小麦TaBG的克隆及其在花药开裂中的潜在功能

【目的】β-葡萄糖苷酶（4-β-D-glueosidase,BG）是一种水解酶,可以从糖聚合物或寡聚糖中水解糖苷键释放出非还原性糖基,对控制花药开裂具有重要作用。小麦光温敏雄性不育系BS366在不育环境下花药不开裂,在可育环境下花药开裂或不完全开裂。从BS366中克隆TaBG,分析其在花药开裂中的潜在功能,为进一步解析小麦光温敏雄性不育系花药开裂异常的分子机理提供理论基础。【方法】以不育系BS366花药的cDNA为模板,克隆TaBG;利用生物信息学软件对TaBG及其蛋白结构进行预测,构建系统进化树、预测互作蛋白并对TaBG进行上游启动子元件以及互作miRNA预测;构建TaBG-16318hGFP载体,观察其在小麦原生质体中的亚细胞定位;使用实时荧光定量PCR（qPCR）方法测定TaBG在不育环境、可育环境下不同发育时期花药中的表达量,以及MeJA处理下TaBG及与其互作的tae-miR395a在花药和颖壳中的表达模式。【结果】TaBG属于糖基水解酶超家族基因,全长为1 473 bp,编码490个氨基酸,蛋白理论等电点为8.12,属于不稳定的亲水性蛋白。通过miRNA互作预测,发现TaBG可能受miR169、miR395a等抗逆性相关的miRNA调控。通过蛋白互作预测,发现TaBG可能与氧化还原酶（glucose-methanol-choline oxidoreductase,GMC）、内切葡聚糖酶（endoglucanase,EG）等蛋白互作。TaBG定位于小麦原生质体的液泡中。qPCR结果表明,TaBG在花药发育双室期（stage13)、花药开裂时期（stage14）和衰退期（stage15）中的表达量呈现先升高后下降的趋势。在花药开裂时期表达量最高,并且在不开裂花药中的表达量是正常开裂花药的2.8倍。经MeJA处理后,花药和颖壳中的TaBG均呈下调表达,tae-miR395a表达模式与其相反。【结论】TaBG可能受miR169、miR395a等抗逆相关miRNA的调控,参与花药开裂调控。由于TaBG表达量的升高,增加了不育环境下花药中可溶性糖的含量,进而增加花药中的渗透势,从而减缓花药开裂时的脱水活动,导致花药不开裂。     

小麦TaPIP1基因克隆及其在花药开裂中潜在功能分析

二系杂交小麦育种是小麦产量提高的重要途径之一。光温敏雄性不育小麦生殖生长过程中花药的发育及开裂情况直接影响杂交小麦的制种效率和产量。植物花药的开裂与脱水活动紧密相关。水通道蛋白(aquaporins,AQPs)是高效转运水分及特异小分子的膜内在蛋白,其中质膜内在蛋白(plasma membrane intrinsic proteins,PIPs)在水分的吸收与外排中发挥着重要作用。为进一步了解水通道蛋白在小麦光温敏核雄性不育系花药开裂中的作用提供理论基础。本研究以不育系BS366花药的cDNA为模板,克隆获得了TaPIP1基因。利用生物信息学软件对TaPIP1进行分析,该基因包含一个879 bp的开放阅读框,编码292个氨基酸。TaPIP1的启动子区存在赤霉素、脱落酸、茉莉酸和光等响应元件。TaPIP1属于MIP超家族,具有典型的NPA保守结构域,亚细胞定位于细胞质膜与核膜上。miRNA互作预测发现TaPIP1受tae-miR1131与tae-miR408的剪切抑制,表明TaPIP1可能和与植物的抗氧化能力相关。通过蛋白互作预测及qPCR实验,表明TaPIP1可与热激蛋白(heat s...     

小麦雄性不育系BS366和FA-101的配合力及杂种优势分析

为探究BS型二系杂交小麦及F型三系杂交小麦亲本配合力和遗传率，以BS型不育系BS366和F型不育系FA-101以及16个恢复系为亲本，采用不完全双列杂交（NCII）模式分析了14个杂交组合的7个主要农艺性状的一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA）及与杂种优势的关系。结果表明，影响BS366和FA-101组合产量的主要因素的顺序不一致； BS366/济麦12、BS366/凤麦24、BS366/07品151-80和FA-101/川麦21等4个组合的单株粒重超对照优势大于12%，且株高低于对照，绵阳35和凤麦24可作为优良父本使用；杂种优势超对照值与其父本GCA值、组合SCA值具有较高的相关性，且与GCA的相关性要大于与SCA的相关性，但父本GCA值与组合SCA值几乎无相关性； BS366和FA-101两个不育系各性状的一般配合力不同，而且具有相同父本的两组不育系组合的杂种优势趋势、规律以及特殊配合力效应值大多存在差异，因此利用BS和FA两种不育系选育杂交种的策略有所不同。