烟草细胞质雄性不育系及其保持系的花蕾差异蛋白质分析

为探讨烟草雄性不育的分子遗传机理,对烟草细胞质雄性不育系和保持系进行差异蛋白质组学研究。采用固相pH梯度SDS-PAGE双向电泳,对烟草细胞质雄性不育系MSK326及其保持系K326雄蕊原基分化期、四分体时期及单核时期花蕾蛋白质进行分离,经考马斯亮蓝染色,获得了分辨率和重复性较好的双向电泳图谱。使用PDQuest软件分析蛋白质图谱,利用基质辅助激光解吸电离飞行时间串联质谱分析,然后用Mascot软件对NCBInr数据库搜索。在分子量14.4~97.6 kD、等电点4~7线性范围内,检测到约365个蛋白点,其中7个蛋白质点在保持系中出现, 在不育系中缺失,分别被鉴定为核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶、多酚氧化酶、Patatin homolog蛋白、PSI 9 kD蛋白4类蛋白,推测不育系MSK326雄性不育性可能与营养代谢紊乱、间接抑制雄性器官发育、养分供给不足、免疫能力低和能量转移受到抑制等有关。     

烟草ATP合酶F_0部分4个亚基基因转录本编辑位点分析

RNA编辑是高等植物线粒体基因转录后表达调控的一种重要方式。为探究ATP合酶F_0部分的4个亚基基因与植物雄性不育性的关系,本研究以3个烟草雄性不育系(MS中烟90、MS云烟85和MS K326)及其同型保持系为供试材料,比较分析atp6、atp9、orf25和orf B线粒体基因转录本的编辑位点。结果表明,orf25和orf B基因转录本在不育系和保持系中发生的编辑位点是一致的。atp6基因在不育系中未发生编辑,在保持系中共有6处发生了RNA编辑。与保持系相比,atp9基因在不育系中除8处共同的C→T编辑外,还缺少2个C→T的特异编辑位点,其中1个导致氨基酸类型的改变。推测不育胞质因缺少特异的线粒体基因转录本编辑而导致烟草的细胞质雄性不育。     

小麦K、V型细胞质雄性不育系线粒体基因的比较分析

细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility,MS)是高等植物中普遍存在的一种母性遗传现象,跟线粒体基因密切相关。小麦K型和V型细胞质雄性不育性是由于粘果山羊草和偏凸山羊草或易变山羊草的细胞质导入普通小麦中产生的,被认为是最有利用潜力的小麦不育种质,但是其不育性产生的机理还不清楚。本研究在已知小麦K型细胞质雄性不育系和保持系线粒体基因组序列的基础上,比较分析了K型,V型不育系和保持系中33个线粒体基因和22个开放阅读框(open reading frame,orf;K型不育系特有的,被认为是K型不育系的不育候选基因)。结果表明,线粒体基因中除atp6、nad6和rps3在保持系和不育系之间有较大差异外,其它基因在保持系和不育系中都是高度保守的,其一致性达98%以上,atp6和nad6在两个不育系中也是高度一致的;22个orf中只有orf249在K型和V型不育系之间具有一定差异,其余的orf高度一致,说明小麦K型和V型不育系的线粒体基因是高度保守的,推测二者可能具有相似的不育基因或不育机理。研究结果为小麦K型和V型不育系在杂交育种中的利用奠定了一定的理论基础。     

