小麦生理型雄性不育系中天冬氨酸蛋白酶与绒毡层代谢的相关性分析

为探讨化学杂交剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育系花药绒毡层细胞凋亡过程与花粉粒败育的关系,以小麦生理型雄性不育系及其可育系花药为试验材料,结合前期绒毡层细胞凋亡研究的结果,采用透射电镜超微观察花药绒毡层细胞结构,定量检测与凋亡相关的天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)的表达量,同时利用含明胶的十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对天冬氨酸蛋白酶活性进行验证。结果表明,在小麦花药发育单核期,生理型雄性不育系花药绒毡层细胞较可育系绒毡层细胞提前降解;在四分体至三核时期,3个天冬氨酸蛋白酶基因在不育和可育系中均表现为先升高后降低的趋势,且单核期表达量最高;天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)在花药发育单核时期以及四分体时期,不育系较可育系均明显上升;天冬氨酸蛋白酶活性研究表明,在花药发育各时期该酶活性在不育系与可育系中均表现出明显差异,且在不育及可育系花药中天冬氨酸蛋白酶活性都呈先升高后降低的趋势,在二核期活性达到最高。表明在SQ-1诱导的生理型不育系中,天冬氨酸蛋白酶的变化与绒毡层细胞凋亡、结构变化及雄性不育花粉粒败育密切相关。本研究初步揭示了生理型小麦败育的机理,为进一步深入研究小麦雄性不育机理,培育能广泛应用于生产实践的优良不育系提供了一定的理论依据。     

三个棉花雄性不育株花药发育的过程

利用20Gy的60Co射线对陆地棉品种苏棉22号的花粉进行辐照处理,处理后的花粉给雌蕊授粉,并收获种子。从M1群体中选取3个雄性不育株,采用石蜡切片技术对花药发育过程进行研究。通过与对照比较,3个雄性不育株各个时期的败育特征有一定差异,但它们的主要败育特征是一致的：从小孢子母细胞时期至小孢子发育阶段都有败育,小孢子母细胞、绒毡层和中层细胞以及花药的形态都受到不同程度的影响,包括小孢子母细胞有微核及双核现象、减数分裂阶段小孢子母细胞的细胞质膨胀、绒毡层及中层细胞异常等。     

三个棉花雄性不育株花药发育过程的研究

利用20Cy的~(60)Co γ射线对陆地棉品种苏棉22号的花粉进行辐照处理,处理后的花粉给雌蕊授粉,并收获种子.从M_1群体中选取3个雄性不育株,采用石蜡切片技术对花药发育过程进行研究.通过与对照比较,3个雄性不育株各个时期的败育特征有一定差异,但它们的主要败育特征是一致的:从小孢子母细胞时期至小孢子发育阶段都有败育,小孢子母细胞、绒毡层和中层细胞以及花药的形态都受到不同程度的影响,包括小孢子母细胞有微核及双核现象、减数分裂阶段小孢子母细胞的细胞质膨胀、绒毡层及中层细胞异常等.     

小麦生理型与遗传型雄性不育相关基因锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)及果糖1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)的表达分析

锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)是一种重要的抗氧化剂,果糖1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)是叶绿体光合碳化阶段起重要调节作用的关键酶.本研究以小麦(Triticum aestivum L.)生理型与遗传型等基因雄性不育系及其对应育性正常的保持系为材料,选取花粉小孢子发育各时期的花药及三核期子房,对供试材料花药全蛋白表达差异研究的基础上,对雄性不育相关基因(Mn-SOD)及FBA进行核酸水平的实时荧光定量PCR分析,结果发现,与可育保持系相比,(1)生理型雄性不育系Mn-SOD基因在幼穗期、单核期和三核期表达量显著下调,而酶活力在幼穗期上调,在单核期下调;遗传型雄性不育系Mn-SOD基因在幼穗期和单核期表达量下调,酶活力在幼穗期上调,在二核期下调.(2)生理型雄性不育系和遗传型雄性不育系FBA基因表达量在幼穗期和单核期均下调,而对应同时期的FBA酶活力也下调,而遗传型不育系FBA基因在三核期表达量和FBA酶活力均上调.(3)Mn-SOD和FBA在遗传型雄性不育系三核期子房和花药中表达量均高于生理型雄性不育系和正常可育系,而在生理型雄性不育系花药中,Mn-SOD表达量明显低于对照可育系,在子房中其表达量略高于正常可育系.基因表达具有组织特异性,其蛋白表达较基因表达具有一定滞后性.Mn-SOD基因过量表达(单核至二核期),从而清除花药代谢紊乱产生的过多的活性氧,维持细胞正常功能;而花粉败育(生理型和遗传型雄性不育)导致花药失去活力,从而使花药叶绿体光合能力下降,FBA下调表达.研究结果提示,不同发育时期FBA及Mn-SOD酶活力变化与基因表达水平相一致,且这两个指标的变化直接或间接的影响了小麦花药的育性程度.     

