系列水性环境体系中玉米离体花粉的活力解析

为了解决玉米离体花粉在水性环境中迅速胀破死亡的问题,研究设计了包括磷酸盐缓冲液(PBS)与3种保护液体系(PSS1,PSS2,PSS3)的系列水性环境,将定量提取的自交系成熟玉米花粉分别浸没在上述水性环境中进行常温处理,经TTC染色后解析受处理花粉的存活率,使用光学显微镜观察受处理玉米花粉的存活状态,最终确定保持受处理花粉活力的最优PSS。结果显示,各水性环境体系保持受处理玉米花粉活力的能力大小顺序为PSS1PSS2PSS3PBS;与PBS相比,PSS3对受处理花粉存活率的提高不显著,而PSS1可显著提高受处理花粉的存活率。结果表明,玉米离体花粉的活力在水性环境中显著降低、损伤严重,PSS中的二甲基亚砜、甘油、乙二醇、蔗糖对受处理玉米花粉有不同的保护效果,经PSS1处理后保持活力的玉米花粉具备正常的受精结籽能力。研究可为水性环境下玉米离体花粉生殖细胞化学诱变处理技术的开发奠定基础。     

不同N-甲基-N-亚硝基脲处理下高粱离体花粉的活力解析

为了确立高粱离体花粉在N-甲基-N-亚硝基脲(MNU)的常温处理下维持较高活力的适宜条件,通过TTC染色法研究了MNU浓度、处理时间、磷酸盐浓度与p H值对离体花粉活力的影响。结果表明,处理后花粉的存活率与MNU浓度、处理时间呈负相关,随磷酸盐浓度、p H值的增大呈先升高后降低的变化规律;各诱变因素对处理后花粉存活率影响的大小顺序为MNU浓度处理时间磷酸盐浓度pH。当MNU浓度为0.5 mmol/L、处理时间为40 min、磷酸盐浓度为10 mmol/L、p H值为4.8时,受处理花粉的存活率达到约40.0%的最高值。研究结果对于基因水平上高粱种质的创新具有重要意义。     

水稻GPH3突变体胚乳贮藏蛋白质蓄积状态的解析

在野生型水稻胚乳细胞中,醇溶蛋白与谷蛋白在内质网(ER)中被合成后、最终分别蓄积成内质网衍生型蛋白体(PBⅠ)与液泡型蛋白体(PBⅡ)。已有报道显示,导致57 ku谷蛋白前体高量蓄积、成熟谷蛋白显著减少的57H变异被表明是调控贮藏蛋白质翻译后蓄积的基因突变。山西大学生命科学学院种质资源遗传实验室已报道了3个成熟谷蛋白未减少的新型57H突变体(GPH系列)。为了阐明新型57H突变对贮藏蛋白生成的影响,研究解析了GPH3胚乳贮藏蛋白质的亚细胞蓄积状态。基于电子染色的电显观察显示了GPH3突变体胚乳细胞中内质网衍生的复合蛋白体结构的存在,免疫标记的电显观察指出,GPH3中复合蛋白体结构由醇溶蛋白颗粒及其表面包被的谷蛋白前体颗粒组成。这些结果说明,GPH3突变可能与贮藏蛋白的合成有关,并影响其蓄积状态。     

玉米自交系醇溶蛋白性状与农艺性状的关联性分析

玉米醇溶蛋白由27 k D的γ,21~27 k D的α,17~18 k D的β和10~14.4 k D的δ组分组成。研究对包括4份醇溶蛋白突变体(γz-Lack,α0z-SE,βz-HW,δz-Lack)的普通玉米自交系的农艺性状与醇溶蛋白性状的关联性进行了比较分析。结果表明,玉米自交系间的单株粒质量、株高、穗位高有着明显的多样性,胚乳性状呈现较大的差异;果穗性状与单株粒质量有较大的关联性;γz-Lack在株高和穗位高上有极显著差异,α0z-SE在穗位高、穗长上有极显著差异,βz-HW在穗长、穗行数、行粒数、单株粒质量上有极显著差异,δz-Lack在穗长和穗行数上呈现显著差异。研究结果可为玉米自交系醇溶蛋白性状与农艺性状在遗传方面的相关性研究提供借鉴,对玉米产量与蛋白质营养品质的双重育种目标的达成具有重要意义。     

