甜椒细胞质雄性不育新种质花蕾败育与活性氧代谢关系研究

通过测定甜椒胞质雄性不育系A(G05106)及其保持系B(G05107)花蕾中抗氧化酶活性和抗氧化物质含量,研究了胞质雄性不育与活性氧代谢的关系.结果表明:与保持系相比,不育系中的产生速率、H2O2和MDA含量显著高于保持系,过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD) 活性略高于保持系,过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性相对较低.此外,不育系中抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)含量显著低于保持系.说明活性氧是促使甜椒花蕾败育的重要因素之一.     

棉花细胞质雄性不育花药的活性氧代谢

【目的】阐述棉花细胞质雄性不育花药的活性氧产生与清除的代谢规律。【方法】以棉花细胞质雄性不育系、保持系和杂种F1的不同发育时期花药为材料，分析3个活性氧指标（超氧阴离子、过氧化氢和丙二醛）和活性氧清除酶（超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶）的含量变化，比较3种材料的活性氧产生与清除的代谢状况差异。【结果】比较分析发现，在不育系败育初期的花药中，超氧阴离子（O2•–）、过氧化氢（H2O2）和丙二醛（MDA）3个对细胞有毒性的活性氧指标均高于保持系或杂种F1的花药，同时对活性氧具有清除作用的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）3个抗氧化酶活性也随着提高，表明败育初期花药的活性氧增加对抗氧化酶有诱导作用。但在败育盛期的不育花药中，一方面O2•–、H2O2和MDA含量极显著高，另一方面SOD、CAT、POD酶活性却极显著低，导致活性氧产生与清除失去平衡，这时花粉母细胞大量凋亡。在败育后的花药中，O2•–和H2O2含量与可育花药相近，但MDA含量仍持续提高，以及SOD、CAT、POD酶活性持续降低，表明雄性细胞凋亡后活性氧对花药仍有不利影响。【结论】花药O2•–、H2O2和MDA的过量积累，以及其清除酶活性的显著降低，这一过程在棉花不育花药中是与雄性细胞凋亡同步发生的，但在恢复基因引入后的杂种F1花药中，过量产生的活性氧可被清除。     

菜心细胞质雄性不育系转育研究

以油菜波里马胞质雄性不育系为不育源,四九菜心等6个品种为轮回亲本进行杂交、回交转育研究。结果表明:经过4个世代的单株选择和回交转育,选育出菜心胞质雄性不育材料经济性状与轮回亲本相似,平均不育株率为89.4%。其中以80天特青为轮回亲本转育的不育材料表现最好,不育株率达到98%,基本达到菜心胞质雄性不育系的育种目标。     

水稻细胞质雄性不育育性恢复遗传研究

研究应用水稻协青早A/(协青早B/密阳46)F6、协青早A/(珍汕97B/密阳46)F6及珍汕97A/(珍汕97B/密阳46)F6 3套测交群体,开展水稻细胞质雄性不育经典遗传学研究 . 结果表明:水稻CMS的育性恢复表现为质量-数量性状;不同遗传背景对水稻育性恢复的影响可能主要表现在微效QTL的不同,当群体中协青早B的成分被珍汕97B取代后,群体中恢复基因的效应得到加强.     

粳稻细胞质雄性不育系育性稳定性研究概述

粳稻细胞质雄性不育系的育性稳定性是其杂种优势利用中不可忽视的问题之一.较为详细地对影响粳稻细胞质雄性不育系育性稳定性的因素,育性变化的敏感阶段,育性稳定性研究及鉴定方法,不育系育性不稳定解决途径4个方面进行了综述.     

水稻细胞质雄性不育育性恢复研究进展

论述了水稻细胞雄性不育及育性恢复基因的主要类型、恢复基因的遗传、定位和育种的研究进展,并提出其存在的问题和展望。     

牡山羊草细胞质雄性不育小麦败育的生物学特性和细胞学研究

为明确牡山羊草细胞质雄性不育小麦的染色体组成及雄性败育特点,采用分子标记技术和酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对牡山羊草细胞质雄性不育小麦是否含有1BL/1RS易位染色体进行了鉴定。另外,为揭示牡山羊草细胞质雄性不育小麦败育发生的时期和败育的细胞学机理,以牡山羊草细胞质雄性不育小麦(Ju87B1-706A)和其同型保持系(706B)为供试材料,采用I2-K染色、醋酸洋红染色、DAPI染色和石蜡切片法对其花药形态特征及小孢子形成和发育过程进行细胞学观察。结果表明:Ju87B1-706A具有黑麦1RS的特异扩增条带(1 500bp),但缺少1BS的特异扩增条带(220bp),与其在A-PAGE结果的ω区与黑麦特异蛋白谱带的结果相对应,从而说明牡山羊草细胞质雄性不育小麦Ju87B1-706A为1BL/1RS雄性不育小麦类型;I2-K染色说明Ju87B1-706A的败育类型为典败和染败;Ju87B1-706A能正常进行减数分裂形成小孢子,到单核晚期时能形成正常的核但细胞皱缩,二核期细胞形态不规则能形成正常的精核但有些营养核不清晰,三核期精核呈圆形不能形成梭形的精核并发生部分空胞化;其单核晚期花药中绒毡层的延迟解离以及二核期三核期细胞团侵入药室造成小孢子败育,从而推测单核晚期是其雄性不育发生的关键时期,可能与绒毡层异常有关。     

