甘蓝细胞质雄性不育相关基因orf138的分子特性分析

为了研究甘蓝雄性不育机制,根据萝卜CMS相关基因orf138的序列信息,设计特异引物,并在甘蓝不同类型不育系和保持系中鉴定PCR产物的稳定性。随后利用Tail-PCR技术,扩增获得此基因的侧翼序列并进行了生物信息学分析。结果表明在甘蓝不育型材料中,能够稳定扩增出300 bp左右的单一条带,而在其他细胞质不育类型和可育材料中均未扩出条带,经多次验证结果稳定可靠。甘蓝中orf138的上下游侧翼序列有效碱基1789 bp,通过生物信息学分析,获得包括起始密码和终止密码的orf138的完整序列共417 bp。同源性比对结果显示：与甘蓝型油菜﹑白菜和萝卜的orf138片段具有高度保守性。分析侧翼序列表明甘蓝orf138的3’端是由ORF83、trnfM、ORF125等基因片段构成的一个复杂序列。获得了甘蓝OguCMS特异的分子鉴定标记,明确了orf138在甘蓝线粒体中的位置,以上结果为甘蓝雄性不育的进一步研究奠定良好的基础。     

新型不育胞质在栽培稻中的分布与鉴定

为了分析只含有不育基因orf216在栽培稻中的分布,鉴定具有新的细胞质雄性不育胞质类型的种质资源。选取栽培稻824个品系为研究对象,以细胞质雄性不育相关序列HL-Sp1的特异引物进行PCR扩增,初步筛选得到9个候选品系,利用细胞质雄性不育基因orfH79,orf216的特异引物进行PCR扩增完成进一步筛选,并用Southern杂交验证。结果表明,最终筛选出IR72892,IR43,IR735463个只含有不育基因orf216不含orfH79的新型细胞质雄性不育胞质类型的品系。通过分子标记辅助选择,已成功的从824个栽培稻种中筛选到新的具有细胞质雄性不育胞质类型的新品系,为后续不育系的培育和相关理论研究奠定基础。     

一种紫色大白菜细胞质不育系的分子鉴定

为了获得紫色大白菜细胞质不育系的特异序列,鉴定该不育系所属的不育类型,应用设计的 orf138上、下游引物PCR扩增6份材料:紫色大白菜CMS不育系,保持系07-721,杂交F1,3个回交BC1单株BC1-1、BC1-2和BC1-3.对获得的差异片段进行克隆、测序,同源性比较.结果表明,在紫色大白菜CMS不育系、杂交F1、3个回交BC1单株上均扩增到309 bp的特异产物,而保持系07-721没有扩增产物.测序和同源性比对结果表明,紫色大白菜CMS的orf138与萝卜Ogura不育系的orf138、芸薹属作物与萝卜Ogu CMS体细胞杂种的orf138同源性均达到99%,E值为2e-155.证明了紫色大白菜CMS不育系为一种改良的Ogura萝卜细胞质不育系,同时初步探讨了该不育系和紫色基因的应用前景.     

大白菜细胞质雄性不育的分子鉴定及序列分析

为了获得3种大白菜细胞质雄性不育系Ogu CMS,Pol CMS,CMS96和保持系间的多态性以及定位大白菜CMS96不育系所属的不育类型,利用设计的atp6,orf222单一和混合引物PCR扩增3组11份同核异质大白菜细胞质雄性不育系和保持系mtDNA。结果表明,atp6引物在大白菜Ogu CMS不育系扩增的200 bp片段为其特异带;orf222引物仅在大白菜Pol CMS和CMS96不育系有扩增产物,但二者有3点完全不同:大白菜Pol CMS不育系扩增产物为675bp,CMS96不育系扩增产物为669 bp,二者相差6个核苷酸,后者定名为大白菜CMS96-orf222。大白菜CMS96-orf222与甘蓝型油菜Nap CMS的nad5c基因和Nap-orf222基因同源性均为99%,E值为0.0;大白菜Pol CMS的675 bp序列具有ORF224开放阅读框,没有保守结构域,而大白菜CMS96的669 bp序列具有ORF222开放阅读框和保守结构域YMF19。另外,atp6和orf222混合引物多重PCR扩增产物存在明显多态性:800 bp为大白菜保持系的差异带型;2 300 bp和1 500 bp为大白菜Pol CMS不育系特异带型;200 bp为大白菜Ogu CMS不育系特异带型;690 bp为大白菜CMS96不育系特异带型。该方法仅用一次PCR反应快速地将3种大白菜细胞质雄性不育系和保持系一次性全部区分开,为大白菜分子育种和常规育种更好地相结合提供了简单、快速、准确和重复性好的方法和手段。     

