     

中国棉花质核不育系的研究现状与前景分析

自从Meyer等于20世纪60年代培育出了第一个具有异常棉细胞质的雄性不育材料开始,国内外对棉花细胞质雄性不育系(CMS)及其应用的研究便深入展开。纵观目前中国现有的棉花CMS的研究现状,笔者认为,由于各种类型的棉花CMS的基因来源、生理生化基础、细胞学行为以及性状表现上存在着差异,在三系配套研究及利用上尚存在诸多疑惑。为此,进一步从分子水平上探明棉花CMS的败育机理,克服不育细胞质对F1代的负效应以及昆虫传粉媒介问题,对于棉花三系配套在生产上的快速推广和利用将起着重要的作用。     

小麦细胞质雄性不育的生理生化研究进展

小麦是中国乃至世界上最重要的粮食作物之一,对于粮食安全和国计民生具有非常重要的意义。雄性不育是作物杂种优势利用的重要途径,细胞质雄性不育是一种非常重要的母性遗传性状。对小麦细胞质雄性不育(CMS)的研究不仅可以从理论上阐明其发生机制,而且可以产生巨大的经济和社会效益。为给小麦CMS的进一步研究提供有益参考,从酶活性、蛋白质、物质代谢和植物激素等4个方面综述小麦CMS的生理生化机制,并对今后研究进行了展望。     

白菜细胞质雄性不育的恢保关系与分子鉴定

【目的】明确白菜细胞质雄性不育类型、恢保关系及其多样性。【方法】采用遗传学方法和已报道的5个不育细胞质orf138、orf222、orf224、orf263和orf288的特异引物的分子鉴定方法,对8种大白菜雄性不育材料(CMS3411-7、CMS7311、00S54-m-1、00S54-m-2、12XC4、00S11-1、00S11-3和00S11-8)进行鉴定。【结果】恢保关系分析表明,Pol CMS的恢复系和保持系对于Ogu类型(12XC4)及Ogu和Nap综合类型(00S54-m-1、00S54-m-2、00S11-1、00S11-3和00S11-8)雄性不育(简称Ogu-Nap CMS)均表现为保持系。分子鉴定表明,8份白菜雄性不育材料中有2份的细胞质属于Pol型甘蓝型油菜不育类型,1份属于Ogu型萝卜不育类型,5份材料的细胞质为Ogu-Nap CMS不育胞质综合类型,没有芥菜不育细胞质。细胞质多样性分析结果表明,5份Ogu-Nap型甘蓝型不育胞质综合类型的细胞质雄性不育材料中,1份材料(00S54-m-1)在BnTR4位点存在变异。【结论】明确了白菜细胞质雄性不育类型、恢保关系及其细胞质多样性。     

棉花细胞质雄性不育与恢复特性的cDNA-AFLP分析

为了揭示棉花细胞质雄性不育(CMS)及其恢复的分子机理,采用cDNA-AFLP技术,分析了棉花胞质雄性不育系、保持系、恢复系和F1开花前6 d花药的基因表达谱及其差异,结果表明:不育系花药的基因表达谱与其"同核异质"的保持系之间存在着巨大的差异,提示细胞质基因对细胞核基因的表达有调控作用,雄性不育基因引起核基因组的异常表达,可能是导致雄性不育的更直接的原因。恢复基因引入到不育系获得F1,其花药的基因表达谱与恢复系基本相同,提示核内恢复基因可以反作用于细胞质不育基因对核基因表达的调控机制,恢复花粉的育性。CMS基因对核基因表达的调控作用以及恢复基因对这种作用的逆转可能是棉花细胞质雄性不育及其恢复的重要原因。另外,还鉴定了36个在恢复系和F1优势表达而在不育系和保持系中不表达或者微量表达的cD-NA扩增片段,为恢复相关基因的克隆奠定了基础。     

大白菜细胞质雄性不育研究进展

细胞质雄性不育在大白菜杂种优势利用中具有非常重要的应用价值。大白菜细胞质雄性不育主要分为大白菜波里马细胞质雄性不育(Pol CMS)和萝卜细胞质雄性不育(Ogu CMS)两种类型。Pol CMS已在生产实践中得到应用,而Ogu CMS在生产应用方面还存在一些问题,需要进一步完善。对大白菜细胞质雄性不育形成机理的研究结果表明,细胞质雄性不育系的花药组织在发育过程中脱落酸和细胞分裂素的含量均高于其相应的保持系,而游离氨基酸(特别是脯氨酸的含量)、蛋白质、可溶性糖等营养物质均低于其保持系。大量的证据表明,线粒体基因组的重组或重排是造成细胞质雄性不育的关键因素,但是目前尚无直接证据表明叶绿体与细胞质雄性不育相关。本研究从以上几个方面综述了近年来大白菜细胞质雄性不育的研究进展,并对其发展前景进行了预测与展望。     

水稻雄性不育的分子机理

从细胞质雄性不育和细胞核雄性不育2个方面概述水稻雄性不育相关基因及导致不育的分子机理。