大白菜玻利玛细胞质雄性不育系92-09A的形态特征及相关基因的克隆与表达模式分析

玻利玛细胞质雄性不育(Pol CMS)是目前很有利用价值的胞质雄性不育源。在前期的研究中,我们利用柯桂兰提供的大白菜Pol CMS不育源为母本,以大白菜骨干亲本92-09为轮回亲本,培育出大白菜Pol CMS不育系92-09A。本研究对大白菜Pol CMS不育系92-09A及其保持系92-09、恢复系早28的形态特征进行观察,并对相应的不育基因Braraorf224及其恢复基因Brara PPR进行了克隆及生物信息学分析。结果表明,大白菜Pol CMS不育系92-09A的花瓣、萼片和雌雄蕊都比保持系92-09小,不能形成有活力的成熟花粉粒;其保持系和杂种F1(不育系92-09A×恢复系早28)均可以产生有活力的花粉粒。大白菜Pol CMS不育基因Braraorf224及恢复基因Brara PPR与甘蓝型油菜的Pol CMS不育基因及恢复基因同源性很高。qRT-PCR结果显示,Brara PPR在恢复系早28和杂种F1中的表达量均明显高于雄性不育系92-09A。本研究可为进一步揭示大白菜Pol CMS雄性不育机理奠定基础。     

白菜细胞质雄性不育的恢保关系与分子鉴定

【目的】明确白菜细胞质雄性不育类型、恢保关系及其多样性。【方法】采用遗传学方法和已报道的5个不育细胞质orf138、orf222、orf224、orf263和orf288的特异引物的分子鉴定方法,对8种大白菜雄性不育材料(CMS3411-7、CMS7311、00S54-m-1、00S54-m-2、12XC4、00S11-1、00S11-3和00S11-8)进行鉴定。【结果】恢保关系分析表明,Pol CMS的恢复系和保持系对于Ogu类型(12XC4)及Ogu和Nap综合类型(00S54-m-1、00S54-m-2、00S11-1、00S11-3和00S11-8)雄性不育(简称Ogu-Nap CMS)均表现为保持系。分子鉴定表明,8份白菜雄性不育材料中有2份的细胞质属于Pol型甘蓝型油菜不育类型,1份属于Ogu型萝卜不育类型,5份材料的细胞质为Ogu-Nap CMS不育胞质综合类型,没有芥菜不育细胞质。细胞质多样性分析结果表明,5份Ogu-Nap型甘蓝型不育胞质综合类型的细胞质雄性不育材料中,1份材料(00S54-m-1)在BnTR4位点存在变异。【结论】明确了白菜细胞质雄性不育类型、恢保关系及其细胞质多样性。     

油菜细胞质雄性不育的分子机理及其应用研究进展

综述了油菜细胞质雄性不育分子机理的最新研究进展，着重介绍了不同胞质类型Ogu CMS、Pol CMS、nap CMS不育性与线粒体基因组DNA突变的相关性，利用线粒体DNA分子标记进行细胞质雄性不育性的鉴定与分类，并对利用生物技术改良油菜细胞质雄性不育系的前景进行了探讨。     

甘蓝细胞质雄性不育类型的分子鉴定

为鉴定几种来源不同的甘蓝细胞质雄性不育材料的类型,获得与其不育性状相关的特异序列,基于同源序列的候选基因法,通过检索NCBI核苷酸及蛋白质数据库获得orf138和orf224开放阅读框序列,依据其保守序列设计2对引物,对甘蓝的5个不育系及其保持系进行PCR扩增.orf138引物在5个甘蓝雄性不育系中均扩增出749 bp的片段,同源性比对发现这5个不育材料的特异片段与萝卜 Ogu CMS所具有的 Ogu orf138基因同源度达100%,表明这几个来源不同的甘蓝细胞质不育材料同属萝卜细胞质不育类型.     

大白菜Ogura雄性不育系及保持系生理生化分析

[目的]研究大白菜Ogara雄性不育系及保持系生理生化特性.[方法]对2个大白菜Ogura雄性不育系(IOJC',`OQS')及保持系('JC','QS')的可溶性蛋白质、可溶性糖、游离脯氨酸含量以及过抗氧化酶(过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD,超氧化物歧化酶SOD)活性的变化进行了分析.[结果]2个不育系小蕾时可溶性糖,可溶性蛋白质含量低于保持系;中蕾时可溶性蛋白质、可溶性糖、游离脯氨酸含量以及 CAT,POD,SOD活性均低于保持系;大蕾时可溶性蛋白质,脯氨酸含量以及CAT,SOD活性均低于保持系.[结论]可溶性蛋白质、可溶性糖、游离脯氨酸含量和酶活性的变化与大白菜Ogura细胞质雄性不育有关.     

