大白菜玻利玛细胞质雄性不育系92-09A的形态特征及相关基因的克隆与表达模式分析

玻利玛细胞质雄性不育(Pol CMS)是目前很有利用价值的胞质雄性不育源。在前期的研究中,我们利用柯桂兰提供的大白菜Pol CMS不育源为母本,以大白菜骨干亲本92-09为轮回亲本,培育出大白菜Pol CMS不育系92-09A。本研究对大白菜Pol CMS不育系92-09A及其保持系92-09、恢复系早28的形态特征进行观察,并对相应的不育基因Braraorf224及其恢复基因Brara PPR进行了克隆及生物信息学分析。结果表明,大白菜Pol CMS不育系92-09A的花瓣、萼片和雌雄蕊都比保持系92-09小,不能形成有活力的成熟花粉粒;其保持系和杂种F1(不育系92-09A×恢复系早28)均可以产生有活力的花粉粒。大白菜Pol CMS不育基因Braraorf224及恢复基因Brara PPR与甘蓝型油菜的Pol CMS不育基因及恢复基因同源性很高。qRT-PCR结果显示,Brara PPR在恢复系早28和杂种F1中的表达量均明显高于雄性不育系92-09A。本研究可为进一步揭示大白菜Pol CMS雄性不育机理奠定基础。     

水稻不育胞质遗传效应的初步研究——Ⅱ、过氧化物酶同工酶与细胞质效应

本文对籼粳两组异质同核不育系所配组合及其亲本的成熟花药进行了过氧化物酶同工酶分析。结果表明,在酶谱活性上有明显可辨的规律性差异,即不育系>保持系,不育系>恢复系,aF_1>bF_1,rF_1>bF_1,aF_1≈bF_1等。不育胞质对杂种优势的负效应与过氧化物酶的活性有一致趋势;同时说明,在产生CMS的情况下,细胞质积极地参与了基因表达,不育胞质在导入显性恢复基因后,这种基因的恢复作用只在表型上,并不影响细胞质基因的复制和保存。     

棉花细胞质雄性不育与育性恢复的研究与利用

对棉花细胞质雄性不育与育性恢复的研究现状进行了较为全面的综述。介绍了棉花细胞质雄性不育系、恢复系及“三系”杂种棉的选育进展,不育系花药的细胞学及其生理生化特征,细胞质雄性不育产生的分子机理,不育胞质对杂种一代的遗传效应。详细阐明了细胞质雄性不育恢复系的类型,育性恢复的遗传方式,育性恢复基因与育性增强基因之间的关系以及恢复基因的遗传定位。文中对“三系”杂种棉选育进展缓慢的原因进行了剖析,并从利用新的胞质不育类型选育优良不育系,聚合多个恢复基因和育性增强基因选育强恢复系,优化以蜜蜂为媒介的传粉体系等方面,探讨了“三系”杂种棉的发展对策。     

大豆M型质核互作雄性不育恢复基因的遗传研究

用M型质核互作雄性不育系W931A(A)、同型保持系W931B(B)及3个地理来源不同的恢复系WR99032(R1)、WR0088(R2)、WR0108(R3)及其测交后代群体F1(A×B)、F2、BC1a(A×F1)、BC1b(F1×B)、F1a[A×(恢复系×恢复系)F1]、F1b[(恢复系×恢复系)F1×B]作为试验材料,以花粉育性和植株育性指标对不育系的育性恢复特性进行了初步分析.结果表明:大豆M型质核互作雄性不育系属配子体不育,3个不同来源恢复系的育性恢复受一对显性主效恢复基因控制,可能还存在微效修饰基因;3个恢复系的细胞质均为可育细胞质;恢复系R1与R2、R3的恢复基因呈非等位性,恢复系R2与R3的恢复基因呈等位性.     