小麦K-型细胞质雄性不育系COI1基因的克隆与表达分析

COI1(coronatine-insensitive 1)基因是茉莉素信号传导中起关键作用的基因,与植物的抗病性、花粉育性密切相关。为探讨COI1与小麦K型细胞质雄性不育性之间的关系,本研究从小麦K型细胞质雄性不育系豫麦3号中同源克隆得到COI1基因的三个拷贝。该基因大小为2.8 kb,开放阅读框为1 761 bp,编码586个氨基酸残基的蛋白,含有COI1蛋白典型的F-box和LRR保守结构域。进化分析结果表明COI1基因的三个拷贝分别与来自小麦祖先种乌拉尔图小麦、拟斯卑尔脱山羊草和粗山羊草、大麦以及短柄草的COI1亲缘关系较近,而与拟南芥、大豆、黄瓜等的COI1亲缘关系较远。利用中国春缺体四体系统进行染色体定位分析,发现它们分别定位于小麦4A、4B、4D染色体上。对COI1基因在小麦品种中国春的根、茎、叶和幼穗中的表达模式分析发现三个拷贝呈组成型表达,但幼穗中Ta COI1A的表达量明显高于Ta COI1B和Ta COI1D。在不育系、保持系和F1代不同发育时期的花药中,COI1基因的三个拷贝在不育系单核期花药的表达量明显高于保持系,在二核期至三核期(不育系花粉败育的关键时期),Ta COI1B和Ta COI1D在不育系和保持系中的表达趋势一致,而Ta COI1A在不育系中的表达呈上调趋势,在保持系和F1代中的表达呈下调趋势,说明Ta COI1A基因在不育系和可育系(保持系和F1代)花药中的表达有明显差异,可能跟不育系的花粉败育有关。     

甘蓝型油菜细胞核 细胞质雄性不育三系的研究与利用 Ⅳ.隐性细胞核 波里马细胞质雄性不育三系的创建

甘蓝型油菜隐性细胞核雄性不育与波里马细胞质雄性不育可能具有完全不同的不育基因系统;采用有性杂交和连续回交的方法,将甘蓝型油菜隐性细胞核不育基因导入到含有波里马不育细胞质的基因型中,并得到甘蓝型油莱隐性细胞核 波里马细胞质雄性不育系RGCMS—S45A和RGCMS—117A及其相应的保持系S45B和117B;采用测交方法,从隐性细胞核雄性不育系中筛选出甘蓝型油菜隐性细胞核 波里马细胞质雄性不育保持系9个;波里马细胞质雄性不育的恢复系均是隐性细胞核 波里马细胞质雄性不育的恢复系。     

厚轴茶雄性不育株花药败育的生物学特性和细胞学研究

为明确厚轴茶(Camellia crassocolumnaH. T. Chang)雄性不育株花器发育形态、花药和花粉败育时期及兵细胞学特征,利用体视显微镜、石蜡切片技术、染色体制片和DAPI染色法,对厚轴茶雄性不育株和可育株开花迚程、花器形态、花药发育过程、花粉母细胞减数分裂及小孢子发育过程比较观察。结果显示,厚轴茶花属于完全花,花药其四室、呈蝶形,花药壁发育为基本型,绒毡层细胞其双核,于四分体时期形成分泌型细胞,单核花粉期开始降解,花粉母细胞经过减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ和胞质分裂后形成四面体型四分体,小孢子呈三角形,成熟花粉为二细胞型花粉。花蕾发育早期,不育株雄蕊发育正常,与可育株无明显差异。花蕾发育后期,不育株花丝弯曲,花药粘连、干瘪、褐化、坏死,不裂药。不育株减数分裂期绒毡层细胞异常增生、排列混乱,单核至双核花粉期绒毡层延迟降解。不育株花粉母细胞减数分裂过程中存在环状单价体、滞后染色体、染色体桥、染色体缺失、不均等分离、微核和多分体等异常现象。不育株小孢子胞质紊乱,单核期花粉粒相互粘附,花粉壁皱缩变形,花粉细胞质和细胞核模糊不清,成熟花粉细胞空瘪凹陷。研究结果表明,厚轴茶雄性不育花器形态属雄蕊萎缩型和花药异常型,花药发育受阻于减数分裂至单核花粉期,存在花粉母细胞败育型和单核败育型。单核花粉期是兵花药败育的主要时期。花药绒毡层异常发育和延迟降解,花粉母细胞减数分裂染色体行为异常,小孢子和花粉粒发育异常可能是兵花药败育的主要原因。     