小麦生理型雄性不育花药中能量相关基因的表达

为揭示小麦(Triticum aestivum L.)生理型雄性不育机理,以化学杂交剂SQ-1为诱导剂,构建了普通小麦西农1376不育和可育生理系,用RT-PCR技术分析了3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)和NFUDP4基因在不同发育时期的不育和可育花药中的表达差异.结果表明,与同期对照相比,GAPDH和NFUDP4基因在不育花药单核期到三核期均下调表达,其中在大量花粉粒败育的单核期,GAPDH下调表达尤为显著.因此,小麦生理型雄性不育花药败育过程中,一方面由于GAPDH基因表达受抑制,使糖酵解受阻导致能量供应不足;另一方面,NFUDP4基因下调表达,可能引起线粒体某一Fe-S族蛋白装配需要的分子骨架减少而使其数量不足,从而可能引起Fe-S族蛋白参与的生化反应减弱,如呼吸链电子传递受阻引起能量供应不足,与小麦生理型雄性不育具有一定关系.     

小麦生理型雄性不育花药中能量相关基因表达

为揭示小麦(Triticum aestivum L)生理型雄性不育机理, 以化学杂交剂SQ-1为诱导剂,构建了普通小麦西农1376不育和可育等生理系,用RT-PCR 技术分析了3-磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH）和NFUDP4基因在不同发育时期的不育和可育花药中的表达差异。结果表明,与同期对照相比,GAPDH和NFUDP4基因在不育花药单核期到三核期均下调表达,其中在大量花粉粒败育的单核期,GAPDH下调表达尤为显著。因此,小麦生理型雄性不育花药败育过程中,一方面由于GAPDH基因表达受抑制,使糖酵解受阻导致能量供应不足;另一方面,NFUDP4基因下调表达,可能引起线粒体某一Fe-S 族蛋白装配需要的分子骨架减少而使其数量不足,从而可能引起Fe-S族蛋白参与的生化反应减弱,如呼吸链电子传递受阻引起能量供应不足,与小麦生理型雄性不育具有一定关系。     

小麦细胞质雄性不育与花药组织内源激素的关系

利用间接酶免疫（ＥＬＩＳＡ）检测技术，测定了Ｋ，Ｔ型小麦细胞质雄性不育系及其相应保持系分发育过程中花药组织生长素，细胞分裂素，脱落酸，赤霉素四大类内源激素的动态变化，结果表明，不讼是Ｋ型还是Ｔ型细胞质雄性不育系，在花粉败育过程中与其相应保持系相比在比花组织中均表现为ＩＡＡ，ＩＰＡ，ＧＡ３ＧＡ４含量的下降ＺＲ，ＤＨＺＲ，ＡＢＡ含量的上升，据此认为内源激素含量的变化与小麦雄性不育的发生密切相关。     

水稻雄性不育突变体dtp1的细胞学分析与基因定位

本研究利用⁶⁰Co-γ辐射诱变松香早粳种子获得一个稳定遗传的水稻雄性不育突变体dtp1,为了研究其不育的发生机制并克隆目的基因,对其进行形态学观察、细胞学分析和基因定位。结果表明,dtp1突变体能完成正常的营养生长,但花药瘦小呈浅黄色,属无花粉型雄性不育突变体。石蜡切片的分析结果发现dtp1突变体能进行正常的减数分裂,与野生型(WT)相比,在小孢子发育时期dtp1突变体绒毡层染色较浅、小孢子形状不规则,后期绒毡层异常膨大,小孢子不能形成花粉粒。遗传学分析结果表明dtp1突变体受单隐性核基因控制,通过图位克隆的方法将DTP1基因定位在7号染色体SYrbC7-2680809和SYrbC7-2832575之间,物理距离为151.7 kb,共包含14个开放阅读框。本研究为进一步进行DTP1基因的克隆与功能分析奠定了理论基础。     

