花椰菜温敏雄性不育系GS-19花蕾发育过程中内源激素的动态变化分析

为了探究内源激素在花椰菜温敏雄性不育系GS-19育性调控中的作用,以花椰菜温敏雄性不育系GS-19为材料,采用高效液相色谱法,对花椰菜温敏雄性不育系的不育株和可育株花蕾不同发育时期及叶片中赤霉素(GA)、生长素(IAA)、脱落酸(ABA)及玉米素核苷(ZR)的动态变化进行比较分析。结果表明,花椰菜温敏雄性不育系花蕾和叶片发育过程中,不育株和可育株内源激素GA、IAA、ABA和ZR的变化均存在明显差异。不育株花蕾中的GA和ABA含量总体呈上升趋势,GA含量在造孢时期、四分体时期及花粉成熟期的含量均显著高于可育株,分别为281.54、355.37和350.13μg·g~(-1),比可育株花蕾高45.1%、210.4%和54.5%,而ABA含量只在四分体时期和花粉成熟期显著高于可育株,分别为2.22μg·g~(-1)和2.88μg·g~(-1),比可育株花蕾高82%和35.2%;不育株花蕾中的IAA含量先降后升,在造孢时期和花粉成熟期显著高于可育株,分别为1.97μg·g~(-1)和2.55μg·g~(-1),比可育株花蕾高52.7%和82.1%,但不育株花蕾的ZR含量先升后降,在四分体和花粉成熟期显著高于可育株,分别为320μg·g~(-1)和170μg·g~(-1),比可育株花蕾高580.9%和243.9%。不育株的IAA/ABA呈"V"字型变化,在四分体时期比值最低,而GA/ABA和ZR/ABA呈倒"V"字型的变化,在四分体时期比值最高。叶片中ABA和ZR未检出,GA和IAA含量不育株显著高于可育株。说明内源激素含量升高和多种激素间的平衡关系被打破,比例失调,阻碍了小孢子的正常发育,导致花椰菜温敏雄性不育系GS-19花粉败育。本研究结果对揭示内源激素在雄性败育过程中可能存在的作用机制具有重要意义,为进一步揭示花椰菜温敏雄性不育的遗传机制积累了资料。     

水稻温敏不育系育性鉴定及繁种水温处理系统的设计和应用

水稻温敏不育系育性敏感期处于某种温度条件下表现雄性不育，与父本可配制杂交种；处于另一温度条件下则可育，能自交繁殖种子。使不育过渡到可育的育性转换温度决定着两系法杂交稻制种风险的大小。因此，确定水稻温敏不育系的育性转换温度，筛选导致不育起点温度低的温敏不育系已成为水稻两系法育种的技术关键。本研究的处理系统利用空调机制冷、加热，温控仪自动控温，水温在17～30℃之间可调。水温控制池与植株处理池中的水不断循环，从而达到植株处理池中的水温长期稳定，保持在研究所需要的范围内，完全能满足温敏不育系育性鉴定与繁种的要求     

小热激蛋白基因(hsp23.5)在小麦BNS雄性不育系和转换系中的差异表达

23.5kD小热激蛋白(sHSP)是BNS(Bainong sterility)型雄性不育系和转换系花药的一个重要差异表达蛋白。为了探讨该蛋白与BNS不育性的联系,本研究利用荧光实时定量PCR方法,在不育发生的3个关键时期,四分体期、单核期和二核初期,定量检测该蛋白的基因hsp23.5在不育系及其转换系花药中的mRNA表达水平。结果显示,hsp23.5基因在转换系花药中从四分体到二核期呈持续上升趋势,但在不育系中表达量则显著下调,3个时期的表达量分别比同时期转换系下调3.8、20.0和4.6倍。克隆的hsp23.5片段序列,经BLAST比对,与来源于普通小麦(Triticm aestivum)的hsp23.6和硬粒小麦(T.turgidum)的hsp23.5小热激蛋白序列一致性最大,为94%,进化树分析遗传距离也最近。同时发现该基因在单核向二核期发育期间由于较高气温出现,表达量表现回复上调。这些结果表明,hsp23.5基因在BNS花药中组成型表达,同时也有温度诱导表达特性,在不育系中表达量显著下调。提示hsp23.5基因与BNS雄性不育发生有重要联系。     

