小麦BNS雄性不育系及其转换系花药差异蛋白鉴定与分析

BNS是一个新发现的温敏核型小麦雄性不育系, 它有良好的不育性和转换性, 被认为在小麦杂种优势利用上有重要价值。为探讨BNS的不育机制, 以不育系及其转换系的单核早期、单核晚期到二核期花药为材料, 用2-DE和MALDI-TOF-MS方法分离鉴定2个系的差异蛋白。结果发现, 在转换系中, ATP合酶α和β亚基、胞质苹果酸脱氢酶、线粒体醛脱氢酶亚基、Rubisco亚基等呼吸、光合能量代谢蛋白表达丰富, 但在不育系中这些蛋白缺失或下调。在不育系中还分离出山梨醇脱氢酶、组蛋白H2B.2、Harpin诱导子1、延伸因子TU等非小麦正常代谢蛋白。根据这些差异蛋白的功能, 推测ATP合酶α、β亚基蛋白最可能是BNS不育的源头蛋白, 它的表达可能受其上游的温度感应子调控。BNS的温度感应子隐性突变后转录启动温度阈值上调, 在较低温下, α、β亚基基因不表达或表达量小, 导致ATP合酶数量减少, 继而影响ATP合成。ATP数量减少, 使小孢子ATP供应短缺, 进一步影响到小孢子的发育, 使代谢异常, 花粉败育。     

温光敏核不育小麦C412S的育性转换及其APRT基因的表达

以选育的小麦(Triticum aestivum L.)温光敏核不育系C412S为试材,以C412S回交转育时的受体亲本C412为常规品系对照,通过分期播种试验研究了其育性转换特性。用涂抹压片法观察减数分裂和小孢子发育进程,用半定量RT-PCR技术分析不育与可育条件下不同发育时期的幼穗中腺嘌呤磷酸核糖基转移酶基因(APRT)的表达水平。结果表明,通过调整播种期改变雄性发育的温光条件,C412S表现出完全不育—高不育—半不育—正常可育的育性转换特性。C412S花粉败育的高峰在单核小孢子晚期,主要表现圆败型不育。C412S的育性敏感期是从花粉母细胞形成期到成熟花粉期,其中最敏感的时段是花粉母细胞形成期到减数分裂期。与对照相比,C412S的APRT1基因序列有个别碱基变异,但编码氨基酸序列没有变化。在花粉母细胞形成期至单核期,与晚播可育条件相比,早播不育的C412S幼穗中APRT基因转录水平下调,因此认为,其育性转换与幼穗中APRT基因转录水平有一定关系。     

GAPDH基因表达与小麦生理型雄性不育花药败育的关系

为分析三磷酸-甘油醛脱氢酶(GAPDH)基因与小麦(Triticum aestivum)生理型雄性不育花药败育的关系,本研究以新型小麦化学杀雄剂SQ-1作为诱导剂,普通小麦西农1376为材料,构建了西农1376不育和可育等生理系;采用半定量逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)技术分析了不育和可育等生理系不同发育时期花药中GAPDH基因的表达模式.结果表明,该基因在正常小麦花粉发育的单核期、二核期和三核期,表达丰度比较一致,没有明显变化,但在化学杀雄剂SQ-1诱导的生理型雄性不育花药中,不同发育期表达量存在显著差异,单核期表达最弱,二核期最高.与同期正常花药相比,GAPDH基因在生理型雄性不育花药三个发育期均呈下调表达,其中在大量花粉粒败育的单核期,表达量下调最显著,其次为三核期和二核期,证明化学杀雄剂SQ-1对GAPDH基因的表达具有明显抑制作用.因此,化学杀雄剂SQ-1诱导小麦生理型雄性不育形成过程中,可能与GAPDH基因表达减少导致细胞中能量供给不足有一定关系.     