菜薹细胞质雄性不育相关基因orf224的克隆

利用分子标记技术克隆菜薹雄性不育基因,为利用菜薹不育性提供依据.采用间源序列的候选基因法,通过检索NCBI核酸数据库,获得细胞质雄性不育(CMS)相关的基因或开放读码框序列.根据保守区设计1对特异引物.对不育系和保持系的基因组DNA进行PCR扩增.结果表明:特异引物在不育系中扩增出1条675 bp的片段.序列分析表明该片段与Pol型胞质不育orf224基因同源性为100%.CMS特异扩增结果证明试验所用的菜薹其不育类型为胞质Pol型.     

改良型Ogu-NWSUAF CMS油菜的生物学特征

【目的】分析细胞质雄性不育油菜Ogu-NWSUAF CMS与Ogu CMS油菜不育系的异同,并筛选其恢复系。【方法】比较了苗期、花期、成熟期Ogu-NWSUAF CMS和Ogu CMS油菜植株形态上的差异;以Ogu-NW-SUAF CMS为母本,以国内外130份油菜品种(系)为父本,测定Ogu-NWSUAF CMS与Ogu CMS油菜恢保关系的异同;采用石蜡切片法从细胞水平上研究二者花药败育时期的特征;利用位点特异PCR法,研究二者在分子水平上的差异。【结果】Ogu-NWSUAF CMS油菜叶色正常、蜜腺发育良好、雄蕊败育彻底、天然结实性好,其综合性状优于Ogu CMS油菜;Ogu-NWSUAF CMS和Ogu CMS油菜的恢保关系不同,鉴定出了2份Ogu-NWSUAF CMS油菜的恢复系;Ogu-NWSUAF CMS油菜花药发育受不育基因的影响较晚,能分化出4个花粉囊,小孢子败育于单核期;在Ogu-NWSUAF CMS油菜中能同时扩增出Ogu系统和Nap系统的特征片段。【结论】Ogu-NWSUAF CMS油菜克服了Ogu CMS油菜的黄化缺绿现象,雄蕊败育彻底,天然结实性更好,与Ogu CMS油菜的恢保关系不同,二者在细胞和分子水平上均存在差异。     

不结球白菜Pol胞质雄性不育系及其保持系的部分生理生化指标分析

对不结球白菜Pol胞质雄性不育系及其保持系的可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量及其超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的变化进行研究,结果表明:不育系不同时期的蕾和花中可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量均低于其保持系;SOD、POD和CAT活性则是不育系高于其保持系;POD同工酶电泳分析发现不育系和保持系也存在差异,这说明上述物质含量和酶活性变化可能与不结球白菜Pol胞质雄性不育有关。     

甘蓝型油菜萝卜细胞质雄性不育恢复材料的创制

【目的】探讨外源萝卜恢复基因的导入途径与筛选方法,转育甘蓝型油菜萝卜细胞质雄性不育（Ogu CMS）恢复材料,为甘蓝型油菜Ogu CMS育种应用创造条件。【方法】以萝-蓝（Raphanobrassica,2n=58）为供体材料,利用嫁接克服远缘杂交生殖障碍导入外源恢复基因,对获得的属间杂种依次进行甘蓝型油菜性状、自（异）交结实性状以及恢复率稳定性状等特征特性强化筛选。【结果】育成一份甘蓝型油菜Ogu CMS纯合恢复材料CLR650,体细胞染色体数目为38-40条,减数分裂过程中部分细胞存在染色体落后及形成染色体桥等异常现象,但细胞异常对花粉正常形成没有明显影响,恢复株自交、测交均为100%可育。以基于Ogu CMS恢复基因（Rf0）设计的特异分子标记进行检测,证明该材料存在Ogu CMS恢复基因。以与之连锁其它萝卜分子标记分析比较,表明其萝卜片段长度短于国外同类恢复系R113。【结论】CLR650的育成为甘蓝型油菜Ogu CMS创制了新型恢复材料。     