长穗颈光温敏核不育系X07eS的选育及其生物学特性

用核辐射诱变方法,育成了水稻光温敏核不育系X07S的长穗颈突变系X07eS。等位性测验表明该突变系含有eui1基因,突变系花粉育性与eui1基因独立遗传,即eui1基因的长穗颈表达不影响花粉育性。在完全不育期,突变系与X07S株高相差不大;在可育期,由于倒1、2节间的伸长而使得X07eS的株高显著增加,且完全解除包穗。X07eS的穗总粒数比X07S有显著性增加,穗长、颖花长及长宽比均有增加的趋势,两者柱头生活力差异不显著,且柱头外露率都较低。此外,X07eS对“920”敏感性提高。     

水稻温敏不育系育性与温度关系初探

利用水稻温敏核不育系培矮64S分期播种试验，对在不同的自然温度条件下的育性观察结果，进行育性与温度相关性分析，结合散点图、套袋结实率及自交结实率，可以判定温敏雄性不育系育性转换的温度敏感期及其长短，不育基因表达所需的临界日均温及育性的稳定性。结果表明：温敏不育系的可育性及敏感期与日均温呈显著负相关。     

60Co γ射线辐照诱发创造水稻显性雄性核不育系

早籼品种浙9248干种子经300 Gy 60Co-γ射线辐照后,M1代植株的育性大幅下降,并出现了完全不育株.选用浙9248M1高不育株再经人工去雄后与G93-89杂交,所得杂种M2F1仍分离出雄性不育株.继续用浙9248回交,M3BC1-M6BC4群体中仍出现不育株与可育株,分离比为1:1.用早籼新品系浙辐504、H416,中籼新品系长丝软占、玉占,三系杂交籼稻保持系辐南B、351B及恢复系IR36、20964与BC2群体中的不育株杂交,所有杂交一代群体都出现不育株与可育株分离,比例接近1:1.此外,回交、杂交群体中分离出的可育株与不育株进行姐妹杂交,后代也按1:1分离出不育株与可育株.然而,所有可育株的后代,不管来自杂交、回交或是姐妹交,均未出现育性分离,表现正常可育.本实验所得的不育突变株及其衍生不育株的花药瘦小,花粉呈典败或圆败,自然结实率与套袋结实率很低.上述结果表明,诱发产生的不育系属显性雄性不育,由细胞核内单基因控制.     

~(60)Coγ射线辐照诱发创造水稻显性雄性核不育系

早籼品种浙 92 48干种子经 3 0 0Gy60 Co γ射线辐照后 ,M1代植株的育性大幅下降 ,并出现了完全不育株。选用浙 92 48M1高不育株再经人工去雄后与G93 89杂交 ,所得杂种M2 F1仍分离出雄性不育株。继续用浙 92 48回交 ,M3BC1 M6BC4群体中仍出现不育株与可育株 ,分离比为 1∶1。用早籼新品系浙辐 5 0 4、H41 6,中籼新品系长丝软占、玉占 ,三系杂交籼稻保持系辐南B、3 5 1B及恢复系IR3 6、2 0 964与BC2群体中的不育株杂交 ,所有杂交一代群体都出现不育株与可育株分离 ,比例接近 1∶1。此外 ,回交、杂交群体中分离出的可育株与不育株进行姐妹杂交 ,后代也按 1∶1分离出不育株与可育株。然而 ,所有可育株的后代 ,不管来自杂交、回交或是姐妹交 ,均未出现育性分离 ,表现正常可育。本实验所得的不育突变株及其衍生不育株的花药瘦小 ,花粉呈典败或圆败 ,自然结实率与套袋结实率很低。上述结果表明 ,诱发产生的不育系属显性雄性不育 ,由细胞核内单基因控制     