枸杞雄性不育与植株发育进程中活性氧代谢的关系

对枸杞雄性不育株和可育株叶片中的活性氧在各个发育阶段的代谢变化进行了比较.与可育株相比,在营养生长阶段,O.-2的产生速率低,而H2O2 和丙二醛(MDA)的含量较高,超氧化物歧化酶(SOD)活性高于可育株,但过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性差异则不明显.在生殖生长阶段,O.-2的产生速率高,H2O2 和MDA的含量也较高,SOD、CAT和 POD活性低于可育株.结果表明,枸杞雄性不育与植株发育进程中活性氧代谢的异常有关.     

玉米细胞质雄性不育系物质代谢系统的研究

对玉米Mo_(17)核背景三种雄性不育细胞质(T、C、S)系及正常可育细胞质(N)系小孢子发育过程中花药组织的物质代谢系统进行了研究。发现在小孢子发生及败育的所有过程中,雄性不育细胞质系花药组织淀粉、可溶性糖、可溶性蛋白质、脯氨酸含量以及淀粉酶活性均显著低于正常可育细胞质系。讨论了玉米细胞质雄性不育性的“物质亏损”现象及其原因。     

雄性不育大白菜小孢子败育与花蕾长度的关系

以复等位基因遗传的大白菜雄性不育两用系AB01为材料,对蕾长与小孢子发育动态关系进行研究。形态调查结果发现,花蕾发育到1.75 mm以后时,不育株雄蕊逐渐退化,花药逐渐变黄、干瘪;花蕾长度在1.50～3.00 mm时,不育花药的生长速度极为缓慢,该时期是花粉败育的关键时期;徒手压片结果显示,长度为1.50 mm的不育花蕾中出现了四分体小孢子解体现象。在进行核不育基因表达分析研究时,花蕾样品分级标准应为蕾长<1.50 mm、1.50～3.00 mm和>3.00 mm 3个等级或者更加细化。     

辣(甜)椒细胞质雄性不育胞质基因的遗传效应

以辣(甜)椒细胞质雄性不育系(CMS)21A、延A、8A及相应的保持系21B、延B、8B和恢复系湘紫、LS7为材料,首次系统研究3个CMS不育胞质基因的遗传效应。结果表明,辣(甜)椒雄性不育细胞质基因的遗传效应之一表现为单性结果在不育系间有明显差异。不育胞质基因对F1代株高、株幅、单株结果数、果实大小、产量等主要农艺性状有一定正效应和促进作用,不育胞质基因对繁种没有影响。不育系的扩繁与保持以及F1杂交种子的繁制以大棚人工辅助授粉为最佳,单株结果数和单果种子数显著高于露地人工辅助授粉和自然授粉。     

线粒体蛋白质组学技术及其在植物细胞质雄性不育机理研究中的应用

利用差异蛋白质组学技术,比较研究不育系和保持系花药线粒体蛋白质组的变化,可以较全面地反映与育性相关蛋白质或多肽的表达变化特征,对于了解雄性不育花药败育发生的原因及其生理生化代谢机制具有重要作用。文章通过对植物线粒体蛋白质组学研究技术及其在揭示植物细胞质雄性不育（CMS）机理方面的研究进行综述,提出从线粒体差异蛋白质组学角度来揭示植物CMS的机理,是该领域研究的必然趋势。今后需加深对作物线粒体差异蛋白组学与其CMS机理的研究。此外,随着线粒体蛋白质组数据库的不断完善,蛋白质组学各种方法间的整合和互补,以及与其他学科（如基因组学、生物信息学等）领域的交叉研究,必将深入阐明CMS机理,从而加快植物杂种优势的利用。     

植物细胞质雄性不育及其在育种中的应用

细胞质雄性不育的研究在杂种优势利用上具有重要的实践意义。主要以能量为切入点阐述了植物线粒体引起细胞质雄性不育的作用机制,对提出的2种主要假说做了相关分析;从转录后调控和翻译后调控2个层面对育性恢复的机制作了详细的阐述;综述了近年来细胞质不育在植物育种上的应用所取得的成就。随着对多个物种全基因组和线粒体基因组序列测序的完成以及比较基因组学和生物信息学方法的建立和不断完善,相信对细胞质雄性不育机制的研究会有很大的进展。参23     