黏类小麦细胞质雄性不育相关基因cMDH的克隆与表达分析

为深入研究黏类小麦雄性不育的分子遗传机制,利用抑制差减杂交技术构建了黏类小麦育性相关基因的二核期SSH文库.经文库筛选后,得到一个在可育文库中表达的与胞质苹果酸脱氢酶基因同源的EST序列.以该EST序列为信息探针,经电子克隆、RT-PCR、PCR克隆与序列分析,获得了小麦胞质苹果酸脱氢酶(cytosolic malate dehydrogenases,cMDH)基因的cDNA与DNA序列,利用荧光定量PCR技术对该基因在不育株和可育株花药中的表达进行了分析,并比较了MDH在小麦不育株和可育株中的活性变化.结果表明,该基因的cDNA序列长1213 bp,编码333个氨基酸;DNA序列长2 908 bp,含有7个外显子和6个内含子;该基因在不育株和可育株花药发育3个时期(单核、二核和三核)的表达均表现为先升后降的模式,而且该基因在不育株花药发育的二核期和三核期的表达相对于可育株被明显抑制;MDH在小麦不育株和可育株中的活性变化趋势与定量结果一致.推测该基因在花粉发育早期表达,它的下调表达可能影响了小麦雄蕊发育过程中的能量供应而导致雄性不育.     

白菜型冬油菜温敏不育系PK3-12S育性转换的差异蛋白质组学分析

为揭示温敏不育系PK3-12S育性转换机制,本研究以白菜型冬油菜温敏不育系PK3-12花药为材料,采用2-DE和LC-MS/MS质谱鉴定等差异蛋白组学方法,分离鉴定了PK3-12在不育/可育条件下花药差异表达蛋白质,并对差异表达蛋白进行了生物信息学分析;进而采用RT-PCR检测了PK3-12在不育/可育条件下花蕾发育进程中差异蛋白编码基因表达量变化。结果表明,高温不育条件下, PK3-12花药形态瘪小,药室有少量败育花粉,育性转换受1对隐性基因控制,表达变化量在2倍以上差异蛋白质点31个,其中增量表达蛋白质点6个,减量表达蛋白质点11个,表达完全抑制蛋白点12个,不育花药特异表达蛋白点2个。质谱鉴定出15个差异蛋白质,参与信号转导通路、二羧基乙醛酸代谢、糖酵解代谢、次生合成代谢、氨基酸生物合成、分支酸生物合成、碳代谢途径等细胞过程。Rubisco亚基连接蛋白编码基因BrrbcL开放读码框(open reading frame, ORF)长度为1095 bp,编码364个氨基酸;与可育花蕾相比,发育进程中不育花蕾BrrbcL基因、膜联蛋白基因(ANN)、BetVI过敏原家族基因(BetVI)表达明显下调,表明上述基因可能参与了温敏不育系PK3-12S育性的转换。     

湖北光周期敏感核不育水稻农垦58s花药中的某些生化代谢特点

湖北光周期敏感核不育水稻农垦58s单核早期的不育花药的线粒体呼吸速率和LOX活性分别较可育株低11.9％和5％,而单核晚期相应较可育株低18.4％和17.3％。花药发育从单核期至三核期,可育花药的AsA和GSH含量增高,而不育花药仅分别相当于可育株的35—55％和22—32％,并有脂质氢氧化物积累。随着花药发育,可育花药的AsA-POD,GR和6-GPDH活性逐有增高,至三核期达到最高。而不育花药,随花粉败育,在单核早期至三核期,AsA-POD,GR和6-GPDH活性逐渐降低,至三核期,其活性分别为可育株的26％,22％和19％,不育花药的ME和MDH活性亦较可育株低。IDH活性在单核晚期为可育株的47—80％。细胞还原势低是不育花药特征之一。低的还原势可能导致活性氧代谢失调和花药不育。     

