小麦D2型细胞质长日光敏雄性不育可能分子机理的研究初报

一些D2型细胞质的核质杂种小麦在长日下(≥15h)出现雄性不育,表现为雄蕊心皮化,在短日下(≤14.5h)则育性正常,国内外学者将这种新型不育系称之为光敏细胞质雄性不育(Photoperiod-sensitiveCytoplasmicMaleSterilityPCMS).以D2型细胞质光敏雄性不育系农林26及其短日下可育对照为材料,对D2型细胞质光敏雄性不育的基因表达进行了研究.研究表明长日下小麦中与拟南芥控制花发育的B类基因AP3具有同源性的TaMADS#51在该不育系中(长日条件下)未见表达,而在短日下有表达,但只在幼穗中表达,叶片和成穗中均未见表达.初步认为该不育系在长日下出现雄蕊心皮化是由于控制雄蕊发育的B类基因沉默所致.研究揭示了一种核质互作+基因型环境互作的复杂互作造成类似于拟南芥中单基因突变的遗传现象.     

K-19小麦雄性不育-育性恢复体系的研究

该研究以粘果山羊草Ae.19(Ae.Kotschyi 19)为母本,中国春和云南铁壳小麦为桥梁亲本进行远缘杂交,获得雄性不育株,再用普通小麦品种(系)与其测交和连续回交,育成了具有粘果山羊草Ae.19细胞质普通小麦细胞核的K-19小麦雄性不育系,并选育出K-19农矮3号A等10余个优良K-19不育系,其不育性稳定,没有发现单倍体,综合性状好。从普通小麦品种(系)中发现了恢复力高的K-19小麦雄性不育恢复系(源),筛选出原KR_1等7个恢复系,国内法恢复度高达88.2％～96.9％,国际法恢复度高达116.4％～150.4％,其后代不产生单倍体或单倍体频率很低,综合性状好。K-19小麦雄性不育-育性恢复体系的建成,丰富了小麦杂优育种种质库,具有良好的生产利用价值。     

小麦辐射雄性不育系杂种F_1的亚显微结构

本文以辐照普通小麦种子获得的普通小麦细胞质雄性不育系85EA、89AR 和具提莫菲维小麦细胞质的TA 型(Tc ms)3 个异质同核( 原冬3 号) 稳定的雄性不育系与2 个高恢复力的恢复系原恢3 号和BPM15( 普通小麦品种) 杂种F1 代为材料,研究它们雄配子发育单核、二核及三核各时期的亚显微结构。结果表明,85 EA、89 AR、TA 与恢复系杂交F1 代小孢子发育表现出明显的可育特征:在单核期,细胞质浓,细胞器丰富,线粒体、内质网等十分发达,二核及三核期淀粉粒数量多。但85EA、89 AR杂种F1 在单核期比TA 杂种F1 内质网和核糖体数量多,这可能是85EA 和89 AR 新雄性不育类型育性容易被恢复的重要原因之一。     

快中子辐射诱导普通小麦细胞质雄性不育的研究

用１４ＭｅＶ快中子辐射（丰抗１３／抗锈７９１）Ｆ１代种子，诱发普通小麦雄性不育，获得了普通小麦细胞质雄性不育类型，并对其恢保关系和雄性不育小孢子败育的特点与提型不育类型作了比较研究，结果表明，普通小麦细胞质雄性不育的恢保关系和雄性小孢子败育的特点基本相同。     

小麦D^2型细胞质长日光敏雄性不育可能分子机理的研究初报

一些D^2型细胞质的核质杂种小麦在长日下（≥15h）出现雄性不育，表现为雄蕊心皮化，在短日下（≤14．5h)则育性正常，国内外学者将这种新型不育系称之为光敏细胞质雄性不育（Photoperiod-sensitive Cytoplasmic Male Sterility PCMS)。以D^2型细胞质光敏雄性不育系农林26及其短日下可育对照为材料，对D^2型细胞质光敏雄性不育的基因表达进行了研究。研究表明：长日下小麦中与拟南芥控制花发育的B类基因AP3具有同源性的TaMADS#51在该不育系中（长日条件下）未见表达，而在短日下有表达，但只在幼穗中表达，叶片和成穗中均未见表达。初步认为该不育系在长日下出现雄蕊心皮化是由皇控制雄蕊发育的B类基因沉默所致。研究揭示了一种核质互作＋基因型环境互作的复杂交作造成类似于拟南芥中单基因突变的遗传现象。     

粘类小麦雄性不育系线粒体DNA的AFLP标记及SCAR转化

为了能在分子水平上有效鉴定具有粘果山羊草(Aegilops kotschyi)、偏凸山羊草(A.ventricosa)、普通小麦变种斯卑尔脱(Triticum spelta)细胞质雄性不育系及其保持系90-110和8222,提高其在杂交小麦(Triticum aestivum L.)研究与应用中的定向遗传改良,本研究对其线粒体DNA进行了扩增片段长度多态性(amplified fragment length polymorphism,AFLP)标记和序列特征性片段扩增区域(sequence characterized amplified region,SCAR)标记。通过AFLP标记方法,应用64对引物组合EcoRⅠ-NNN/MseⅠ-NNN对小麦同核异质雄性不育系和保持系进行扩增,共扩增出682条带,其中113条为多态性条带。引物E-AGG/M-CTA组合在粘果山羊草细胞质雄性不育系中扩增出一条大小约300 bp的特异性条带,对该特异条带进行回收、测序,利用Primer Premier 5.0软件重新设计SCAR引物,并对这3种类型同核异质小麦细胞质雄性不育系和保持系进行扩增,其中引物YW1在3种细胞质雄性不育系和保持系中都扩增出条带,而引物YW2仅在粘果山羊草细胞质雄性不育系扩增出一条198 bp的特异性片段,结果表明,已成功地将AFLP标记转化为操作简便、表现稳定的SCAR标记。此片段与小麦线粒体基因组有很高的同源性(同源性为99%),为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)脱氢酶基因(GenBank登录号:EU534409.1)上的序列,该酶是线粒体中氧化磷酸化的入口酶,与小麦细胞质雄性不育密切相关。本研究可以用于粘类小麦细胞质雄性不育系分子标记辅助育种,也为小麦细胞质种性鉴定提供了技术支撑和理论依据。     

