玉米细胞质雄性不育系的鉴定

采用田间育性调查、花粉活力检测、特异引物PCR鉴定及细胞学形态观察等方法来研究新育成的雄性不育系DT-合344、ZT-合344的育性特点、胞质类型。结果表明,这两个不育系均为T型细胞质败育类型,该研究结果为进一步深入研究不育系的不育分子机理和生产应用奠定基础。     

玉米C型细胞质雄性不育花药不同发育时期的转录组分析

【目的】通过分析玉米C型胞质雄性不育“三系”材料花药不同发育时期的转录组数据,以期阐明玉米C型胞质的不育和恢复机制,并解析不育基因与恢复基因之间相互作用的调控网络,为玉米C型细胞质雄性不育在不育化制种中的利用提供理论依据。【方法】以中国玉米生产上的骨干自交系豫自87-1为背景的C型胞质不育系、保持系、恢复系为材料,通过对3种材料减数分裂的前期Ⅰ、中期Ⅰ及末期Ⅱ（四分体）时期的花药进行转录组测序并利用hisat2、ballgown及DESeq2等工具进行生物信息学分析,寻找三系花药不同时期、相同时期不同材料间以及发育时序中差异表达的基因,预测C型胞质不育机制与育性恢复的调控网络;同时通过实时定量PCR对测序分析结果进行验证;通过酶活测定验证推测的C型胞质不育及恢复假说。【结果】所有材料的转录组测序共产生156.59 Gb的序列数据,比对并组装共得到53 035个基因;在恢复系与不育系、保持系与不育系以及“三系”花药不同时期之间共筛选出非重复差异基因5 676个,其中发育阶段差异基因4 705个,同时期材料间差异基因2 693个,发育时序差异基因135个。GO分子功能分析显示ATP和DNA结合相关的基因和锌离子结合基因得到高度富集;细胞组分中膜基本组分、核内及质膜内的基因得到富集;以DNA为模板的转录、转录调控、氧化还原及初级代谢等生物学过程中的基因得到富集。KEGG分析表明,差异基因主要富集于氧化磷酸化、碳代谢及糖酵解等能量代谢相关的途径中。不育系相对保持系而言,多个与氧化磷酸化相关的基因下调表达,而恢复系中不但相应基因的表达水平得到恢复,而且同时协调调节了同一能量代谢途径中的其他基因,定量分析显示差异基因的表达差异及趋势与转录组测序结果基本一致。ATP酶活结果表明不育系相比保持系,ATP酶活显著降低,恢复系中由于恢复基因的作用其活性得到大幅恢复。【结论】玉米C型胞质不育基因引起基因表达变化可能发生在减数分裂中期Ⅰ之后,末期Ⅱ之前;玉米C型胞质不育的形成可能是由于不育基因引起的能量亏损所致,而恢复基因则通过能量补偿促使育性得以恢复。     

玉米细胞质雄性不育系物质代谢系统的研究

对玉米Mo_(17)核背景三种雄性不育细胞质(T、C、S)系及正常可育细胞质(N)系小孢子发育过程中花药组织的物质代谢系统进行了研究。发现在小孢子发生及败育的所有过程中,雄性不育细胞质系花药组织淀粉、可溶性糖、可溶性蛋白质、脯氨酸含量以及淀粉酶活性均显著低于正常可育细胞质系。讨论了玉米细胞质雄性不育性的“物质亏损”现象及其原因。     

马铃薯转录组测序研究进展

介绍转录组测序平台、实验方法、生物信息学分析及目前在马铃薯等高等植物中的应用,讨论了转录组测序在高等植物中研究的问题和新的方向,以供参考。     

甘蓝细胞质雄性不育类型的分子鉴定

为鉴定几种来源不同的甘蓝细胞质雄性不育材料的类型,获得与其不育性状相关的特异序列,基于同源序列的候选基因法,通过检索NCBI核苷酸及蛋白质数据库获得orf138和orf224开放阅读框序列,依据其保守序列设计2对引物,对甘蓝的5个不育系及其保持系进行PCR扩增.orf138引物在5个甘蓝雄性不育系中均扩增出749 bp的片段,同源性比对发现这5个不育材料的特异片段与萝卜 Ogu CMS所具有的 Ogu orf138基因同源度达100%,表明这几个来源不同的甘蓝细胞质不育材料同属萝卜细胞质不育类型.     