籼稻体细胞无性系雄性不育突变体后代遗传及其恢保关系 …

对野败型保持系珍汕９７Ｂ、恢复系ＩＲ２４、ＩＲ２６和泰引１号等４个水稻材料的幼穗在不同的培养基上培养、再生植株及对其后代进行育性和测定鉴定及其它遗传分析,探讨了雄性不育变异株的恢保关系,结果表明：Ｄ ＩＲ２６、泰引１号和珍汕９７Ｂ的Ｒ１、Ｒ２群体中都获得了不同比率的雄性不育变异株。这些不育株的花粉败育可分为无花粉、典败、圆败和染败４种类型。     

太空诱变玉米核雄性不育与植物激素的关系

采用高效液相色谱法(HPLC)分析了太空诱变玉米核不育突变体姊妹交后代可育株和不育株中的细胞分裂素(ZT)、赤霉素(GAs)、生长素(IAA)、脱落酸(ABA)的含量及比值的变化,并通过外施赤霉素试验,调查了外施赤霉素对育性表现的影响。结果表明,外施赤霉素并不能使植株的育性发生改变。苗期可育株与不育株叶片中的内源IAA、ABA含量差异达显著水平;拔节期可育株与不育株叶片中的内源ZT、GAs、IAA和ABA含量差异均达显著或极显著水平;单核小孢子期可育株与不育株雄穗中的IAA、ABA含量差异达极显著水平,而双核花粉期可育株与不育株雄穗中仅有ABA含量差异达极显著水平。其中可育株中ZT、GAs和IAA含量高于不育株,ABA含量低于不育株。太空诱变玉米核不育突变体不属于赤霉素敏感型;不育突变体的发生可能与ABA、IAA的关系更为密切。     

木薯的胚胎学研究 Ⅰ．小孢子的发生和雄配子体的发育

木薯（ＭａｎｉｈｏｔｅｓｃｕｌｅｎｔａＣｒａｎｔｚ）雌雄同株、雄蕊十枚、花药四室。抱原细胞单列．初生造孢细胞不经分裂、直接发育成一纵列的小抱子母细胞。小孢子母细胞减数分裂为同时型，四分体为四面体形。腺质绒毡层。成熟花粉粒二细胞型。萌发孔多个，分散于外壁突起的三角形瘤状物之间，数个瘤状物构成巴豆图案，部分花药发育出现异常。     

冬枣大小孢子发生及雌雄配子体发育

为完善冬枣生殖生物学和枣树遗传改良理论基础,以不同发育时期的冬枣花蕾为材料,采用压片技术和常规石蜡切片技术,对冬枣大小孢子发生及雌雄配子体发育过程进行观察。结果表明,冬枣具五枚花药,花药四室,花药壁由表皮、药室内壁、1~2层中层和腺质型绒毡层组成,花药壁的发育属于基本型。小孢子母细胞胞质分裂为同时型,四分体的排列多数呈四面体型,成熟花粉具3个萌发孔,3沟,为二细胞型花粉。冬枣为2室子房,倒生胚珠,多胚珠,内外双层珠被,厚珠心;大孢子母细胞经减数分裂形成的四分体沿珠心呈直线排列,靠近合点端的大孢子发育为功能大孢子,经连续三次有丝分裂发育为七细胞八核的成熟胚囊,胚囊发育属于蓼型。冬枣雄蕊发育显著早于雌蕊,小孢子发育过程存在不同步和异常现象,花朵开放时雌、雄蕊发育趋于同步,大小孢子的发育进程与花蕾外部形态具有相关性。本研究揭示了冬枣大小孢子发生和雌雄配子体发育过程中的基本现象和规律,为枣胚胎学的进一步研究以及倍性育种提供了重要参考。     