RFLP缩减杂交技术的改良与水稻雄性不育细胞质基因组差异片段的克隆

对基因组RFLP缩减杂交技术进行了改良,即用连接成大分子的Driver DNA与Tester DNA杂交、再利用PCR纯化试剂盒对大片段DNA回收率低的原理去除大部分Driver DNA以及与之杂交的非特异性Tester DNA片段.经过PCR扩增和克隆,获得多态性片段,可快速获得在亲本间有差异的分子标记．用该技术对水稻野败型雄性不育细胞质和正常细胞质DNA进行RFLP缩减杂交,获得了2个在不育系细胞质DNA与保持系细胞质DNA间的差异片段。     

油菜细胞质雄性不育基因orf138、orf288的功能分析

为确定油菜ogu CMS不育基因orf138编码蛋白的毒性与雄性不育的关系以及hau CMS不育基因orf288的核心功能区域,对2个不育基因进行不同长度的截短,进行原核表达和拟南芥、油菜遗传转化。不育基因orf138截短研究结果显示,IPTG诱导后,转入含有跨膜螺旋的pET32a^1-138和pET32a^1-93的大肠杆菌生长受到了明显的抑制,而转入去掉跨膜螺旋的pET32a^45-138的大肠杆菌生长不受影响,表明ORF138的毒性区域位于包含跨膜螺旋的N端;遗传转化结果证实PS∶Rfp138^35-138和PS∶Rfp138^45-138均不能引起拟南芥和油菜雄性不育,说明N端的毒性区域是ORF138引起植物雄性不育所必需的。不育基因orf 288不同长度截短的超表达载体拟南芥转化结果显示,PS∶Rfp288^104-288、PS∶Rfp288^134-288和PS∶Rfp288^164-288的转基因阳性苗出现雄性不育...     

Metabolism of Reactive Oxygen Species in the Cytoplasmic Male-Sterile Cotton Anther

Reactive oxygen species （ROS） in plant cell, including superoxide （O2^-）, hydrogen peroxide （H2O2）, and malondialdehyde （MDA）, are thought to be important inducible factors of cell apoptosis if excessively accumulated in cells. To elucidate the metabolic mechanism of ROS production and scavenging in anthers of the cytoplasmic male-sterile （CMS） cotton, CMS line, maintainer, and hybrid F1 anthers, were employed for studying the relationship between CMS and metabolism of ROS, by comparing ROS changes in the sterile and fertile anthers at different developmental stages. The results showed that during the abortion preliminary stage （sporogenous cell division stage）, anthers of CMS line had higher contents of O2^-, H2O2, and MDA than those of maintainer or hybrid F1. Simultaneously, the higher activities of superoxide dismutase （SOD）, catalase （CAT）, and peroxidase （POD） in scavenging ROS were measured in the anthers of the CMS line, indicating that an increase of ROS in anthers of abortion preliminary stage had an inducible effect on the antioxidant enzymes. But during the abortion peak of CMS anther （pollen mother cell meiosis stage）, on the one hand, contents of O2^-, H2O2, and MDA were extraordinarily high in CMS anthers, on the other hand, the activities of SOD, CAT, and POD were excessively low, which disrupted the balance between the production and elimination of ROS and led to pollen mother cells apoptosis at this stage. In the following two stages （uninucleate microspore stage and mature pollen stage）, the contents of O2^- and H2O2 in the aborted anthers were approximated to contents in the fertile anthers of the maintainer and hybrid F1. However, MDA contents were continuously raised and enzymic activities of SOD, CAT, and POD were consistently decreased in sterile anthers, which indicated that ROS still had harmful effects on the anthers after the apoptosis of the male cells. Excessive accumulation of O2^-, H2O2, and MDA and significant reduction of ROS scavengingenzyme activities were coinstantaneous with male cells apoptosis in the anthers of the cotton CMS line. But when the restorer gene was transferred into the CMS line, excessive production of ROS could be eliminated in the anthers of hybrid F1.     

辣椒新型质核互作雄性不育材料H9A不育机理研究

为研究辣椒雄性不育的机理,在花期,采用常规的石蜡切片法,对新型辣椒雄性不育材料H9A及其保持系H9B小孢子不同发育时期进行细胞形态学观察;采用DDRT-PCR技术对H9A与H9B小孢子发育过程进行mRNA差异显示,筛选差异表达的基因。切片观察发现:供试雄性不育材料的小孢子败育发生在单核前期,此时花蕾纵径0.526～0.572 cm,横径0.318～0.372 cm,花冠和花萼之比约为1∶4;通过DDRT-PCR,共获得27条差异表达的cDNA片段,其中在H9A中获得12条,在H9B中获得15条。结果说明新型辣椒雄性不育材料H9A的小孢子败育发生在单核前期,败育原因可能是绒毡层细胞程序性死亡异常并极度液泡化膨胀,四分体受挤压后破裂降解,不能形成正常的单核花粉粒。败育时期与花蕾外部形态相关。在败育期表达的27条差异cDNA片段为研究辣椒雄性不育机理的候选基因奠定了基础。     

Nectar secretion of RN-type cytoplasmic male sterility three lines in soybean [Glycine max (L.) Merr.]