芸薹属作物细胞质雄性不育类型及败育细胞学研究进展

细胞质雄性不育在芸薹属作物杂种优势育种中具有重要价值.目前,芸薹属作物常见细胞质雄性不育类型包括Nap CMS,Ogura CMS、Hau CMS、Pol CMS、Shan 2A CMS、欧新A CMS等.综述细胞质雄性不育类型的特点及其败育的细胞学形态特征,为芸薹属细胞质雄性不育资源的深入研究和应用提供参考.     

小麦D型细胞质雄性不育系与保持系叶绿体DNA的RAPD分析

将外源λDNA导入普通小麦品系 81 45 2 7,选出 1稳定的细胞质雄性不育系 ,简称D型不育系。受体 81 45 2 7可以作该不育系的保持系。供体λDNA、受体81 45 2 7、D型不育系及其与鲁麦 1 4号的杂种一代叶绿体DNA的RAPD分析结果显示 ,D型不育系及杂种一代有 1条与供体相同而在受体中不存在的特异带 ,另外有两条特异带在受体和杂种一代中存在 ,而在不育系中消失 ,这两条带可能与育性有关。RAPD分析证明供体DNA片段可以整合插入到受体叶绿体基因组中 ,改变原有的基因表达和调控 ,导致性状变异     

小麦生理型与遗传型雄性不育相关基因锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)及果糖1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)的表达分析

锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)是一种重要的抗氧化剂,果糖1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)是叶绿体光合碳化阶段起重要调节作用的关键酶.本研究以小麦(Triticum aestivum L.)生理型与遗传型等基因雄性不育系及其对应育性正常的保持系为材料,选取花粉小孢子发育各时期的花药及三核期子房,对供试材料花药全蛋白表达差异研究的基础上,对雄性不育相关基因(Mn-SOD)及FBA进行核酸水平的实时荧光定量PCR分析,结果发现,与可育保持系相比,(1)生理型雄性不育系Mn-SOD基因在幼穗期、单核期和三核期表达量显著下调,而酶活力在幼穗期上调,在单核期下调;遗传型雄性不育系Mn-SOD基因在幼穗期和单核期表达量下调,酶活力在幼穗期上调,在二核期下调.(2)生理型雄性不育系和遗传型雄性不育系FBA基因表达量在幼穗期和单核期均下调,而对应同时期的FBA酶活力也下调,而遗传型不育系FBA基因在三核期表达量和FBA酶活力均上调.(3)Mn-SOD和FBA在遗传型雄性不育系三核期子房和花药中表达量均高于生理型雄性不育系和正常可育系,而在生理型雄性不育系花药中,Mn-SOD表达量明显低于对照可育系,在子房中其表达量略高于正常可育系.基因表达具有组织特异性,其蛋白表达较基因表达具有一定滞后性.Mn-SOD基因过量表达(单核至二核期),从而清除花药代谢紊乱产生的过多的活性氧,维持细胞正常功能;而花粉败育(生理型和遗传型雄性不育)导致花药失去活力,从而使花药叶绿体光合能力下降,FBA下调表达.研究结果提示,不同发育时期FBA及Mn-SOD酶活力变化与基因表达水平相一致,且这两个指标的变化直接或间接的影响了小麦花药的育性程度.     

小麦生理型雄性不育系中天冬氨酸蛋白酶与绒毡层代谢的相关性分析

为探讨化学杂交剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育系花药绒毡层细胞凋亡过程与花粉粒败育的关系,以小麦生理型雄性不育系及其可育系花药为试验材料,结合前期绒毡层细胞凋亡研究的结果,采用透射电镜超微观察花药绒毡层细胞结构,定量检测与凋亡相关的天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)的表达量,同时利用含明胶的十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对天冬氨酸蛋白酶活性进行验证。结果表明,在小麦花药发育单核期,生理型雄性不育系花药绒毡层细胞较可育系绒毡层细胞提前降解;在四分体至三核时期,3个天冬氨酸蛋白酶基因在不育和可育系中均表现为先升高后降低的趋势,且单核期表达量最高;天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)在花药发育单核时期以及四分体时期,不育系较可育系均明显上升;天冬氨酸蛋白酶活性研究表明,在花药发育各时期该酶活性在不育系与可育系中均表现出明显差异,且在不育及可育系花药中天冬氨酸蛋白酶活性都呈先升高后降低的趋势,在二核期活性达到最高。表明在SQ-1诱导的生理型不育系中,天冬氨酸蛋白酶的变化与绒毡层细胞凋亡、结构变化及雄性不育花粉粒败育密切相关。本研究初步揭示了生理型小麦败育的机理,为进一步深入研究小麦雄性不育机理,培育能广泛应用于生产实践的优良不育系提供了一定的理论依据。