大白菜细胞质雄性不育系选育研究

以从引进的多份大白菜材料中分离出的细胞质雄性不育材料KM7930为母本,分别以太原二青和晋菜3号的4个亲本为回交父本,连续回交6代,并成功地转育到大白菜太原二青和晋菜3号上,获得的不育系不育性稳定,雌蕊功能正常,蜜腺发育良好,植物学性状优良,结子性好。试配组合2对,分别以太原二青和晋菜3号为对照进行田间检测,结果整齐度及产量均高于对照。     

棉花细胞质雄性不育花药的活性氧代谢

【目的】阐述棉花细胞质雄性不育花药的活性氧产生与清除的代谢规律。【方法】以棉花细胞质雄性不育系、保持系和杂种F1的不同发育时期花药为材料，分析3个活性氧指标（超氧阴离子、过氧化氢和丙二醛）和活性氧清除酶（超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶）的含量变化，比较3种材料的活性氧产生与清除的代谢状况差异。【结果】比较分析发现，在不育系败育初期的花药中，超氧阴离子（O2•–）、过氧化氢（H2O2）和丙二醛（MDA）3个对细胞有毒性的活性氧指标均高于保持系或杂种F1的花药，同时对活性氧具有清除作用的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）3个抗氧化酶活性也随着提高，表明败育初期花药的活性氧增加对抗氧化酶有诱导作用。但在败育盛期的不育花药中，一方面O2•–、H2O2和MDA含量极显著高，另一方面SOD、CAT、POD酶活性却极显著低，导致活性氧产生与清除失去平衡，这时花粉母细胞大量凋亡。在败育后的花药中，O2•–和H2O2含量与可育花药相近，但MDA含量仍持续提高，以及SOD、CAT、POD酶活性持续降低，表明雄性细胞凋亡后活性氧对花药仍有不利影响。【结论】花药O2•–、H2O2和MDA的过量积累，以及其清除酶活性的显著降低，这一过程在棉花不育花药中是与雄性细胞凋亡同步发生的，但在恢复基因引入后的杂种F1花药中，过量产生的活性氧可被清除。     

大白菜细胞质雄性不育系的选育

利用甘蓝型油菜细胞质雄性不育系与大白菜自交可育系作远缘杂交，采用回交转育方法，将甘蓝型油菜胞质雄性不育系转育为大白菜胞质雄不育系。经过２代杂交、１代自交，４代回交，能成经济性状优良、遗传性稳定、不育株率和不育度均达１００％，且雌蕊健壮，结实良好的大白菜胞质雄不育系及其相应的保持系。     

自交系068对玉米细胞质雄性不育系的恢复性

以玉米细胞质雄性不育系为材料,对自交系068的育性恢复性进行测定。结果表明,068对478、黄早四、48-2背景下的CMS-T、CMS-C、CMS-S不育胞质分别呈完全恢复、部分恢复和不育性保持。068对同核异质不育系的不同胞质之间未检测到育性恢复上的明显差异。068同不育材料一次测交与再次回交的育性测定结果存在差异。自交系068对可作为CMS-T、CMS-C和CMS-S不育胞质的共同恢复系,为利用多胞质进行不育化制种提供了条件。     

缺刻缘绿藻转录组测序及脂质代谢相关基因注释

为了能深入地了解缺刻缘绿藻花生四烯酸(ArA)和脂质的代谢过程,利用Roche 454 GS FLX测序仪对该藻转录组进行高通量的焦磷酸测序。得到高质量读序(read)382 468条,占原始读序的97.14%,平均每条读序长322 bp,总大小达123 Mb。经CAP3软件拼接得到22 714条重叠群、25 621条singleton。将这些序列与公共数据库进行同源性搜索、比较、基因功能注释和分类。基于转录组中所注释的基因构建缺刻缘绿藻脂质代谢途径:脂肪酸是在叶绿体内从头合成,然后游离脂肪酸进入胞质,由内质网进行三酰甘油的合成,最后可能在油体蛋白作用下形成油滴并储在于细胞中。ArA自油酸是开始经过多个去饱和酶及延长酶的作用而产生的。油酸是由硬脂酰-ACP去饱和酶作用而形成的,而棕榈油酸是在叶绿体的糖脂上被去饱和而产生的。三酰甘油最终被分解成自由脂肪酸和丙酮酸,而长链脂肪酸是以酰基-辅酶A的形式逐级降解的。     