辣椒MIKC型MADS-box基因家族鉴定及胁迫响应

MADS-box家族在花的诱导和发育中作用广泛,有些基因在明显不相关的发育阶段具有多种功能。本研究通过生物信息学对辣椒MIKC型MADS-box家族系统发育树、保守结构、基因特征、GO和KEGG富集分析、时空表达等进行系统分析。在辣椒中共鉴定到25条MIKC＿MADS基因,均具有MIKC＿MADS的N端SRF-TF和C端K-box保守结构域,氨基酸数为122～278 aa,为两性亲水性蛋白。Motif分析发现,25条CaMADS-box基因均含有Motif1、Motif2、Motif4共3个保守基序。染色体定位发现,25条基因不均匀地分布在12条染色体上,其中染色体Chr02定位基因最多,共计5条基因。共线性分析发现MIKC＿MADS在野生种Chiltepin中存在多个共线性区块。GO富集分析发现,MIKC＿MADS主要参与植物生长初期发育过程,主要是花器官、胚乳发育过程,KEGG富集到甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢(ko00260),乙醛酸盐和二羧酸盐代谢(ko00630),碳代谢(ko01200)。顺式作用元件发现,与光响应元件、水杨酸、胚乳等元件相关。在时空表达过程中,MIKC＿MA...     

大白菜新型胞质雄性不育系及其保持系花药不同发育时期内源激素动态变化的研究

利用细胞质雄性不育系制种是生产白菜一代杂交种子最经济、有效的途径之一,植物内源激素在植物体内普遍存在,并在植物生长发育的各个阶段起着重要的调节作用。大量的研究结果表明,雄性不育系的营养器官或生殖器官中内源激素含量与保持系不同,雄性败育是花器官尤其是雄蕊中激素不平衡的结果。利用酶联免疫测定技术研究大白菜新型胞质雄性不育系及其保持系不同发育时期花药组织中IAA、GA3、ABA和ZR含量的动态变化,结果表明：在花药发育过程中,不育系花药组织中ABA、m、GA3和ZR含量及ZIVABA比值的变化均出现异常。在第3时期（花营长2．0-3．0mm）,不育系的IAA、GA3和zR含量显著低于保持系,ABA含量显著高于保持系,ZR／ABA比值低于保持系。这一时期正好是不育系小孢子明显败育的时期。由此认为,该时期不育系花药组织中激素含量的变化及平衡的破坏可能影响了小孢子的正常发育,引起小孢子败育,导致大白菜的雄性不育。     

向日葵PMADS2 LIKE基因的克隆及表达分析

MADS-box家族基因是调控花发育进程的关键转录因子。在向日葵中大量的花发育相关基因有待于发掘和鉴定。本研究以向日葵(Helianthus annuus)为材料克隆到了一个MADS-box新成员PMADS2 LIKE。序列分析结果显示该基因具有MADS-box家族典型的MIKC保守结构域;系统发育树分析发现该基因与拟南芥PI基因亲缘关系最近;q RT-PCR组织表达模式分析该基因仅在花和果实中表达,且在6个花器官中仅在雄蕊和花瓣表达;q RT-PCR定量分析表示该基因从开花前25 d一直表达到开花期,并且在开花前5 d表达量最高。研究结果表明,PMADS2 LIKE基因在花发育和果实发育中具有一定的生物学功能。本研究的结果和推论为进一步探究向日葵PMADS2 LIKE基因在花发育和果实发育中的生物学功能提供前期数据基础,为理清MADS-box基因在向日葵花发育中的调控网络提供线索。     

陆地棉MADS-box家族基因鉴定及组织特异性表达分析

【目的】MADS-box蛋白是1种重要的转录因子,参与调控棉花生长发育进程。鉴定分析陆地棉MADS-box家族基因,可为研究其生物学功能奠定基础。【方法】基于2019年最新组装的陆地棉TM-1参考基因组,通过HMMER 3.0软件鉴定陆地棉TypeⅠ型及MIKC型MADS-box基因。利用MapInspect、MEGA7.0、MEME和TBtools软件以及omicshare网站进行染色体定位、多序列比对聚类分析、Motif预测、基因结构鉴定以及组织特异性表达分析。【结果】从全基因组水平上鉴定出181个陆地棉MADS-box基因(66个TypeⅠ型和115个MIKC型),染色体定位发现该181个基因在陆地棉26条染色体上均有分布,其中A组染色体上分布有78个基因、D组上分布有103个基因。系统进化分析显示TypeⅠ型MADS-box蛋白有3个亚家族,MIKC型蛋白包括MIKC*型和含有10个亚家族的MIKCC型;motif预测结果显示所有MADS-box蛋白均含有MADS结构域,基因结构分析结果显示,外显子、内含子结构和长度在各亚家族内具有同一性;组织特异性表达分析发现MADS-box家族基因中有33个在纤维组织中优势表达,103个在花器官中优势表达,41个基因在根茎中优势表达。【结论】本研究通过生物信息学方法,鉴定并获得了与陆地棉开花调控和纤维发育相关的MADS-box基因,对于揭示棉花纤维品质等重要性状的遗传调控机制及分子育种具有一定的理论意义和应用价值。     

