水稻配子体雄性不育细胞质多态性及恢保关系差异研究

为解释育种实践中常出现的相同类型不育系与不同恢复系杂交组合F1代育性恢复有明显差异的现象,笔者通过对同核异质的5个配子体不育系W15A、W20A、W34A、W46A和YA线粒体DNA进行RAPD扩增聚类,不育基因orf(H)79基因及基因间区序列测序,测配F1分析其恢保关系,展示同型细胞质的差异与恢保差异的关系。结果表明,通过RAPD扩增聚类,这5个配子体细胞质雄性不育系在线粒体基因组可聚分为3类,而W34A与其他4个不育系的细胞质亲源关系较远。不育基因及基因间区序列均存在多个差异位点,5个水稻配子体雄性不育细胞质在大部分水稻材料的测恢中,恢保关系一致,而一部分材料的恢保关系差异较大。该研究为新型配子体不育系的选育、组合配制和同核多胞质混合杂交水稻亲本的选择提供一定的理论依据。     

洋葱atp6基因的克隆与系统进化分析

细胞质雄性不育(CMS)在作物遗传育种研究中占有重要地位,多种植物的细胞质雄性不育均与线粒体基因结构变异及新嵌合基因的产生有关。为探索线粒体atp6基因与洋葱CMS的关系,以13份不育系和11份保持系为材料克隆洋葱atp6基因编码序列,测序结果表明不同材料atp6基因间存在一个C/A多态性位点,该多态性位点在不育系和保持系间随机出现,而不是不育系与保持系的特征差异。蛋白质分析表明这一多态性位点的变异并未改变atp6蛋白跨膜结构。进一步的蛋白比对分析揭示了atp6蛋白在物种间有一定的保守性,特别是第IV跨膜结构域的Arg在所有物种中是高度保守的,也是H+转运所必需的。基于atp6蛋白序列的系统进化树显示细菌和病毒位于树的基部,其次是真菌、低等藻类以及原生生物,然后高等藻类、苔藓和蕨类,高等绿色开花植物处于树的顶端,单子叶植物处于树的最顶端。     

利用线粒体DNA酶切电泳带型对水稻雄性不育细胞质源的分类

为了研究水稻细胞质雄性不育，我们建立了一套提取纯化水稻线粒体DNA的方法轻珍汕97不育系和保持系为材料，发现线粒体DNA的HindⅢ酶切电泳带型存在显著差异，而叶绿体DNA没有差异。细胞质类型为野败型的珍汕97A，V20A、常菲22A的线粒体DNA BamHI酶切电泳后的带型没有差异。属不同细胞质类型的珍汕97不育系和六千辛不育系的线粒体DNA EcoRI BamHI酶切电泳带型不同，它们分别代表了不同的水稻雄性不育细胞质遗传特征。此结果提示，利用线粒体DNA酶切电泳带型可以对水稻不育系的细胞质源进行分类。     

陆地棉胞质雄性不育系与保持系线粒体基因组RFLP分析

【目的】研究棉花细胞质雄性不育（CMS）系与保持系线粒体基因组的差异,为克隆棉花CMS基因奠定基础。【方法】以atpA, atp6, atp9, ccmB, ccmC, ccmFN1, cob, coxI, coxII, coxIII, matR, nad1bc, nad2, nad4, nad5, nad6, nad7c, nad9, rpl5, rrn18等20个线粒体基因保守序列为探针,利用Southern blot方法对棉花细胞质雄性不育系、保持系线粒体基因组进行RFLP分析。【结果】发现atpA、atp9、ccmB、nad1bc、nad6、nad7c、rrn18等基因在棉花不育系和保持系间存在明显RFLP多态性,其中atpA的差异最明显。【结论】atpA是棉花CMS系和保持系线粒体基因组间的一个明显差异位点。CMS系比保持系缺失一个rrn18拷贝。     

棉花线粒体atp9基因的克隆和转录研究

以三系杂交棉胞质雄性不育系P30A、保持系P30B和恢复系Y18为材料,通过Tail-PCR从可育胞质获得线粒体atp9基因序列,并利用Northern blot分析了atp9基因在棉花幼蕾的的转录情况。结果显示:在三系中atp9基因均存一个0.5 kb的强杂交带和一个1.0 kb的弱杂交带,杂交结果无明显差异;三系中atp9基因编码区共有7个编辑位点,第7个编辑位点密码子由于编辑转变为终止密码子使翻译提前终止;atp9基因在保持系中幼蕾的编辑频率要明显低于不育系和恢复系;发现atp9基因的编辑与棉花胞质形式相关,而且不同的核背景也会影响编辑率,推测线粒体atp9基因与棉花的胞质雄性不育具有一定的相关性,但有待更进一步分析。     