玉米胚乳中最大量蛋白体的提纯与体外消化

为了揭示玉米（Zea mays L.）种质资源醇溶蛋白营养价值的多样性,本研究优化了具有野生型醇溶蛋白性状的玉米自交系PC130胚乳中蛋白体（PBs）的提纯与体外消化环节,结果显示,基于优化后提纯方法的PBs提纯量比已报道方法的获得量提高了50倍以上;通过分析相关因素对最大量PBs提纯物消化的影响,确定0.5mg/mL胃蛋白酶用量与75min处理时间为胚乳PBs的最活跃体外消化条件。     

系列玉米雄穗突变系的创制

通过对野生型玉米自交系(A378)离体花粉生殖细胞N-甲基-N亚硝基脲处理所得M1～M2群体的雄穗性状的筛查,创制出3种类型的玉米雄穗突变系。结果显示,与A378相比,第1类型雄穗突变系具有无分枝、主轴发育不良、无花粉的性状;第2类型雄穗突变系显示主轴退化、主轴与分枝上部分小穗雌化的性状;第3类型雄穗突变系具有正常发育的主轴与短小簇生的分枝。这些雄穗突变性状在M2群体中均出现表型分离现象。其中,1份雄穗雌化突变系具有显性性状,别的突变系均具有隐性性状。这些玉米突变系有望用于玉米雄性生殖器官发育与性状表达遗传机制的研究。     

新型水稻57H突变体的发掘与表征

在正常型水稻的发育种子中,谷蛋白与醇溶蛋白在胚乳细胞内质网被合成后,作为主要储藏蛋白质分别被蓄积成液泡型蛋白体与内质网衍生型蛋白体。一些57H变异导致57 kD谷蛋白前体高量增加与成熟型谷蛋白显著减少,是关于水稻储藏蛋白蓄积的基因突变。本研究采用SDS-PAGE技术,从水稻种质资源中,发现并获得2个57H突变体。种子全蛋白的SDS-PAGE分析显示, 这2个突变体兼具57 kD多肽链大量增加与13 kD多肽链缺失的性状,但并没有成熟型谷蛋白等其它储藏蛋白性状的变化;谷蛋白电泳与免疫印染分析显示它们中高量增加的多肽链是57 kD谷蛋白前体;醇溶蛋白电泳分析显示它们中缺失的多肽链是13 kD醇溶蛋白。这些结果表明所得的2份突变体具有与已报道57H突变体不同的性状。它们可能含有关于储藏蛋白质合成表达的未知遗传信息,是全面阐明储藏蛋白合成蓄积遗传调控机制的有用素材。     

国内外高粱种质资源形态性状与农艺性状的多样性分析

目前,我国收集保存了大量的高粱种质资源,但与玉米、水稻和棉花等相比,高粱在遗传研究方面还有很大欠缺,应该对高粱资源的多样性进行深层次研究,以满足高粱育种方向的需要。以来源于中国和美国等国家共207份高粱种质资源为材料,对其主要农艺性状和形态性状进行遗传研究,分析其遗传多样性,为高粱种质资源的合理利用和遗传育种工作提供参考依据。结果表明,千粒质量等农艺性状平均遗传多样性指数为1.898 7,穗形等形态性状平均遗传多样性指数为0.805 1,农艺性状的遗传多样性明显高于形态性状。相关性分析结果表明,千粒质量与株高呈正相关,与穗长、穗宽呈负相关,在选育工作中应尽量选择株高较高、穗长和穗宽都较小的品种。     

玉米种质资源醇溶蛋白的遗传多样性分析

随着分子生物学的发展,蛋白质电泳图谱技术已成为生物多样性研究和材料鉴别的重要手段。本实验对现有的150份特种玉米种质资源,利用SDS-PAGE电泳技术,获得玉米醇溶蛋白的不同电泳谱带（γ、αl、α2、β醇溶谷蛋白组分）,主要表现在三个方面：（1）分子量的高低不同,电泳条带数目不同及相对表达量不同;（2）利用等电聚焦（IEF）电泳法分析了材料间分子量相近而等电点不同的蛋白质组分,共检测到材料内和材料间13条不同的差异带和特殊带;（3）对其电泳谱带进行聚类分析,将全部供试材料分为6大类,获得了多样的玉米醇溶谷蛋白资源,解析了玉米种质资源种子醇溶谷蛋白的表型特征,揭示了其生化性状的多样性。