高粱同核异质与异核异质雄性不育系、保持系花药及雌蕊过氧化物酶同工酶的比较研究

在高粱同核异质雄性不育系（3197A、T×398A）和异核异质雄性不育系（FA）、保持系的花药及雌蕊不同发育时期,共检测出13种正、负极向过氧化物酶同工酶。两种同核异质雄性不育系的过氧化物酶谱型非常接近,因此,这种酶可能是核基因编码的。在3197A、T×398A中检测出2条专一性酶带（A#-8、A#-9）,这两条酶带可能是同核异质雄性不育系的标志酶带。所有三套雄性不育系花粉粒中的过氧化物酶同工酶均多于保持系,这可能是雄性不育细胞质基因对核基因表达的调控作用所造成。细胞质基因与细胞核基因存在着一定的相互关系,雄性不育特性可能是这两种基因共同作用的结果。     

coxⅢ基因转录本的编辑与V型小麦育性恢复的关系

RNA编辑现象普遍存在于高等植物线粒体中,RNA编辑的不充分或偏离与植物细胞质雄性不育具有相关性.以V型小麦的细胞质雄性不育恢复基因的近等基因系为材料,研究了不育系、保持系、恢复系和杂种F1coxⅢ基因转录本编辑位点的差异,发现coxⅢ基因转录本共有14个编辑位点,其中有12个引起了氨基酸种类的变化.通过对不育系、保持系、恢复系和杂种F1线粒体RNA编辑频率的比较,表明在引入恢复基因后,不育胞质中coxⅢ基因转录本的编辑频率明显提高,说明coxⅢ基因转录本的RNA编辑与细胞质雄性不育具有一定相关性.     

F型与其他小麦雄性不育系细胞质类型的分子鉴定

为了鉴定F型与其他小麦雄性不育系细胞质类型之间差异。以F型不育系(FA1-1，FA1-2，FA2-1)、F型保持系、T、K、V型同核异质不育系(A)及其保持系（B）‘冀5418’等为试验材料，用23对叶绿体和21对线粒体SSR分子标记进行聚类分析。结果表明：FA与T、K、V、B型不育系的细胞质分属不同类别。FA与中国春(CS)的细胞质遗传相似系数为1.00，FA与FB细胞质遗传相似系数为1.00，表明其可能为普通小麦细胞质雄性不育系。与经典质核互作雄性不育原理有差异，F型雄性不育系的育性可能由核基因控制。     

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。     

甘蓝型油菜雄性不育新材料RM3231A的遗传研究

以不育系RM3231A与Polima CMS和陕2A CMS的保持系、恢复系和核不育两型系以及116份国内外不同来源的甘蓝型油菜品种（系）的杂交遗传试验结果表明,RM5637A不育系是不同于Polima CMS和陕2A CMS及核不育两型系遗传背景的另一类细胞质雄性不育系。不育性除受胞质不育基因控制外,还受3对独立遗传并具有相同作用的重叠隐性基因控制,恢复源十分广泛,现有甘蓝型油菜中约有73．3％的品种（系)均为其恢复系,有1－3对显性纯合恢复基因共6类19种不同基因型,其中3对显性纯合基因型的约占6．4％,2对显性纯合基因型的约占14．3％,1对显性纯合基因型的约占65．1％。     

植物细胞质雄性不育和育性恢复基因调控机制研究进展

为了了解细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility, CMS)通过影响相关基因导致植株雄性不育,细胞核育性恢复基因如何作用于不育基因并使育性恢复。本文综述了有关细胞质雄性不育的作用机制、作用模型、育性恢复调控机制及恢复基因在转录和翻译水平上起作用的研究。指出了细胞质雄性不育因受到多种因素影响而研究不明确,CMS/Rf作用模型在线粒体上的逆行调节信号不确定的问题,在有些农作物的研究上停止不前的现状。因此,提出了未来可以从机制研究和构建更多不育系研究的建议,有助于加强对细胞质雄性不育及其育性恢复调控机制方面的认识,将更好的指导对CMS/Rf遗传调控机理的研究,使细胞质雄性不育在杂种优势遗传育种中发挥更好的作用。