甜椒胞质雄性不育恢复系SRAP及SCAR标记

以甜椒胞质雄性不育恢复系5-2R1和相应的保持系5-2为试材,利用SRAP分子标记技术筛选与甜椒恢复基因相关的分子标记。128对SRAP引物共扩增获得了3796条从100bp至800bp大小不同的条带,平均每对引物组合可扩增出30条清晰的条带,检测到4个多态性位点,其中恢复系材料仅有1个。对该特异片段进行回收、克隆和测序,结果表明该片段全长为259bp。经数据库比对分析表明,该片段与线粒体中的NADH脱氢酶第5亚基(GenBank:EF151914.1)具有81%的同源性;同时,该片段与辣椒BAC克隆PEPBAC 158K24(GenBank:FJ597540.1)的部分序列高度同源。根据序列特点设计特异SCAR引物,对恢复系和保持系进行扩增验证,仅在恢复系中扩增出目的条带,表明已成功地将此SRAP标记转化为简单、稳定的SCAR标记。我们推测本研究获得的SCAR标记可能与胞质雄性不育恢复性状连锁。     

大白菜CMS96细胞质雄性不育分子特性研究

大白菜CMS96细胞质不育系是由大白菜株系与甘蓝型油菜细胞质不育源杂交、多代回交后获得的。该不育系生长势旺、不育性稳定,不育度和不育株率均为100%,蜜腺正常,在大白菜杂种一代生产中具有广阔的应用前景。为了定位大白菜CMS96细胞质不育所属的类型和获得其不育有关的特异序列,依据atp9、coxI、orf138和orf224保守序列设计4对引物,对3组11份大白菜材料线粒体DNA进行PCR扩增,每组材料内包含同核异质PolCMS、OguCMS、CMS96三种大白菜不育系和一种共用保持系。结果表明,atp9和coxI引物在所有材料中均有扩增产物,供试材料间没有差异;而orf138和orf224引物扩增产物存在差异。orf138引物仅在全部OguCMS和CMS96不育系中扩增出309bp特异带,而保持系和PolCMS不育系没有扩增产物;orf224引物仅在所有PolCMS中扩增出689bp特异带,而保持系、OguCMS和CMS96不育系没有扩增产物。同时,对保持系和不育系花组织mRNA进行RT-PCR分析,进一步验证了orf138和orf224引物扩增产物的特异性和一致性。同源性分析结果表明,利用orf138引物所获得的309bp大白菜mtDNA特异片段均与萝卜OguCMS、甘蓝型油菜OguCMS萝卜体细胞杂种所具有的Oguorf138高度同源,二者有172个核苷酸完全相同,有58个氨基酸完全相同;orf224引物所获得的689bp大白菜mtDNA特异片段与甘蓝型油菜的Polorf224高度同源,二者有677个核苷酸完全相同,有225个氨基酸完全相同,同源性均达到100%。初步认为大白菜OguCMS和CMS96不育系具有相似性,OguCMS萝卜所具有的orf138是导致二者不育的原因;Pol甘蓝型油菜所具有的Polorf224是导致大白菜PolCMS不育的原因。     

结球甘蓝细胞质雄性不育(CMS)类型的分子鉴定

本研究以高代回交转育获得的6个不育率和不育度均达100%且遗传稳定的结球甘蓝胞质雄性不育系为材料,通过对orf138与orf222基因的特异扩增发现,所鉴定的24个株系64个单株结球甘蓝CMS植株中59个单株既含有orf138基因,也有orf222基因.两种基因共存的结果暗示,该类CMS可能是ogura和nap两种类型的杂合体.进一步的序列分析结果表明,6个结球甘蓝CMS中所扩增获得的orf138基因与来自萝卜CMS的orf138基因序列完全相同;而除Bo134-2 CMS的orf222基因与甘蓝型油菜CMS orf222基因相比对有2个核苷酸差异外,其余5个CMS的orf222基因与甘蓝型油菜nap CMS orf222基因的相似性均为100%.其中,Bo134-2 CMS的orf222基因第191 bp的变异导致第64位氨基酸由精氨酸(R)突变成了赖氨酸(K).     