种子超干贮藏对紫花苜蓿前期生长和生理特性的影响

采用硅胶室温干燥法对陇东紫花苜蓿（Medicago sativa L. cv. Longdong）种子进行超干处理,使其含水量由9.03%（CK）分别降至7.09%～4.59%共八个不同含水量水平,用铝箔纸密封,常温下贮藏1年后,采用沙培盆栽试验,研究种子超干贮藏对苜蓿生长和生理的影响。结果表明,超干贮藏后,紫花苜蓿种子的出苗数、植株的株高比CK显著提高,MDA含量显著降低。播种第30天时,含水量为6.36%～4.59%处理种子的出苗数较CK提高25%～50%;播种第60天时,种子含水量为6.36%～5.46%处理的植株株高较CK提高11.02%～15.68%,各超干处理种子的植株MDA含量仅为CK的44.92%～70.29%;所有处理植株的根体积、地上干重、地下干重和可溶性糖含量仅为CK的55.36%～89.29%、63.06%～88.05%、50.71%～76.69%和63.35%～97.86%;除4.59%含水量处理的叶片数和5.18%含水量处理的根瘤数与CK比差异不显著,其它各处理的单株叶片数与根瘤数均显著低于CK,其中各超干处理的根瘤数仅为CK的63.00%～92.56%。说明超干贮藏能够提高苜蓿种子的出苗数、植株的株高和耐受性,但降低了植株的生物量及根体积,并影响了叶片生长及根瘤的形成。     

7个紫花苜蓿品种开花习性与结荚关系的动态研究

【目的】探讨紫花苜蓿品种开花习性与结荚性的关系,为进行科学杂交和提高种子品质及产量提供依据。【方法】采用田间调查的方法,分别对7个紫花苜蓿品种的单个花絮小花数、开花与结荚动态、单个花序结荚数、单个荚内种子数及其相关性进行了观察研究。【结果】晴天时,7个紫花苜蓿品种开花均始于7:00左右,终于19:00左右;龙骨瓣一般9:00以后开放,10:00~15:00是龙骨瓣开放高峰期,也是昆虫活动的高峰时期;7个紫花苜蓿品种结荚过程呈现类似规律,即开始时结荚数不断增加,达到一定水平后保持稳定,而后基本不再变化。关中苜蓿、固原紫花的单个花序小花数、单个花序结荚数和单个荚内种子数较国外引进的5个紫花苜蓿品种低,单个花序小花数与单个花序结荚数呈显著正相关,与单个荚内种子数呈极显著正相关;单个花序结荚数与单个荚内种子数相关不显著。【结论】10:00~15:00是苜蓿授粉的高峰时期,也是进行苜蓿杂交的最佳时期。     

矮牵牛雄性不育性状的遗传分析初探

【目的】初步探索矮牵牛雄性不育性状的遗传规律,选育雄性不育两用系。【方法】从矮牵牛328自然群体后代中发现并选择不育株,以不育株(08A328)为母本,以7份不同来源的材料为父本进行杂交,杂交后代(F1)自交获得F2,选择F2分离出的不育株与F1回交,同时对F2不育株进行人工自交结实率试验和花粉生活力测定。在F2中优选不育株与经济性状优良的父本进行回交转育,转育后代自交,子代兄妹交,筛选可育株与不育株数量按1∶1分离的株系。【结果】F1后代全可育,F2后代可育株与不育株数量按15∶1分离,回交后代可育株与不育株数量按3∶1分离。不育株花药干瘪微黄,花粉无活力,自交不结实。回交转育后代均可育,自交后可育株与不育株数量按15∶1分离。经兄妹交筛选,初步育成矮牵牛雄性不育"两用系",其基因型为ms1ms1ms2ms2、MS1ms1ms2ms2或ms1ms1MS2ms2。【结论】该矮牵牛雄性不育性由2对隐性等位核基因控制,不育株率稳定在50%,不育度高。     

