萝卜细胞质雄性不育的分子鉴定及orf138/orfB基因序列差异性分析

【目的】本研究旨在了解萝卜雄性不育细胞质的分子特征。【方法】以8份萝卜细胞质雄性不育系及其保持系、5份不育材料及6个萝卜品种为试材,利用线粒体基因orf138及orf B为分子标记,设计特异引物对材料进行扩增,并对扩增产物进行测序分析。【结果】8份萝卜细胞质雄性不育系、5份不育材料及5个萝卜品种检测到含有orf138特异片段,为Ogura胞质类型,不育系相应保持系则未检测到特异片段;对扩增产物测序发现所有Ogura胞质材料可分为2种类型,Type A和Type H;27份材料orf B特异扩增后,其产物按编码区核苷酸序列的差异可分为2个类型,Ogura胞质中序列一致,普通胞质中序列一致。【结论】由此可见,orf138与orf B基因在Ogura胞质与普遍胞质间均差异明显,可利用orf138的有无及orf B基因的核苷酸序列差异进行胞质类型鉴定。     

甘蓝细胞质雄性不育类型的分子鉴定

为鉴定几种来源不同的甘蓝细胞质雄性不育材料的类型,获得与其不育性状相关的特异序列,基于同源序列的候选基因法,通过检索NCBI核苷酸及蛋白质数据库获得orf138和orf224开放阅读框序列,依据其保守序列设计2对引物,对甘蓝的5个不育系及其保持系进行PCR扩增.orf138引物在5个甘蓝雄性不育系中均扩增出749 bp的片段,同源性比对发现这5个不育材料的特异片段与萝卜 Ogu CMS所具有的 Ogu orf138基因同源度达100%,表明这几个来源不同的甘蓝细胞质不育材料同属萝卜细胞质不育类型.     

白菜细胞质雄性不育的恢保关系与分子鉴定

【目的】明确白菜细胞质雄性不育类型、恢保关系及其多样性。【方法】采用遗传学方法和已报道的5个不育细胞质orf138、orf222、orf224、orf263和orf288的特异引物的分子鉴定方法,对8种大白菜雄性不育材料(CMS3411-7、CMS7311、00S54-m-1、00S54-m-2、12XC4、00S11-1、00S11-3和00S11-8)进行鉴定。【结果】恢保关系分析表明,Pol CMS的恢复系和保持系对于Ogu类型(12XC4)及Ogu和Nap综合类型(00S54-m-1、00S54-m-2、00S11-1、00S11-3和00S11-8)雄性不育(简称Ogu-Nap CMS)均表现为保持系。分子鉴定表明,8份白菜雄性不育材料中有2份的细胞质属于Pol型甘蓝型油菜不育类型,1份属于Ogu型萝卜不育类型,5份材料的细胞质为Ogu-Nap CMS不育胞质综合类型,没有芥菜不育细胞质。细胞质多样性分析结果表明,5份Ogu-Nap型甘蓝型不育胞质综合类型的细胞质雄性不育材料中,1份材料(00S54-m-1)在BnTR4位点存在变异。【结论】明确了白菜细胞质雄性不育类型、恢保关系及其细胞质多样性。     

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。     

菜薹细胞质雄性不育相关基因orf224的克隆

利用分子标记技术克隆菜薹雄性不育基因,为利用菜薹不育性提供依据.采用间源序列的候选基因法,通过检索NCBI核酸数据库,获得细胞质雄性不育(CMS)相关的基因或开放读码框序列.根据保守区设计1对特异引物.对不育系和保持系的基因组DNA进行PCR扩增.结果表明:特异引物在不育系中扩增出1条675 bp的片段.序列分析表明该片段与Pol型胞质不育orf224基因同源性为100%.CMS特异扩增结果证明试验所用的菜薹其不育类型为胞质Pol型.     

基于转录组测序对紫花苜蓿细胞质雄性不育系相关代谢通路的鉴定

【目的】研究紫花苜蓿(Medicago sative L.)细胞质雄性不育(CMS)的机理,为紫花苜蓿利用不育系的育种工作提供理论基础。【方法】本研究以紫花苜蓿细胞质雄性不育系MSGN1A及其保持系MSGN1B为材料,进行转录组测序(RNA-Seq)以及基因功能注释,筛选与不育系机理相关的差异表达基因及代谢通路。【结果】Illumina测序共得到紫花苜蓿95 679条功能基因,经过差异表达分析筛选出187个显著差异表达的基因(DEGs),其中包括18个上调基因,169个下调基因。采用GO、KEGG、COG注释库分别对187个DEGs进行功能注释,其主要涉及催化活性、代谢活动、信号传导机制、合成、膜功能、碳水化合物运输和代谢、能量代谢等相关通路。【结论】筛选出与紫花苜蓿细胞质雄性不育性相关的代谢通路,初步探讨了紫花苜蓿细胞质雄性不育系的分子机理。     

甘蓝型油菜Polima和Shan 2A CMS的orf224基因的序列分析

【目的】油菜Polima CMS的线粒体基因组中含有orf224的4.5kb的区段是与细胞质雄性不育相关的，验证Shan2A CMS与Polima CMS在orf224的差异性。【方法】根据orf224设计5′端和3′端的1对特异引物，对Polima CMS和Shan2A CMS的线粒体基因组进行PCR扩增，在Shan2A中得到与orf224同源的DNA片段，对其测序分析。【结果】两序列均由675个碱基组成，核苷酸同源性为99.3％。【结论】证实Shan2A CMS与Polima CMS的orf224基因上存在差异，不能简单的从两者具有共同的恢保关系上说明Shan2A CMS就是已知的Polima CMS。     

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。     

研究解析油菜新型雄性不育系的败育机制

正中国农业科学院油料作物研究所油料作物逆境生物学和抗性改良团队鉴定了一个新的异源细胞质雄性不育基因orf346,并解析了该基因调控花粉败育分子机制,对阐明十字花科细胞质雄性不育分子机理和促进油菜野芥不育系统的育种应用具有重要意义。相关研究成果发表在《作物杂志(The Crop Journal)》上。     

辣椒不育系和保持系线粒体差异基因获得及SNP分析

通过对辣椒细胞质雄性不育(CMS)系及其相应保持系育性相关基因的分析,检寻SNP位点,旨在探索其与辣椒细胞质雄性不育性的关系。以高盐-蛋白酶K法提取线粒体DNA,采用AFLP技术分析了辣椒不育系和保持系的mtDNA的差异,从128对引物扩增产物中发现了不育系和保持系的差异片段,经回收、克隆获得不育系特异片段CanLE长度140 bp,保持系特异片段CanLB长度126 bp。利用Blast对其进行序列比对分析,其中CanLE与细胞色素P450家族蛋白同源,CanLB和赖氨酰-tRNA合成酶同源。进一步分别克隆并获得了不育系和保持系辣椒细胞色素P450全长,序列分析发现,两者存在单核苷酸多态性(SNP),其中5个碱基差异,3个为同义突变,2个氨基酸发生改变。