棉花细胞质雄性不育恢复基因Rf_1候选区域SSCP标记开发与候选基因表达分析

【目的】棉花细胞质雄性不育恢复基因Rf_1的定位对于研究恢复基因的作用机制和改良恢复系具有重要意义。前期研究结果表明在恢复基因Rf_1所在Scaffold 333上的目标区间内有9个PPR(Pentatricopeptide repeat)基因成簇分布在160 kb区间内,此区间内还包括另外9个其他类型的基因。为进一步丰富恢复基因目标区域内标记数目,并了解相关基因的表达模式。【方法】利用这18个基因的序列设计出覆盖全部基因的引物共155对,通过单链构象多态性(Single-strand conformation polymorphism,SSCP)技术对可育池和不育池进行筛选,利用荧光定量聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)对目标区域内的8个非PPR基因在不育系、保持系、恢复系的花蕾不同发育时期的表达模式进行了分析。【结果】共得到15对多态性引物,结合前期的3个简单重复序列标记(Simple sequence repeats,SSR)标记对F_2群体进行基因型分析,结果表明这些标记分布在4.8 cM范围内。受恢复基因或不育胞质的影响,在花蕾4个发育时期,大部分基因表达存在明显差异。【结论】本研究获得了与恢复基因紧密连锁的SSCP标记,并初步了解了目标区间内部分基因的表达模式,为进一步开展恢复基因精细定位和候选基因的筛选提供了基础。     

“三系”杂交棉组合F1花粉育性与产量和品质的相关性研究

细胞质雄性不育“三系”（不育系、保持系和恢复系）制种因简化制种和节约劳动力成本已成为棉花杂种优势利用的重要手段。研究棉花花粉育性及“三系”组合F1可育花粉率与产量、品质性状的相关性，可以达到强化“三系”制种，提高育种效率的目的。用联苯胺-甲萘酚法测定12个不育系与4个恢复系杂交所得的48个F1的花粉育性，统计了可育花粉率并分析了可育花粉率与产量、品质的相关性。结果表明：－20℃保存条件下，花粉育性随贮藏时间的增加而减弱，51 h内其花粉育性依然保持88%以上，51 h内花粉育性无显著性影响。F1的可育花粉率均低于其恢复系及常规杂交种，大部分组合降低水平在20百分点以内。不同恢复系的恢复力有明显差异, 其中H46恢复力较强。F1的可育花粉率与单株铃数呈显著正相关。本研究结果有助于了解离体花粉的育性变化规律及“三系”杂交组合后代可育花粉率与产量品质的关系，可应用于异地授粉并在一定程度上指导“三系”杂交种选育，为育种工作提供一定的参考。     

浅谈陆地棉杂种二代利用

棉花杂种优势利用是提高棉花产量主要途径之一。研究表明，一些陆地棉F₂仍具有明显的产量杂种优势，种子成本低廉的F2具有潜在的应用前景。本文综述了陆地棉F₂杂种优势遗传基础、优势表现以及目前生产上出现的问题，并从育种层面提出了有针对性的解决对策。     

CMS-D2恢复基因对陆地棉主要性状的影响

选用1对同质异核的哈克尼西棉细胞质雄性不育恢复基因近等基因系——保持系和恢复系为试验材料，分别在黄河流域棉区（河南安阳）和长江流域棉区（江西九江）2个生态点种植，对棉花苗期生长、全生育期主茎功能叶片光合生理指标、花药发育状况、产量及其构成因素以及纤维品质性状进行比较分析。结果表明：（1）恢复基因对棉花苗期生长、花药发育以及全生育期净光合速率无显著影响；（2）恢复基因对黄河流域棉区棉花产量性状具有显著的正效应，对长江流域棉花产量无显著影响；（3）恢复基因可以显著增加棉花纤维长度。本研究对棉花胞质不育恢复系的选育和改良具有一定的指导意义。     