大白菜胞质雄性不育系育性相关线粒体DNA片断的克隆及*序列分析

利用PCR技术从大白菜(Brassica campestrisL.ssp.Penkinsis)新型胞质雄性不育材料CMS7311的线粒体基因组中扩增出与细胞质雄性不育相关的片断,并克隆测序。序列分析表明,该片断和报道的Poli-ma-orf224序列完全相同,没有发生变异,说明CMS7311的不育机理与PolimaCMS相似,也反映了细胞质雄性不育变异的保守性。     

十字花科芸薹属植物细胞质雄性不育研究进展

植物雄性不育是在被子植物中普遍存在的一种遗传现象。细胞质雄性不育受细胞核基因、细胞质基因和正常代谢的共同控制,具有相应的保持系和恢复系,在生产上应用价值巨大。十字花科芸薹属作物拥有丰富的细胞质雄性不育类型,并在大白菜、甘蓝、油菜和芥菜等作物上得到了广泛应用。本文论述了十字花科芸薹属作物细胞质雄性不育的来源、主要类型、主要表现型及分子机理,对深入研究十字花科芸薹属作物细胞质雄性不育的分子机制和充分挖掘其生产应用价值具有重要的参考作用。     

国内外油菜细胞质雄性不育(CMS)系统的研究进展

介绍了国内外油菜细胞质不育系统的最新研究进展,不同胞质类型Ogu．cms,Pol．cms,shan2A．cms,Nap．cms等的来源及其表型特点,并对细胞质雄性不育系的前景进行了探讨。     

辣椒胞质雄性不育相关基因的克隆及表达

为分离辣椒细胞质雄性不育基因,并阐明其不育机理,本研究以辣椒细胞质雄性不育系21A及保持系21B的线粒体DNA为材料进行SRAP分析。结果显示,在21A中获得3条多态性条带。对多态性条带回收、克隆和测序分析后发现,这3个片断(分别命名为CMS721、CMS394、CMS285)在GenBank中都与能量代谢途径有关。针对序列特征设计SCAR引物,对21A和21B的基因组DNA进行扩增验证,3对引物只在21A中扩增出目的条带,表明已成功地将SRAP标记转化为SCAR标记。利用荧光定量PCR技术对CMS721、CMS394和CMS285基因在21A不同组织(根、茎、叶和花)中的表达情况进行了分析。结果表明:3个基因只在不育系中表达,且在不同的组织中均有表达,但表达量差异很大,其中基因CMS721表达量在中花蕾中迅速下降,推测该基因控制辣椒花药中与能量代谢相关的蛋白质的表达,从而引起小孢子发育障碍,最终导致雄性不育。     

棉花细胞质雄性不育与恢复特性的cDNA-AFLP分析

为了揭示棉花细胞质雄性不育(CMS)及其恢复的分子机理,采用cDNA-AFLP技术,分析了棉花胞质雄性不育系、保持系、恢复系和F1开花前6 d花药的基因表达谱及其差异,结果表明:不育系花药的基因表达谱与其"同核异质"的保持系之间存在着巨大的差异,提示细胞质基因对细胞核基因的表达有调控作用,雄性不育基因引起核基因组的异常表达,可能是导致雄性不育的更直接的原因。恢复基因引入到不育系获得F1,其花药的基因表达谱与恢复系基本相同,提示核内恢复基因可以反作用于细胞质不育基因对核基因表达的调控机制,恢复花粉的育性。CMS基因对核基因表达的调控作用以及恢复基因对这种作用的逆转可能是棉花细胞质雄性不育及其恢复的重要原因。另外,还鉴定了36个在恢复系和F1优势表达而在不育系和保持系中不表达或者微量表达的cD-NA扩增片段,为恢复相关基因的克隆奠定了基础。     

大白菜细胞质雄性不育系及保持系的花药发育

对具有芥菜胞质的大白菜雄性不育系Ｔ９２－１－１－１－Ａ及保持系２９１－９－１－５－１花药发育的解剖结构研究表明：大白菜细胞质雄性不育系和保持系花药发育有明显差异,保持系９２－１９－１－５－１花药发育过程与正常花药相同,雄性不育系Ｔ９２－１－１－１－Ａ花药发育受阻于孢原细胞阶段,不形成药害,属无花粉型。     