显性雄性核不育突变体水稻的遗传鉴定

利用γ射线处理水稻干种子 ,从 2个美国品种Orion和Kaybonnet中分别获得了雄性核不育突变体 1 783和 1 789。对 1 783的M7代和 1 789的M6 代的花粉育性和结实率进行了观察和考查 ,并对后裔单株育性的分离结果进行了统计分析。结果表明 ,突变体 1 783和 1 789的育性分离为 1可育 :1不育 ,雄性核不育性受一对显性基因控制 ,是一种人工诱变中不常见的显性突变。 2个雄性核不育突变体的花粉育性 ,经I KI染色表现为部分败育 ,自然状态下的结实率为 3 0 %左右 ,套袋结实率仅0 3 %～ 3 5 %。显性雄性核不育是水稻遗传育种中进行群体改良的有效工具     

重离子辐射诱导玉米雄性不育突变系的遗传研究

利用30Gy7Li离子辐射玉米杂交种农大108的种子,从M3代材料中获得雄性不育突变材料39I3-2,并通过套袋杂交获得了不育材料的杂交组合。调查不育突变植株性状及其杂交组合和F2代雄花育性,结果表明,不育材料39I3-2花粉败育彻底,不育性状表现稳定,呈现出由隐性单基因控制的核不育的遗传特点。雄性不育突变体的出现与重离子辐射诱导有关,为基因突变的结果。     

两系杂交稻不育系育性转换的温度效应及制种区域选择的气候条件

为了对两系杂交稻制种区域的选择提供气候依据,对田间11个不育系进行了两年的育性及小气候观测.结果表明,温度变化对籼型不育系的育性转换起重要作用.供试不育系的育性转换温度界限在25～27℃之间.经气候资料普查,全省具有≥27℃连续3候高几率时段的仅4个县市,具备≥26℃连续3候以上高几率时段的计有39个县市.在我省,籼型不育系的选育及其温度问题仍是今后研究的重点.     

15℃以上平均气温显著影响温敏雄性不育小麦BNS的育性转换

BNS是一个对温度敏感的小麦雄性不育系,敏感期低温表现不育,高温恢复可育。2014/2015年度小麦生育期间温度相对较高,但BNS的自交结实率比温度相对较低的2011/2012年度低50%以上。为探讨该现象产生的原因,对近4a（2012-2015年）小麦生育期的温度走向,以及温度与BNS自交结实率的关系进行分析。温度走向结果分析表明,不同冬、春温度变化显著影响BNS结实率,暖冬和寒春易降低结实率,寒冬和暖春可提高结实率。这些结果对BNS的影响可能是,暖冬穗发育加快,进入感温期早,再遇正常年份或暖春,育性转换完成快,结实率高,反之结实率低。2014/2015年度属典型暖冬和寒春气候特点,故BNS结实率严重下降。相关分析结果表明,BNS的自交结实率与播种-抽穗的各积温因子均呈负相关,而与翌年3月1日-抽穗的平均温度≥15℃有效积温和平均温度≥15℃的累积日数呈显著正相关;BNS育性转换的温度阈值为12℃,15℃以上温度对自交结实率影响显著;用两个正相关显著的温度参数建立的回归方程可预测BNS自交结实率。研究结果表明,15℃以上平均气温显著影响温敏雄性不育小麦BNS的育性转换,平均温度≥15℃有效积温和平均温度≥15℃的累积日数是两个重要的BNS育性转换温度因子参数。     

籼型杂交稻不育系农A的选育

用珍汕９７Ｂ×钢枝占的后代与珍汕９７Ａ连续回交１８代育成的籼型杂交水稻不育系农Ａ,株高８３．７ｃｍ左右,播种至抽穗天数早季７５ｄ,晚季７６ｄ,株型紧凑,叶片数１４片,每穗粒数２４５．４粒,千粒重２３ｇ,长粒型,颖壳淡金色。自交结实率为０％,花粉总不育度９９．９９％,柱头外露率７５％左右,颖花张开角度较大、异交率高、繁殖制种产量高。经与多个恢复系配组,其产量及构成产量因素的性状的配合力均较强。     

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.     

水稻雄性不育新材料SC316的育性遗传研究

采用连续回交方法,将SC316不育基因转育到中籼898品种中,研究不同世代回交群体、姊妹交群体及可育单株后代群体的育性表现.结果表明,SC316不育基因在这些群体中的表现符合1对显性核不育基因遗传规律,该不育材料携带有显性核不育基因.     