油菜野芥NSa细胞质雄性不育系的特异性分子鉴定

常规细胞质类型鉴定方法花费时间长、工作量大、鉴定效率低、应用性较差。基于基因组重复序列的PCR技术(rep-PCR)在重复序列丰富的线粒体和原核生物的基因组鉴定中效果较好, 本研究对8份油菜资源的细胞质进行分子鉴定,结果表明rep-PCR可以明确区分甘蓝型油菜中常见的6种雄性不育细胞质。同时对甘蓝型油菜和野芥(Sinapis arvensis)体细胞杂交创建的、育性较为稳定的NSa野芥雄性不育胞质进行了分子特异性鉴定,获得了两条NSa不育胞质的特征DNA条带。但波里马和萝卜质不育细胞质的特异性引物在NSa中不能扩增出特异性片段,说明NSa不属于这两种细胞质类型。本研究结果为该不育胞质系统的利用和知识产权保护提供了理论依据和技术支撑。     

两个萝卜雄性不育材料胞质的细胞学与分子鉴定

本研究以晚抽薹萝卜雄性不育系及其相应保持系为试材,石蜡切片法显微观察小孢子发生的细胞学结果表明:不育系NAURWA01、NAURWA13败育方式相似,在四分体之前的小孢子与保持系没有明显差别;单核小孢子早期绒毡层出现小液泡,逐渐汇集成大液泡,外粉壁变薄,绒毡层径向伸长异常膨大,挤压小孢子,细胞质紧缩,绒毡层延迟解体,不能为核有丝分裂提供能量,致使小孢子败育,最后一同降解.利用2对特异引物扩增Ogura相关基因,在不育系NAURWA01、NAURWA13中扩增出与Ogura相关基因分子量相同的特异条带,而在保持系没有任何条带出现.对特异条带回收克隆测序发现与orf138同源性很高,但是在编码区有3个碱基的差异.推测两个萝卜不育系属于Ogura CMS的变异类型.     

含不同地区野生稻胞质的水稻雄性不育材料线粒体SSR标记分析

胞质雄性不育(CMS)基因的发现以及三系配套技术的成功使作物杂种优势得以广泛应用,目前不育胞质类型的单一在一定程度上限制了水稻杂种优势的利用。为了发掘新的不育胞质类型,本研究利用34个线粒体SSR标记对本课题组选育的19份胞质来源于不同地区普通野生稻的水稻CMS材料进行了遗传多样性分析,并以野败型的天丰A、红莲型的粤泰A、冈型的G46A和D型的D62A作为对照材料。结果显示,针对线粒体基因组,检测到的变异数范围1~5,Simpson多样性指数(Hi)范围0.15~0.58,平均遗传多样性指数0.079;在全基因组中检测到的等位变异数范围1~4,Simpson多样性指数(Hi)范围0.16~0.70,平均遗传多样性指数0.087。两种分析结果表现出较好的一致性:A37、A39和A3这三份不育材料分别在两个聚类结果中单独聚为一类,与其它不育材料(包括4份典型的不育系对照)遗传距离都较远,遗传差异最大,因此,推测这3份材料可能为新的不育胞质类型。同时,线粒体SSR标记R34可将这23份不育材料明显区分开来,对扩增片段测序对比发现R34扩增的片段与不育基因orf224有很高的同源性,因此,R34标记可作为鉴别胞质类型的分子标记。     