甜菜细胞质雄性不育相关基因的克隆表达及CMS的相关性研究

已有的研究表明,线粒体atpA基因和orf187片段与作物雄性不育关系密切。为了研究atpA基因和orf187片段与甜菜细胞质雄性不育之间的关系,采用同源序列法分离克隆了甜菜体内atpA和orf187序列;序列分析揭示这2个片段序列在不育系和相应保持系间存在差异,进一步利用半定量RT-PCR和Real-time PCR技术分析了两系的atpA基因和orf187片段的表达情况。结果表明,与保持系相比,atpA在不育系中发生了碱基的置换及插入;orf187在不育系中缺失6个碱基,而在保持系中多了6 bp的重复序列;基因表达分析也显示,不育系atpA在花蕾发育的前2个时期表达量明显低于相应的保持系,而在大花蕾期其表达量又高于相应的保持系;orf187在不育系小花蕾时期表达量明显高于相应的保持系,随着花蕾的发育,该序列在不育系中的表达逐渐减弱并明显低于对应保持系中的表达量。推测atpA和orf187的结构变异及异常表达与甜菜细胞质雄性不育有着密切关系。     

玉米细胞质雄性不育系JnA的分组鉴定及利用

首先对玉米细胞质雄性不育系JnA进行小斑病菌接种鉴定,同时对其花药、花粉形态观察,通过恢保关系鉴定,F2育性分离观察及F1花粉碘液染色镜检,初步确定JnA属于S组细胞质雄性不育。从JnA×恢313的F2出现少量不育株和半恢株的情况看,JnA的不育性的恢复既受主基因控制,又受微效多基因作用。细胞学显微观察发现JnA的败育时期发生在单核晚期至二核花粉期,败育发生与绒毡层解体异常有关。同时对JnA在生产上利用的可行性作了初步研究。     

3个玉米细胞质雄性不育系的选育及分组鉴定

从地理远缘杂交和亲缘远缘杂交群体中，分离选育川G、类2、类3三个玉米细胞质雄性不育系。恢保关系鉴定和线粒体DNA的RFLP分析表明，三个不育系均属C组细胞质雄性不育。但是，从线粒体DNA的RFLP带型可以推断，川G与类2、类3以及参试C组不育系属于不同亚组，对克服C组细胞质雄性不育的遗传单一性具重要意义。这三个不育系的不     

烟草花蕾中内源激素含量与雄性不育性的关系初探

采用高效液相色谱法测定了烟草细胞质雄性不育系及其相应保持系花蕾发育过程中IAA,GA3,ZT及ABA4种内源激素含量的动态变化。结果表明,从小花蕾→中花蕾→大花蕾,烟草雄性不育系花蕾中IAA和ZT含量都比相应保持系的高;而不育系花蕾中GA3和ABA含量都比保持系的低。据此认为烟草花蕾内源激素含量的变化与雄性不育的发生有密切关系。     

新型不育胞质在栽培稻中的分布与鉴定

为了分析只含有不育基因orf216在栽培稻中的分布,鉴定具有新的细胞质雄性不育胞质类型的种质资源。选取栽培稻824个品系为研究对象,以细胞质雄性不育相关序列HL-Sp1的特异引物进行PCR扩增,初步筛选得到9个候选品系,利用细胞质雄性不育基因orfH79,orf216的特异引物进行PCR扩增完成进一步筛选,并用Southern杂交验证。结果表明,最终筛选出IR72892,IR43,IR735463个只含有不育基因orf216不含orfH79的新型细胞质雄性不育胞质类型的品系。通过分子标记辅助选择,已成功的从824个栽培稻种中筛选到新的具有细胞质雄性不育胞质类型的新品系,为后续不育系的培育和相关理论研究奠定基础。     