辣椒细胞质雄性不育系与其保持系基因组DNA的RAPD分析

利用RAPD技术对细胞质雄性不育系21A与其相应保持系21B的基因组DNA进行了比较分析,共使用了380个随机引物,其中有213个引物在两系之间都得到了扩增产物,不育系21A与相应保持系21B基因组DNA用213个引物扩增后有6条主差异带,主要表现为条带数目、条带位置和条带强弱的差异.找到了辣椒细胞质雄性不育系21A基因组DNA特异的RAPD片段CMS Y15500、CMS BE5850和CMS BG1900,并对这些特异片段的来源及其在细胞质雄性不育中的作用进行了讨论.     

orf224基因与芸薹属种间杂种雄性不育性的相关性

orf224是在甘蓝型油菜(Brassica napus)波里马(Polima)胞质中发现的一个与细胞质雄性不育(Cytoplasmicmale sterility,CMS)相关的线粒体基因.大白菜(B.campestrisssp.pekinensis)CMS系CMS3411-7是由Polima不育系和大白菜自交系3411-7杂交后,以3411-7为轮回亲本经多代回交选育得到的.以CMS3411-7为母本分别与小白菜(B.campestrisssp.chinensis)自交系S71、大白菜自交系K1和菜心(B.campestrisssp.chinensisvar.utilis)自交系B1杂交得到3个杂交种CS71、CK1和CB1.以CMS3411-7、CS71、CK1和CB1为材料,以Polima为对照,利用多聚酶链式反应(Polymer-ase chain reaction,PCR)技术与田间实验育性观察相结合的方法,研究了orf224与几个芸薹属种间杂种雄性不育性之间的相关性.结果显示:在这4个材料中尽管均含有orf224基因,但CMS3411-7和CB1表现为雄性不育,CS71和CK1表现为雄性可育.这就表明,orf224虽是CMS的因子,但它必须和核基因进行互作才能发挥作用.     

油菜双重不育系花蕾中糖和蛋白质代谢特点

以甘蓝型油菜细胞质不育(CMS)和细胞核不育(GMS)为对照,对油菜双重不育系(CCDMS)品系 GCDA - 2 花蕾中糖和蛋白质的含量进行测定。结果表明,CCDA - 2 与 CMS 和 GMS 相似,比其相应的保持系都有较高的糖和较低的蛋白质含量,表明花粉败育的同时,营养代谢也发生了紊乱。CMS 与 GMS 的差异达极显著水平GCDA 群体则介于二者之间,核不育株 GCDA - 2HA 与 GMS 在糖和蛋白质的表达上是一致的,而与 CMS 有一定差异;GCDA 中质不育株 GCDA- 2BA 与 CMS 相似,而与 GMS 的保持系完全不同;说明在 GCDA 中,当双隐性核不育基因呈杂合状态时,细胞质不育核基因对糖、氮代谢起作用当两套不育系统的核基因都起作用时,代谢倾向于细胞核不育系的特点。     

白菜Ogura细胞质雄性不育基因组的AFLP分析

采用AFLP( Amplified fragment length polymorphism)技术对白菜(Brassica rapa ssp.chinensis)细胞质雄性不育系Y3611A及其相应的保持系Y3611B基因组DNA进行多态性比较,64对引物中有61对引物组合在两系间扩增出5 185条带,其中有3对引物在不育系Y3611A中扩增到3个特异片段,对特异片段进行克隆、测序,其序列全长分别为187 bp、205 bp和237 bp,将其分别命名为CMS187、CMS205和CMS237.用BLAST进行同源性分析,发现它们分别与大白菜核基因组部分序列、拟南芥衰老相关蛋白mRNA序列及拟南芥线粒体部分序列有较高的同源性.     

油菜双重不育系花蕾中糖和蛋白质代谢特点

以甘蓝型油菜细胞质不育(CMS)和细胞核不育(GMS)为对照,对油菜双重不育系(CCDMS)品系 GCDA - 2 花蕾中糖和蛋白质的含量进行测定.结果表明,CCDA - 2 与 CMS 和 GMS 相似,比其相应的保持系都有较高的糖和较低的蛋白质含量,表明花粉败育的同时,营养代谢也发生了紊乱.CMS 与 GMS 的差异达极显著水平:GCDA 群体则介于二者之间,核不育株 GCDA - 2HA 与 GMS 在糖和蛋白质的表达上是一致的,而与 CMS 有一定差异;GCDA 中质不育株 GCDA- 2BA 与 CMS 相似,而与 GMS 的保持系完全不同;说明在 GCDA 中,当双隐性核不育基因呈杂合状态时,细胞质不育核基因对糖、氮代谢起作用:当两套不育系统的核基因都起作用时,代谢倾向于细胞核不育系的特点.