紫花苜蓿MsUGT73B2基因的克隆及表达

糖基化是植物体蛋白、激素等物质的常见修饰方式,对维持植物正常生长发育具有重要作用,在植物中糖基化反应由糖基转移酶催化。利用蒺藜苜蓿参考序列通过RACE法克隆得到紫花苜蓿基因MsUGT73B2的全长序列,利用生物信息学方法分析其氨基酸序列、二级结构、理化性质等,RT-qPCR分析基因表达情况,构建基因表达载体,研究亚细胞定位。结果表明,MsUGT73B2基因全长1 512bp,编码503个氨基酸,属于稳定的亲水性蛋白,序列比对结果显示其属于UGT家族基因,亚细胞定位于细胞质中。MSOGT73B2主要在紫花苜蓿叶片中表达,且干旱、10μmol/L ABA处理下在2h之前升高,之后下降;在150mmol/L NaCl胁迫处理下表现为4h之前表达水平升高,之后下降的趋势。     

库拉索芦荟雌性不育的胚胎学研究

【目的】了解库拉索芦荟(Aloe vera L.)的开花过程以及有性生殖过程中大孢子发生和雌配子体发育的动态过程,为探讨芦荟的雌性不育提供胚胎学依据。【方法】以库拉索芦荟为材料,应用植物解剖学和荧光显微技术相结合的方法,从形态学、细胞学、生殖生物学的角度对芦荟雌性不育进行研究。【结果】在芦荟雌配子体发育过程中,胚囊发育为四孢型。胚囊发育至四孢子期后出现了异常,四分体逐渐解聚,内容物降解消失。【结论】库拉索芦荟大孢子母细胞最终没有形成功能性的胚囊,不具备成熟的雌配子体,无法正常进行受精结实,导致其雌性不育。     

汉麻Alfin-like转录因子家族鉴定及表达分析

对汉麻Alfin-like转录因子家族进行鉴定和生物信息学分析,为Alfin-like转录因子调控汉麻生长发育及抗性奠定基础。通过利用拟南芥Alfin-like转录因子蛋白序列作为模板,利用TBtools、MEGA等生物信息学工具分析汉麻全基因组数据。在汉麻基因中共鉴定出5个CsALs基因,对其进行了理化性质分析、亚细胞定位、保守基序、基因结构、染色体定位、顺式元件、共线性分析、进化分析及聚类分析等基础分析。结果表明：鉴定的5个汉麻AL转录因子均含有DUF3594结构域（PAL结构域）和PHD手指状结构域;经理化性质分析得出,CsALs蛋白质长度在239～256 aa之间,等电点在4.97～5.31之间,亲水性为-0.809～-0.623,属于酸性亲水蛋白;CsALs基因分布在4条染色体上,亚细胞定位发现AL转录因子均定位在细胞核;上游2 000 bp启动子元件分析与光响应、胁迫响应和激素相关;根据与拟南芥、大豆、水稻、玉米、烟草等系统发育分析共分为B、E、F 3个亚族;热图聚类分析表明CsALs基因在汉麻中具有较高表达。     