一例特异细胞质雄性不育小麦mtDNA特异片段的克隆和测序

以具有同质同核的二角型小麦花药外露不育系与花药不外露突变不育系为试材,对其mtDNA进行了RAPD分析,筛选出特异片段S32-1582、OPAA16-1753,并进行克隆与测序。结果表明:花药外露型不育系与花药不外露型不育系细胞质内mtDNA存在明显差异,而ctDNA之间不存在差异;二角型花药外露型不育系转化为花药不外露型不育系,很可能是由于mtDNA自发的重排引起的。其差异片段S32-1582、OPAA16-1753序列与核基因组上的序列具有同源性;供试线粒体基因组能够在较短的演化时间内发生变异,从而引起二角型花药外露型不育系向花药不外露型不育系的变异,其特异质核互作可能起重要作用。     

花椰菜温敏雄性不育系GS-19花蕾发育过程中内源激素的动态变化分析

为了探究内源激素在花椰菜温敏雄性不育系GS-19育性调控中的作用,以花椰菜温敏雄性不育系GS-19为材料,采用高效液相色谱法,对花椰菜温敏雄性不育系的不育株和可育株花蕾不同发育时期及叶片中赤霉素(GA)、生长素(IAA)、脱落酸(ABA)及玉米素核苷(ZR)的动态变化进行比较分析。结果表明,花椰菜温敏雄性不育系花蕾和叶片发育过程中,不育株和可育株内源激素GA、IAA、ABA和ZR的变化均存在明显差异。不育株花蕾中的GA和ABA含量总体呈上升趋势,GA含量在造孢时期、四分体时期及花粉成熟期的含量均显著高于可育株,分别为281.54、355.37和350.13μg·g~(-1),比可育株花蕾高45.1%、210.4%和54.5%,而ABA含量只在四分体时期和花粉成熟期显著高于可育株,分别为2.22μg·g~(-1)和2.88μg·g~(-1),比可育株花蕾高82%和35.2%;不育株花蕾中的IAA含量先降后升,在造孢时期和花粉成熟期显著高于可育株,分别为1.97μg·g~(-1)和2.55μg·g~(-1),比可育株花蕾高52.7%和82.1%,但不育株花蕾的ZR含量先升后降,在四分体和花粉成熟期显著高于可育株,分别为320μg·g~(-1)和170μg·g~(-1),比可育株花蕾高580.9%和243.9%。不育株的IAA/ABA呈"V"字型变化,在四分体时期比值最低,而GA/ABA和ZR/ABA呈倒"V"字型的变化,在四分体时期比值最高。叶片中ABA和ZR未检出,GA和IAA含量不育株显著高于可育株。说明内源激素含量升高和多种激素间的平衡关系被打破,比例失调,阻碍了小孢子的正常发育,导致花椰菜温敏雄性不育系GS-19花粉败育。本研究结果对揭示内源激素在雄性败育过程中可能存在的作用机制具有重要意义,为进一步揭示花椰菜温敏雄性不育的遗传机制积累了资料。     

Identification and genetic analysis of two maize CMS-T mutants obtained from out-space-flighted seeds

Male sterility is widely utilized for hybrid seed production. In this study, two new found male sterile mutants SauS4 and SauS5 were obtained from space flighted seeds of maize inbred line RP125. Then, genetic analysis, molecular markers identification, and cytological observation were conducted to confirm their male sterile types. For genetic analysis, the above two male sterile mutants were continuously backcrossed with two maize inbred line 18Hong and RP125, and four stable male sterile lines SauS4(18Hong), SauS5(18Hong), SauS4(RP125), SauS5(RP125) were generated by six-generation backcross. Restoring and maintaining relationship analysis showed that both Hui313 and Zifeng1 didn’t rescue the male sterility SauS4(18Hong) and SauS5(18Hong). Using CMS mitochondria-specific primers for PCR detection suggested that only a 440 bp band unique to CMS-T type was amplified in SauS4(18Hong), SauS5(18Hong), SauS4(RP125), and SauS5(RP125). Sequencing results showed that these bands sequences were identical in DNA level which compared with T-urf13. Cytological observations showed that the main abortion stages of SauS4 and SauS5 were at the middle stage of uninucleate microspores under the two nuclear backgrounds of 18Hong and RP125, exhibiting the characteristics of sporophyte sterility. All the above results pointed out the two male sterile mutants SauS4 and SauS5 belonged to the CMS-T type. Interestingly, some mitochondrial genome difference between SauS4(RP125) and SauS5(RP125) were revealed by AFLP analysis.