胡萝卜atp8基因的克隆表达及细胞质雄性不育的相关性研究

摘 要：线粒体基因重组而形成的异常开放阅读框的表达导致了植物的细胞质雄性不育现象,在这种现象的研究中具有重要的意义。本研究分离克隆了胡萝卜细胞质雄性不育相关的线粒体基因片段,并利用半定量RT-PCR和Real-time PCR技术研究了该基因在不育系和相应保持系中的表达情况。结果表明,与不育系相比,胡萝卜保持系atp8基因序列在30 bp-170 bp之间核苷酸突变很多,且在154 bp-162 bp发生了缺失。Blast分析发现保持系atp8基因与胡萝卜nad6基因的同源性高达100%。表达分析表明,atp8基因在不育系花蕾的前五个时期表达量都明显低于相应的保持系,而在盛花期的表达量与保持系趋于一致。推测atp8基因的异常表达与胡萝卜细胞质雄性不育有着密切关系。     

烟草CMS相关基因orf25的生物信息学分析

线粒体基因orf25异常可能导致烟草细胞质雄性不育（CMS）。为探讨orf25基因导致CMS的可能机理,本文采用生物信息学方法,分析烟草雄性不育系‘MS革新3号’及其保持系中的orf25基因在其编码蛋白各结构层次上存在的差异。结果显示,不育系中orf25基因因碱基改变提前出现终止子从而导致其编码蛋白缺失结构域,这极可能成为干扰线粒体F(0)F(1)-ATP合成酶功能的关键因素,从而成为导致烟草‘革新3号’CMS的根本原因之一。     

萝卜胞质紫菜薹雄性不育系花药发育的细胞形态学研究

通过2种细胞质紫菜薹雄性不育系小孢子发生的细胞形态学观察表明,供试不育系的雄蕊都深度退化,花药内无花粉。改良不育系小孢子在四分体前发育正常,在单核小孢子期,绒毡层异常膨大挤压小孢子,造成小孢子发育营养不良,引起小孢子败育。Ogura不育系的小孢子发育有所不同,它在孢原细胞分化期之前就已有53%败育,不形成花粉囊;形成花粉囊的孢原细胞大多只形成2个体积很小的的花粉囊,其中的小孢子发育与改良不育系的小孢子发育相似:单核早期绒毡层膨大挤压小孢子,使小孢子败育。     

小麦雄性不育系保持系过氧化物酶同工酶的比较研究

从小麦雄性不育系、保持系的10个不同组织、器官中共检测出8种过氧化物酶,在叶、芽鞘、根、节、节间、穗轴、叶鞘和芒中,不育系和保持系的过氧化物酶基本相同,说明这种酶由细胞核编码,但在花粉粒发育的3个不同时期,不育系与保持系间的过氧化物酶有明显差异,表现为不育系中的过氧化物酶同工酶多于保持系,这可能是由于不育系中细胞质不育基因对核基因的表达有调控作用,这种调控作用表现为不育细胞质基因的去阻遏作用,即不育细胞质基因可以去除细胞核中编码过氧化物酶基因的阻遏作用,使不育系中有更多的过氧化物酶基因得以表达,造成不育系中过氧化物酶同工酶多于保持系的现象.     

水稻滇Ⅰ型和BT型细胞质雄性不育系的PCR标记鉴别

中国用于杂交粳稻生产的细胞质雄性不育系仅有滇Ⅰ型和BT型,它们的不育系产生的花粉都为染败型,而且具有相同的恢保关系、同为配子体不育。因此,基于花粉败育特点和恢保关系等常规技术无法鉴别这两种不育系。本研究利用线粒体特异引物LD24对27个滇Ⅰ型不育系和9个BT型不育系进行PCR扩增,结果显示滇Ⅰ型不育系无扩增片段,BT型不育系具有1个605 bp的片段。该片段的DNA序列与水稻LD型雄性不育细胞质线粒体基因组的一个604 bp片段相似性达99%,该片段包括一个位于rps1基因下游的一段230 bp序列及rps1与orf187基因间隔区上游的一个374 bp序列。本研究的结果说明利用LD24标记的PCR产物可以有效地鉴别水稻滇Ⅰ型和BT型雄性不育细胞质。