牡山羊草细胞质雄性不育小麦败育的生物学特性和细胞学研究

为明确牡山羊草细胞质雄性不育小麦的染色体组成及雄性败育特点,采用分子标记技术和酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对牡山羊草细胞质雄性不育小麦是否含有1BL/1RS易位染色体进行了鉴定。另外,为揭示牡山羊草细胞质雄性不育小麦败育发生的时期和败育的细胞学机理,以牡山羊草细胞质雄性不育小麦(Ju87B1-706A)和其同型保持系(706B)为供试材料,采用I2-K染色、醋酸洋红染色、DAPI染色和石蜡切片法对其花药形态特征及小孢子形成和发育过程进行细胞学观察。结果表明:Ju87B1-706A具有黑麦1RS的特异扩增条带(1 500bp),但缺少1BS的特异扩增条带(220bp),与其在A-PAGE结果的ω区与黑麦特异蛋白谱带的结果相对应,从而说明牡山羊草细胞质雄性不育小麦Ju87B1-706A为1BL/1RS雄性不育小麦类型;I2-K染色说明Ju87B1-706A的败育类型为典败和染败;Ju87B1-706A能正常进行减数分裂形成小孢子,到单核晚期时能形成正常的核但细胞皱缩,二核期细胞形态不规则能形成正常的精核但有些营养核不清晰,三核期精核呈圆形不能形成梭形的精核并发生部分空胞化;其单核晚期花药中绒毡层的延迟解离以及二核期三核期细胞团侵入药室造成小孢子败育,从而推测单核晚期是其雄性不育发生的关键时期,可能与绒毡层异常有关。     

甘蓝型油菜核不育材料Shaan-GMS恢复基因的筛选及其遗传分析

从国内外77份甘蓝型油菜材料中筛选出1份Shaan-GMS的恢复材料"96-803",对其的遗传研究结果表明,Shaan-GMS育性恢复遗传机制符合2对核基因互作控制假说,假设不育基因为Ms,其对应的隐性可育等位基因为ms,Rf为Ms的显性抑制基因,rf为Rf的隐性等位基因,基因型Ms-rfrf表现为雄性不育,其他7种基因型都表现为雄性可育,则Shaan-GMS的基因型为Msmsrfrf,"96-803"的基因型为msmsRfRf,隐性测交系"84004"的基因型为msmsrfrf。"96-803"和其他8份材料的测交结果表明,Shaan-GMS同6CA恢保关系相同。     

Cd胁迫下外源谷胱甘肽对紫花苜蓿氮代谢及Cd累积特征的影响

为研究镉（Cd）胁迫下外源谷胱甘肽（GSH）对紫花苜蓿（Medicago sativa）氮代谢及Cd累积特征的影响,以4种紫花苜蓿为植物材料,设置对照、Cd处理和混合处理（Cd+GSH）开展水培试验。结果表明,Cd胁迫影响紫花苜蓿氮代谢,谷氨酸合成酶活性较对照处理最高降低43.79%。Cd胁迫下喷施GSH后,总氮、氮代谢关键酶活性、游离氨基酸和可溶性蛋白较Cd处理均有不同程度地变化,其中谷氨酸合成酶活性较Cd处理最高增加79.05%。外源GSH影响紫花苜蓿体内Cd的化学形态与亚细胞分布：施加GSH后盐酸提取态占比较Cd处理最高增加14.81个百分点;外源GSH处理下液泡中的Cd含量占比较Cd处理最高上升11.91个百分点;GSH处理还能显著提高紫花苜蓿植物螯合肽（PCs）含量,有效阻止Cd以游离态的形式进入细胞器。研究表明,Cd胁迫下外源GSH可提高紫花苜蓿硝酸还原酶等氮代谢关键酶活性,维持氮代谢正常进行;外源GSH可能通过提高PCs的合成水平和减轻Cd毒害,间接对氮代谢进行调控。     

油菜细胞质雄性不育基因orf138、orf288的功能分析

为确定油菜ogu CMS不育基因orf138编码蛋白的毒性与雄性不育的关系以及hau CMS不育基因orf288的核心功能区域,对2个不育基因进行不同长度的截短,进行原核表达和拟南芥、油菜遗传转化。不育基因orf138截短研究结果显示,IPTG诱导后,转入含有跨膜螺旋的pET32a^1-138和pET32a^1-93的大肠杆菌生长受到了明显的抑制,而转入去掉跨膜螺旋的pET32a^45-138的大肠杆菌生长不受影响,表明ORF138的毒性区域位于包含跨膜螺旋的N端;遗传转化结果证实PS∶Rfp138^35-138和PS∶Rfp138^45-138均不能引起拟南芥和油菜雄性不育,说明N端的毒性区域是ORF138引起植物雄性不育所必需的。不育基因orf 288不同长度截短的超表达载体拟南芥转化结果显示,PS∶Rfp288^104-288、PS∶Rfp288^134-288和PS∶Rfp288^164-288的转基因阳性苗出现雄性不育...