Significant progress has been achieved in the use of heterosis in soybean and several soybean hybrids have been released in China. However, broad use of hybrid soybean seed is limited due to low seed setting of female parents. Breeding cytoplasmic male sterile(CMS) lines with high out-crossing rate is necessary to solve the problem. The objective of this study was to determine the relationship between out-crossing rate of CMS lines and their nectar secretion. The daily nectar secretion rhythm, meteorological effect on nectar secretion, and differences in nectar secretion among genotypes and years were investigated in 27 soybean CMS lines(A-lines) with their maintainers(B-lines) and restorers(R-lines). The correlation between out-crossing rate of CMS lines and nectar production was also evaluated. Nectar secretion had diurnal variation. Secretion initiated at about 06:00 for most materials and reached a peak at 07:00–08:30 after flower opened, then the nectar secretion decreased gradually. A sub-peak appeared at about 13:00, while the nectar could not be detected at 17:00. Nectar secretion was greatly influenced by the weather conditions. The amount of nectar secretion increased gradually over time during periods of high temperature and no rainfall for several days. Rainy weather and low temperatures inhibited nectar secretion. There were obvious variations of nectar amount among different genotypes tested. Significant nectar variation within a genotype among years was also observed, and the highest nectar secretion was 3-fold higher than the lowest. The amount of nectar secretion from R-lines was significantly higher than that of A-and B-lines. There was no significant difference in nectar secretion between A-and B-lines. A-and B-lines with higher out-crossing rates secreted more nectar. The amount of nectar secretion of A-and B-lines were significantly positively correlated with the out-crossing rate of A-lines.     

禾谷类作物编码与雄性不育相关线粒体蛋白核基因筛选策略

植物细胞质雄性不育（CMS）是指植物不能产生具有正常功能的花粉。控制CMS的基因存在于线粒体中,核基因对线粒体基因表达具顺向调节作用,而线粒体对核基因表达具有反向调节作用。目前植物线粒体蛋白组研究主要以营养器官为材料,主要粮食作物如水稻、小麦及玉米等都存在花药小、花期短、同一花序的花药发育不同步等。文章介绍了线粒体起源及植物线粒体蛋白组和植物CMS的研究现状,禾谷类作物花药线粒体蛋白组研究的重要性及困难,提出利用比较基因组学筛选水稻编码线粒体蛋白、与雄性不育相关的核基因的策略,以期为研究禾谷类作物特别是水稻CMS机理提供参考。     

小叶黄杨冬季叶片呈色与其类胡萝卜素及活性氧关系研究

研究常绿阔叶植物冬季变色的生理生化响应对揭示其冬季变色机制具有理论意义,也可为北方冬季绿色景观维护起实际指导作用。本文以‘丽城’小叶黄杨植株冬季不同光照下呈现绿色(GG)、绿棕色(GB)、棕色(BB)、红棕色(RB)和亮红色(RR)5种颜色叶片为对象,研究了不同呈色叶片的色素含量、分布与其活性氧指标(活性氧含量、抗氧化酶活性及氧化损伤程度)的关系。结果表明:绿色(GG)叶片叶肉组织全部呈现绿色,红色叶片在栅栏组织外部细胞层及海绵组织下部细胞层均有不同范围的红色区域出现,且红色深度和范围与叶片表型颜色相一致;与绿色叶片GG相比,冬季变色叶片(GB、BB、RB、RR)类胡萝卜素(Car)含量显著增加,光抑制程度明显加重,活性氧相关指标如过氧化氢(H2O2)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著升高,且叶片越红,PSⅡ光化学效率越小,Car和H2O2含量越高,两者呈显著正相关;总叶绿素[Chl(a+b)]含量RR最低,RB最高;不同颜色叶片间过氧化物酶(POD)活性变化无一定规律。此外,红色程度最深的RB、RR两种叶片具有最低的超氧自由基(O-2)及丙二醛(MDA)含量,且O-2与Car呈显著负相关。综上所述,不同呈色叶片Car的积累量不同,并且与H2O2水平密切相关,H2O2的增加可能促进了抗氧化酶SOD、CAT活性及Car含量的上调,使红色叶片免受氧化伤害。‘丽城’小叶黄杨冬季叶片呈色与活性氧密切相关,但是不同活性氧种类作用不同,H2O2在其中可能起着积极作用,值得进一步研究。