棉花晋A细胞质雄性不育系及其保持系线粒体基因组文库的构建

【目的】构建棉花晋A细胞质雄性不育系及其保持系的线粒体BAC文库,为研究棉花线粒体基因组结构以及棉花细胞质雄性不育的形成机理提供基础。【方法】在借鉴其它作物的线粒体基因组BAC文库构建方法的基础上,对棉花线粒体DNA的提取及其BAC文库的构建进行探索和优化,构建了棉花晋A细胞质雄性不育系及其保持系的线粒体BAC文库,并采用同源克隆的方法克隆棉花线粒体的功能基因。【结果】构建的不育系和保持系的线粒体基因组文库分别包括2 600个克隆,插入DNA片段大小在10.3 kb和37.5 kb之间,平均分别为22.29 kb和21.36 kb。重组子的覆盖率分别达到棉花线粒体基因组的79倍和76倍。获得了3个棉花线粒体功能基因序列,通过比较,证明晋A不育系与其保持系的这3个基因序列无差异;以这3个基因为探针筛选文库,均获得阳性克隆。【结论】分别构建了棉花晋A细胞质雄性不育系及其保持系线粒体基因组的BAC文库。获得了晋A不育系与其保持系的orfB,coxⅠ和nad4L 3个基因的全序列,通过比较,证明晋A不育系与其保持系在orfB、coxⅠ和nad4L基因全序列上无差异。     

大白菜胞质雄性不育线粒体基因特异分子RAPD标记及克隆

用随机引物对大白菜细胞质雄性不育系及其保持系线粒体DNA的RAPD分析,在不育系与保持系的线粒体基因组间存在明显的差异,用引物S259在不育系中扩增并克隆得到特异片断(mt)S259-600bp,序列分析表明该片断与油菜线粒体基因NADH脱氢酶第四亚基序列有部分相似性,片段与雄性不育的关系还需进一步研究.     

紫稻型水稻线粒体cox Ⅲ基因转录本的RNA编辑

紫稻细胞质雄性不育系是本实验室构建的新型细胞质雄性不育系.使用PCR、RT-PCR、DNA测序等技术.得到了紫稻细胞质雄性不育水稻不育系(樱香A)及其保持系(樱香B)线粒体细胞色素C氧化酶亚基cox Ⅲ基因转录本cDNA序列.通过与水稻"93-11"线粒体基因组序列比对发现,樱香A cox Ⅲ cDNA序列中.没有发生RNA编辑;而樱香B cox Ⅲ cDNA序列中有13个编辑位点,11个为C-T编辑,2个为T-C编辑.在樱香B cDNA序列中的13个编辑位点位于13个密码子中,所编码的氨基酸有10个发生改变.这些氨基酸的改变大大增加了蛋白质的疏水性.研究表明,RNA编辑在合成具正常功能的COX Ⅲ多肽的过程中具有至关重要的作用.同时也说明RNA编辑可能与细胞质雄性不育相关.     

异常线粒体基因ORF25可能导致烟草雄性不育

克隆和测定烟草胞质雄性不育系MS革新3号及其保持系革新3号线粒体基因ORF25的序列.结果表明:保持系的ORF25基因序列能推导出完整的氨基酸序列,应该具有正常的生物学功能;而雄性不育系的ORb25基因序列与保持系有较大差异,共有11个位点发生了变化,特别是在89位点发生的碱基C→A的变化及336位点发生的碱基T→A的变化,使得雄性雄性不育系在这2个位点出现终止密码子(TAA和TCA),导致不育系的ORF25基因不能推导出完整的氨基酸序列,使该基因不能产生完整的蛋白质多肽.因此,烟草雄性不育系的ORF25基因不能发挥其在保持系中所发挥的作用,这是否与烟草的雄性不育性有关还有待于进一步深入研究.     

红麻雄性不育细胞质相关的cSNP位点发掘

在前期已获得红麻atp9基因编码区的基础上,以红麻细胞质雄性不育系P3A、保持系和F1代为材料,随机选取不同材料的3个atp9独立gDNA克隆子进行测序和序列比对。结果显示:具有不育细胞质的不育系和F1代与具有可育细胞质的保持系在第290位点处存在碱基差异,具有不育细胞质的材料均为碱基T,而具有可育细胞质的材料在相应位点为碱基A;atp9基因第290位点处T/A碱基转换的cSNP位点经已知细胞质的红麻种质资源的进一步检测,同时结合这些资源的田间育性进行分析发现,红麻种质资源UG93-2MS-1、UG93-2MS-2、UG93-2MS-3、UG93-2-22、KN250、KN142、ZB90在第290位点处为碱基T,能扩增出319bp条带,在田间对应的育性除品种UG93-2-22为可育外,其余均为不育或半不育;而福红992在第290位点处为碱基A,未能扩增出319bp条带,在田间对应的育性为可育。因此,位于atp9基因的第290位点处的T/A碱基转换的cSNP位点与红麻不育细胞质相关或连锁,为红麻不育细胞质鉴定提供了新的检测手段。