湖北光周期敏感核不育不稻农垦58s花药中的某些生化代谢特点

湖北光周期敏感核不育水稻农垦５８Ｓ单核早期的不育花药的线粒体呼吸速率和ＬＯＸ活性分别较可育株低１１．９％和５％，而单核晚期相应较可育株低１８．４％和１７．３％。花药发育从单核期至三核期，可育花药的ＡｓＡ和ＧＳＨ含量增高，而不育花药仅分别相当于可育株的３５－５５％和２２－３２％，并有脂质氢氧化物积累，随着花发育，可育药的ＡｓＡ－ＰＯＤ，ＧＲ和６－ＧＰＤＨ活性逐有半高，至三核期达到最高。而不育花药，随     

软枣猕猴桃花药发育过程中主要激素及矿质元素含量特征分析

本试验以软枣猕猴桃雄株可育花药、雌株不育花药为试验材料,采用高效液相色谱以及原子吸收分光光度法,分析花药发育过程中内源激素和矿质营养的变化,以从生理角度进一步揭示软枣猕猴桃雌株小孢子败育与其的联系,并获得了以下试验结果:雌株不育花药IAA(吲哚乙酸)含量显著低于雄株可育花药;可育花药和不育花药ABA(脱落酸)含量随着花粉发育进程,经过四分体和单核期,差异达到显著水平,ABA含量在达到一定值后抑制了花粉发育的进程,导致了雌株花粉不育的发生;单核期不育花药GA3(赤霉素)含量低于可育花粉,而且可育花药ZR(细胞分裂素)含量高于不育花药,且差异显著。低含量的细胞分裂素类抑制了细胞分裂和组织分化,从而导致了雌株小孢子的败育;软枣猕猴桃雄株可育花药和雌株不育花药矿质元素含量在花粉母细胞时期、单核期以及成熟期差异呈显著水平。     

大豆质核互作雄性不育系W931A及其保持系种子和花药的蛋白质组初步研究

目的:对大豆质核互作雄性不育系W 931 A及其同型保持系W 931 B的种子和花药蛋白质组进行比较性研究,探讨大豆质核互作雄性不育发生的机理.方法:本研究采用SDS-PAGE与LC-MS/MS联用方法.结果:发现不育系W 931 A与其保持系W 931 B种子的蛋白质SDS-PAGE电泳图谱基本没有差异带,二胞花粉期花药SDS-PAGE图谱间有3条差异带.结论:雄性不育基因表达具有时空和器官特异性,与育性有关的蛋白主要在花药中表达.对差异表达的蛋白如ADP-葡萄糖焦磷酸化酶、NBS-LRR疾病抵抗蛋白质的同源物、ATP合成酶b亚基、硫氧还蛋白过氧化物酶、类锌指蛋白等进行功能分析,推测不育系W 931 A的雄性不育可能与淀粉合成受抑制,能量代谢紊乱和细胞凋亡有关.     

棉花473A育性表达中花药脱落酸和玉米素＋玉米素核苷含量变化

以棉花核型雄性不育姊妹系４７３Ａ为材料，采用酶联免疫检测（ＥＬＩＳＡ）技术分析４７３Ａ不育株和可育株花药发育过程中花药脱落酸（ＡＢＡ）和玉光大＋玉米素核苷（Ｚ＋ＺＲ）合量变化。在花药发育各个时期，不育株花药ＡＢＡ含量都高于可育株，Ｚ＋ＺＲ含量低于可育株。尤其在减数分裂期，不育株花药ＡＢＡ含量是可育株的７３．１倍，Ｚ＋ＺＲ含量仅为可育株的４２．６％。因此，不育株花药中ＡＢＡ含量与Ｚ＋ＺＲ含量的比值严重失调。表明，４７３Ａ不育株花药败育的关键时期在减数分裂期，花药ＡＢＡ含量和Ｚ＋ＺＲ含量与雄性育性的表达密切相关。     