棉花蜜蜂传粉杂交制种效果研究

利用抗虫不育系(Btms5ms5ms6ms6)和转Bt基因抗虫棉品系(Rg3)作为杂交制种亲本,制种期间在田间放养蜜蜂作为传粉媒介,连续三年在长江流域和黄河流域进行小规模田间开放式蜜蜂传粉杂交制种试验,对蜜蜂传粉杂交制种体系中的父母本种植比例、不同的蜂种、父母本种植方式、天气等对蜜蜂传粉制种效果进行了研究。初步研究结果表明:父母本种植比例以1:4制种效果较为理想,蜜蜂是较理想的传粉媒介,父母本混合种植方式和相间种植方式传粉效果差异不明显,天气变化对蜜蜂传粉影响较大,直接影响制种产量。     

高温胁迫对棉花不同胞质类型恢复系花药散粉和产量的影响

以3个不育胞质型恢复系及同核异质的3个可育胞质型恢复系为试验材料,在高温胁迫条件下,对花药散粉情况和最终籽棉产量进行调查和统计,比较分析在高温胁迫下不同胞质背景对恢复系自身花药散粉情况和籽棉产量的影响。结果表明：在高温胁迫下,6个恢复系材料均表现出不同程度的少粉现象,可育胞质型恢复系多粉花率及籽棉产量均显著高于不育胞质型恢复系。可育胞质型恢复系比不育胞质型恢复系具有更强的耐高温性。     

植物细胞质雄性不育相关基因及其分子标记研究

植物细胞质雄性不育(plant cytoplasmic male sterility,CMS)在自然界中普遍存在,它是植物在有性繁殖过程中产生非正常花粉、花药或者雄配子体而形成的一种可以遗传给后代的现象,近年来在生产实践中发挥了巨大作用,逐渐成为研究热点。随着分子生物学技术的不断发展,越来越多的技术手段被应用到研究CMS中。前人研究结果已证实CMS和线粒体有关。现今已分离到了与CMS相关的基因或片段,并开发出了与不育性状和恢复基因连锁的分子标记。本文就上述研究的相关进展进行概括论述。     

哈克尼西棉细胞质雄性不育系和保持系差异表达基因分析

 【目的】通过筛选哈克尼西棉细胞质雄性不育系和保持系间败育关键时期花药中差异表达的基因,为进一步揭示棉花雄性不育机理,更好地利用棉花细胞质雄性不育材料奠定基础。【方法】以哈克尼西棉细胞质雄性不育系和保持系间败育关键时期,即花粉母细胞时期之前的花药为研究材料,应用cDNA-AFLP技术分离和鉴定两材料间差异表达的片段,并对差异片段进行验证、克隆、测序和生物信息学分析。【结果】共得到108个差异表达片段,其中67个被成功克隆,通过BLAST分析发现,29个片段可以在NCBI数据库中找到同源序列,对这些序列进行Gene Ontology分析后得知这些片段主要参与信号转导、转录、能量代谢、细胞壁发育等相关过程。其中,在两材料间还分离到一些与RNA编辑和雄配子发育相关的基因存在差异表达,而这些可能与棉花细胞质雄性不育相关。【结论】本研究通过cDNA-AFLP的分析,在棉花细胞质雄性不育系和保持系间分离到了108个差异表达的片段,通过对这些片段的分析,对两材料间差异表达的基因信息有了一个基本了解,这些结果为更好地了解棉花细胞质雄性不育发生过程相关基因的调控网络,揭示棉花雄性不育机理打下基础。     

棉花胞质不育育性恢复候选基因载体构建及其功能初步分析

棉花细胞质雄性不育是研究杂种优势利用和质核互作机理的理想材料。本实验对棉花细胞质雄性不育育性恢复基因ZH46-3437利用pBI121载体构建了过表达载体。同时构建了amiRNA干扰载体即amiR3437,利用病毒诱导基因沉默体系pCLCrV浸染F1植株的子叶。转基因植株的相对荧光定量数据表明,amiR3437的相对表达量上调,而ZH46-3437的相对表达量下调,利用碘-碘化钾染色法鉴定转基因出现半不育性状,表明ZH46-3437基因可能与棉花花粉育性有关。