大白菜CMS96细胞质雄性不育系的特点分析

为了筛选和利用大白菜细胞质雄性不育系,对大白菜的3种细胞质雄性不育系：CMS96细胞质雄性不育系、波里马细胞质雄性不育系(Pol-CMS)和萝卜细胞质雄性不育系(Ogu-CMS)及其相应的保持系进行了主要植物学性状的比较研究。结果表明：Ogu-CMS存在多代转育后植株长势退化、杂交优势差,Pol-CMS存在育性受环境条件影响等缺点,而CMS96细胞质雄性不育系则克服了二者的缺点。另外,CMS96细胞质雄性不育系早期的晚抽薹性比保持系强、杂交种子的产量比保持系杂交种子产量高。CMS96细胞质雄性不育系不仅不育性稳定,多代回交不退化,而且杂交优势强,繁种产量高,表现出了广阔的育种应用前景。     

大白菜转育新型甘蓝型油菜细胞质雄性不育系的研究

用26份不同大白菜株系与甘蓝型油菜细胞质雄性不育材料CMS96进行多代回交转育，成功地转育出5份不同类型的大白菜细胞质雄性不育系（包括桔红心和黄心大白菜株系）。鉴定结果表明，这些不育系材料不育性稳定，不育度100％，不育率100％，蜜腺正常，花药白色退化，植株整齐一致，生长旺盛，是新型的优良大白菜细胞质雄性不育系材料。用其配制的杂交组合，杂种优势明显。     

与大白菜细胞质不育相关RAPD特征片段的克隆和序列分析

为了研究和获得大白菜细胞质不育系和保持系线粒体DNA的多态性,选用153个RAPD随机引物,对3套材料,每套中包含不同来源、同核异质的大白菜细胞质不育系（Pol-CMS、Ogu-CMS和CMS96）和保持系线粒体DNA进行RAPD分析。结果表明,有4个RAPD随机引物可以在全部Ogu-CMS和CMS96不育系中扩增出特异带,有1个随机引物仅在所有Ogu-CMS不育系中扩增出特异带;同时将OPAH16随机引物扩增的与不育相关的特异带进行了克隆和测序。结果表明,所获得的特异片段均与拟南芥和甘蓝型油菜的线粒体基因组序列部分同源,但与已发表的不育基因序列没有同源性。由这5个序列推导出的蛋白质与拟南芥中的一种未知功能蛋白AtMg00760（ORF109b）具有部分同源性。这5个序列的可能功能正在验证中。     

大白菜线粒体DNA提取及细胞质雄性不育系RAPD分析

提取高质量线粒体DNA(mtDNA)是研究大白菜细胞质雄性不育系不育分子特性的前提。以大白菜绿色叶片为试验材料,应用一种省时、简便、操作步骤少的方法,快速获得3组11份大白菜的mtDNA(包括保持系、Ogu CMS、Pol CMS和CMS96细胞质雄性不育系)。试验中不需要加入DNase I酶消化核DNA,提取的mtDNA质量较好;同时,采用RAPD技术,对11份大白菜mtDNA进行多态性分析,获得了与大白菜Ogu CMS和CMS96不育系相关的差异片段10条,与大白菜Ogu CMS不育系相关的差异片段3条。初步证实:大白菜CMS96和大白菜Ogu CMS不育系既有相似性又存在差异性。     

小麦T、 K、 V型胞质不育系和杂种mtDNA的RAPD分析及育性相关片段的克隆

用RAPD技术对细胞质分别来源于粘果山羊草（Ae.kotschyi）、偏凸山羊草（Ae.ventricosa）、提莫菲维小麦（T.timopheevii）的三种普通小麦雄性不育系--K型、V型、T型及相应的保持系、恢复系以及杂种F1代的线粒体DNA（mtDNA）进行了比较分析。结果如下：（1）发现在mtDNA组织结构上K型、V型、T型不育系之间以及与保持系之间均     

甘蓝型油菜胞质雄性不育系22A的遗传研究

甘蓝型双低油菜CMS22A是河南省农科院棉油所利用384A中的雄性不育源、采用单株成对连续回交的方法育成的新型双低油菜细胞质雄性不育系。其突出表现为雄性不育彻底且遗传稳定,配合力高,抗病抗倒,品质优良。对CMS22A育性遗传规律研究表明,该不育系属典型的败药型雄性不育系,其雄性不育的遗传受不育细胞质(S)和一对隐性核不育主效基因(rr)的共同控制,属孢子体不育,基因型为S(rr)。