食荚豌豆雄性不育突变体的遗传研究

对国内首例豌豆雄性不育突变体的不育度、遗传特点及稳定性进行研究。观察发现：在生育前期。不育株外部形态特征与正常株没有明显差异;现蕾后,剥开花蕾可看到不育株的花药呈淡黄色半透明状。而可育株的花药呈橙黄色。用I2-KI染色法镜检花粉的可染性,发现不育株的花药内没有花粉粒,败育彻底,为典型的“无花粉型”雄性不育。用不育株作母本,与同品系的正常可育株进行姊妹交,F1全部可育,F2可育株与不育株的分离比例为3：1。用不育株作母本,其他品系作父本进行测交,同时用其他品系作母本,姊妹交F1作父本进行反交,正反交后代的育性表现一致。F1全部可育。F2可育株与不育株呈3：1分离。结果表明：该雄性不育突变体的不育性是可遗传的,属单隐性基因控制的核不育类型,与细胞质遗传物质无关。在不同年份、不同季节下,不育性状表现稳定。     

水稻三明显性核不育基因的初步鉴定

2001年在福建省尤溪县西城镇凤元村进行两系核不育系育性鉴定时, 在SE21S/Basmati 370组合编号为S221的800多株F₂代分离群体中发现1株与其他不育株的花粉败育形态不同的植株。经测交、回交、姐妹交的后代育性分离调查, 不育株与可育株呈1︰1分离, 以不育株为母本与普通品种配制杂交组合, 其后代育性呈1︰1分离, 可育株后代分离不出不育株, 表明S221不育性受核内1对显性不育基因控制。     

Genetic and cytological analysis of a new spontaneous male sterility in radish (<Emphasis Type="Italic">Raphanus sativus</Emphasis> L.)

A male sterile plant appeared in the radish breeding program at the Hubei Academy of Agricultural Sciences, Hubei, China. In its progeny, a two-type (half of plants male sterile, the other half male fertile) line 01GAB was established. An F₂ population of 260 plants from a cross of male-sterile 01GAB and a male fertile line 9802H segregated for male fertility in a 3:1 ratio indicating that fertility was restored by a single dominant gene, here designated RsMs. A PCR-based DNA marker specific to the male fertility Rfob gene in 9802H was absent in 01GAB. Linkage analysis placed the RsMs locus 10.7 cM away from the Rfo locus. In an F₂ population of hybrids between 01GAB and male fertile 9802B, a co-dominant DNA marker for the RSultr3.2A (a radish sulfate transporter gene) locus was linked to the RsMs locus at 1.5 cM suggesting that fertility restoration in 01GAB was located in the region with known male sterility restorers in radish. However, no maintainer for the 01GAB source of male sterility has been identified so far. Cytological observations have shown that the abnormalities in male sterile anthers first appeared in tapetum at the tetrad stage, followed by a hypertrophy of the tapetal cells at the vacuolate microspore period. These results suggest that male sterility in 01GAB is likely to be genetic in nature, or it may represent a new type of the cytoplasmic male sterility.     

Height,competition and yield potential in winter wheat

Summary A monogenic dominant male sterility is used for hybrid production in autumn and winter cauliflower. The ratio of male sterile plants in the backcross progenies of autumn cauliflower was 1:1 over five years (1987–1991). However, a significant deficit of male sterile plants was observed in the winter type over the same period.The influence of the temperature on the male sterile phenotype was studied within backcross progenies planted inside polythene tunnels. Six classes of phenotype were defined during the flowering period (from May to November). At low temperature, some male sterile plants developed partial to complete male fertility, whereas at high temperature, male fertile plants became male sterile.Segregation among the progenies of self-pollinated unstable male sterile plants did not deviate from the expected 3:1 ratio. Plants homozygous for the male sterility allele have been revealed by test crosses with a male fertile plant.For use in seed production, stable male sterile plants are vegetatively maintained; however, crossing lines isogenic except at the MS locus would allow male sterile plants to be raised from seed.     