高温后移对水稻颖花败育的影响

以籼稻Ⅱ优7954和Ⅱ优7号为供试材料,通过人工气候箱在水稻抽穗开花期进行两种高温处理,即常规38℃高温处理（9：00-14：00）和38℃高温后移处理（11：00-16：00）,以受精率衡量高温后移对水稻颖花败育的影响,并进一步探讨高温后移下颖花败育的原因.结果表明：常规高温处理下颖花育性对开花当天高温最敏感,而高温后移处理下颖花育性对开花前1d高温最敏感;高温后移开花高峰出现在高温来临前,可见高温后移主要通过开花前高温而非开花时高温影响颖花育性;开花前高温主要通过影响花药散粉、花粉粒萌发和花粉管延伸从而引起颖花败育.研究成果可为水稻品种高温热害鉴定提供科学依据.     

航天诱变创制带标记水稻新材料及新品种选育上的应用

通过航天诱变获得一个壳色带标记的香型水稻新材料,利用常规育种方法将该材料直接转化为不育系"花香A",该不育系在可恢性、不育性、异交习性等方面均达到三系不育系的标准,11项指标达国家3级米以上标准。将"花香A"与恢复系"川恢907"配组,培育出的水稻新品种"花香7号"已通过省级审定。     

线粒体蛋白组解析烟草雄性不育分子机制

目前我国烟草杂交种种植越发广泛,不育系作为制备烟草杂交种的有利材料,在我国烟草种植中具有重要地位。为了探究烟草胞质雄性不育形成的分子机制,选用烟草不育系及其保持系,在花芽分化时期利用石蜡切片和线粒体蛋白组学技术结合生物信息学分析方法进行研究。结果表明,烟草雄性不育系的败育过程发生在发芽分化的雌雄蕊原基分化时期;蛋白组学分析共筛选出线粒体差异表达蛋白113个,呼吸代谢过程中的焦磷酸酶、异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶和磷酸己糖异构酶等关键调控蛋白酶的表达显著下调,ATP合酶的δ和α亚基表达上调;在线粒体蛋白的合成、修饰和运输过程中,核糖体RNA大亚基中L4e、L7和小亚基中SAe的表达下调,烯醇酶、内质网蛋白加工酶、蛋白二硫键异构酶等功能蛋白结构修饰酶表达下调,蛋白酶复合体的Rpt3和α5亚基表达下调。由上述结果推测,烟草胞质雄性不育由于线粒体蛋白的合成、修饰及导入过程受阻使线粒体功能紊乱,具体表现在线粒体呼吸代谢途径的蛋白酶表达下调及合成ATP受阻,不能为其在花粉形成时期小孢子的快速分裂分化提供充足的能量,抑制了小孢子的形成和发育,从而表现为雄性不育。本研究结果为进一步开展烟草雄性不育机理研究奠定了重要基础。     

太空诱变玉米核雄性不育材料的cDNA-AFLP分析

利用cDNA-AFLP技术对太空诱变玉米核雄性不育材料的花药进行差异表达分析,并对差异片段进行回收、克隆和测序,结合半定量RT-PCR方法,分析差异片段在可育株和不育株的表达情况。利用16对引物共回收得到9个差异序列,其中2个为来自不育株的特有片段,7个为来自可育株的特有片段。序列分析发现,来自不育株的 2个EST序列未检测到同源性较高的序列。来自可育株的4个EST序列分别与水稻上推断的查尔酮合成酶、脂酰CoA脱氢酶、蛋白激酶PK12、甘氨酸脱羧酶具有较高的同源性。这些物质可能参与小孢子发育过程中的物质代谢、能量代谢及信号传导等。半定量RT-PCR分析表明,与查尔酮合成酶同源性较高的Z3片断在可育花药发育的早期有较高的表达。而与甘氨酸脱羧酶同源性较高的片断Z8在可育花药发育的中间阶段呈增量表达。这可能与花药发育过程有较高的能量和物质需求有关。