水稻新质源(CMS-FA)雄性不育恢复基因的遗传研究

发掘水稻新型雄性不育细胞质源CMS-FA,育成系列优质米不育系和系列新质源恢复系,组配成强优势杂交稻组合的基础上研究新质源雄性不育恢复系的恢复基因遗传。采用新质源(CMS-FA)不育系金农1A与恢复系金恢3号杂交获得杂交F₁代种子,种植F₁代,收获自交F₂代种子。用F₁分别与不育系或保持系回交,获得(不育系//不育系/恢复系和不育系/恢复系//保持系)2个测交群体。同时种植P₁、P₂、F₁、F₂、B₁F₁和B₂F₁等群体,考察花粉染色率、套袋结实率和自然结实率,卡平方测验遗传分离适合度。结果表明,不育系与恢复系杂交F₁代正常可育,育性恢复(可育)基因为显性遗传。F₂代分离出可育︰不育适合3︰1,育性恢复(可育)基因为1对显性基因控制。B₁F₁和B₂F₁代2个测交群体的可育︰不育都适合1︰1分离规律,验证了F₂代育性恢复(可育)单基因的遗传模式。暂时确定新质源(CMS-FA)核质互作三系的基因型为不育系S(SS)、保持系F(SS)和恢复系S(FF)。     

中国首例燕麦雄性不育的发现及遗传鉴定

对1994年发现的我国首例燕麦雄性不育材料进行了特征特性的观察和细胞学鉴定、以及不育性遗传的研究,结果表明:(1)该材料不育度为100%,属“无花粉型”的雄性不育,不育株小抱子败育发生在四分体形成后期到花粉粒形成早期阶段。(2)不育株与不同品种测交的F1代,6个组合表现育性恢复,2个组合出现一些完全不育株;恢复育性的植     

一个与小麦雄性不育育性转换相关的MADS-box转录因子基因

为了揭示YS型小麦温敏雄性不育育性转换的基础, 构建了该类型不育系A3017的不育和可育幼穗正、反杂交的两个SSH-cDNA文库。经文库比较, 在不育文库中筛选出一个与MADS-box基因同源的EST序列(GenBank登录号: 36925702)。以该EST序列的同源性比对和拼接结果为依据, 设计引物对该基因在可育和不育幼穗中的表达进行了RT-PCR分析, 结果表明, 该基因在不育幼穗中表达量较高, 可育幼穗中表达量很低。对不育幼穗中扩增出的cDNA片段进行克隆测序, 获得了666 bp的cDNA序列。序列分析表明, 该片段编码160个氨基酸, 具有MADS-box转录因子的典型结构域K-box, 被定名为TaMS-MADSbox, 与一个小麦MADS box转录因子基因WAG的氨基酸序列的相似性为94%。进一步以3种不同类型的小麦雄性不育系和保持系的幼穗cDNA为材料, 利用半定量RT-PCR对该基因的表达模式分析发现也存在类似差异, 该基因在不育系幼穗中表达量较高, 而保持系幼穗中表达量较低。以上分析表明, 该MADS-box转录因子基因的表达与小麦雄性不育系的育性转化相关, 表达量高时表现雄性不育, 表达量低时表现雄性可育。     

小麦雄性不育育性转换相关基因TaG3BP的克隆与表达分析

为揭示YS型小麦温敏雄性不育的育性转换基础,以该类型不育系A3017不育幼穗和可育幼穗为材料构建正、反杂交SSH-cDNA文库,从可育文库中筛选出一个与G3BP(Ras-GTPase activating protein SH3 domain-binding protein)基因同源的EST序列(GenBank登录号为DY543200)。以该EST序列的同源性比对和拼接结果为依据设计引物,在可育幼穗中扩增出一条1230bp的cDNA序列。该片段含有与G3BP相似的由409个氨基酸组成的结构域,与水稻G3BP的氨基酸序列同源性为79%,被命名为TaG3BP(GenBank登录号为GU475149)。利用Real-time PCR检测TaG3BP基因在YS型小麦温敏雄性不育系花药发育各时期中的表达模式,发现该基因在育性转换的关键时期上调表达,且可育条件下的表达量高于同时期不育条件下的表达量。进一步对TaG3BP在3种不同类型的小麦K型雄性不育材料的不育系及其保持系的幼穗中的表达模式进行半定量RT-PCR分析,结果该基因在保持系幼穗中表达量较高,在不育系中表达量较低。表明该基因可能在其育性转换中具有重要作用。