大豆RN型细胞质雄性不育系雌性育性对异交率的影响

【目的】研究RN型大豆细胞质雄性不育系、保持系雌性育性差异,明确RN型大豆细胞质雄性不育系是否存在雌性育性降低的现象,探讨不育系雌性育性与异交率的相关性。【方法】首先在200余份RN型细胞质雄性不育系中,依据异交结实率高低,选择有代表性的不育系及保持系6对;然后通过网室内投放蜜蜂传粉对不育系进行异交率鉴定,确定不育系的异交率高低水平;再对6份不育系利用同一父本恢复系进行不去雄人工杂交试验,明确不同异交结实率不育系在接受外来花粉受精结实方面是否存在差异;最后利用同一恢复系作共同父本,通过去雄、不去雄人工平行杂交方法,研究不育系及对应保持系间杂交成活率差异,对6份不育系及6份对应保持系雌性育性进行分析,同时分析不育系异交率与雌性育性的相关性。【结果】网室异交率鉴定表明,供试6份不育系异交率存在显著差异,最高达49.46%,最低仅15.94%。6份不育系在人工授粉杂交成活率上也存在显著差异,高异交率不育系（JLCMS101A和JLCMS82A）杂交成活率显著高于中、低异交率不育系,中异交率不育系（JLCMS9A和JLCMS47A）杂交成活率显著高于低异交率不育系（JLCMS89A和JLCMS31A）。人工去雄平行杂交成活率,高、中异交率不育系显著高于低异交率不育系;高、中、低异交率保持系间杂交成活率无显著差异;杂交成活率在高、中异交率不育系与对应保持系间无显著差异,而低异交率不育系的杂交成活率显著低于其对应保持系的杂交成活率。人工不去雄平行杂交成活率,高异交率不育系杂交成活率显著高于中、低异交率不育系杂交成活率;高、中、低异交率保持系间杂交成活率无显著差异;高、中异交率不育系的杂交成活率与对应保持系的杂交成活率无显著差异,而低异交率不育系的杂交成活率则显著低于其对应保持系的杂交成活率。【结论】在大豆RN型细胞质雄性不育系中,高异交率不育系雌性育性正常,低异交率不育系中存在因雌性育性差而影响正常结实的情况,雌性育性差是造成其异交结实性低的原因之一,不同异交率不育系对应保持系雌性育性均正常;不育系网室异交率与不育系去雄杂交成活率呈极显著正相关,不育系网室异交率与不育系不去雄杂交成活率也呈极显著正相关。去雄和不去雄平行杂交结果均可用于鉴定不育系的雌性育性。     

玉米CMS-C同质异核、同核异质系叶绿体基因组比较分析

【目的】基于玉米细胞质雄性不育材料粗制线粒体DNA高通量测序数据,对叶绿体基因组进行组装。【方法】应用Illumina Hiseq 2500平台进行线粒体DNA测序。利用软件Velvet对过滤后的clean reads进行拼接和叶绿体基因组的组装。采用在线注释软件DOGMA(http://dogma.ccbb.utexas.edu/)对叶绿体基因组完整序列进行基因预测和基因功能分析。【结果】成功组装出C48-2和C黄早四2个不育系及48-2和黄早四2个保持系的叶绿体基因组,大小分别为140 473 bp(C48-2)、140 478 bp(C黄早四)、140 458 bp(48-2)、140 448 bp(黄早四),均包含84种编码基因,30种tRNA基因,4种r RNA基因。新组装的4个叶绿体基因组,在基因组大小及所包含的基因种类及数量方面都与叶绿体参考基因组具有较高的相似性,说明粗制线粒体的高通量测序数据可以用来组装叶绿体基因组。叶绿体基因组高度保守,但也存在SNP及InDel,基于不育系与保持系叶绿体DNA(cpDNA)的SNP位点设计特异引物,可用来鉴定区分CMS-C不育胞质与正常胞质。【结论】利用粗制线粒体DNA的高通量测序数据可以完成叶绿体基因组的组装,玉米CMS-C不育系与保持系的叶绿体基因组具有高度的一致性,但也存在一些多态性位点,基于多态性位点成功开发出可区分CMS-C不育胞质与正常胞质的特异标记。     

红麻雄性不育细胞质相关的cSNP位点发掘

在前期已获得红麻atp9基因编码区的基础上,以红麻细胞质雄性不育系P3A、保持系和F1代为材料,随机选取不同材料的3个atp9独立gDNA克隆子进行测序和序列比对。结果显示:具有不育细胞质的不育系和F1代与具有可育细胞质的保持系在第290位点处存在碱基差异,具有不育细胞质的材料均为碱基T,而具有可育细胞质的材料在相应位点为碱基A;atp9基因第290位点处T/A碱基转换的cSNP位点经已知细胞质的红麻种质资源的进一步检测,同时结合这些资源的田间育性进行分析发现,红麻种质资源UG93-2MS-1、UG93-2MS-2、UG93-2MS-3、UG93-2-22、KN250、KN142、ZB90在第290位点处为碱基T,能扩增出319bp条带,在田间对应的育性除品种UG93-2-22为可育外,其余均为不育或半不育;而福红992在第290位点处为碱基A,未能扩增出319bp条带,在田间对应的育性为可育。因此,位于atp9基因的第290位点处的T/A碱基转换的cSNP位点与红麻不育细胞质相关或连锁,为红麻不育细胞质鉴定提供了新的检测手段。     

红麻不育系与保持系基因组DNA甲基化比较分析

为分析红麻不育系中甲基化模式,以红麻不育系UG93A和保持系UG93B为试验材料,分别提取2个材料的苗期叶片、四分体时期和双核期花药的基因组DNA(gDNA),采用甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法分析比较其不同生长发育时期基因组DNA甲基化的变化规律,并研究甲基化变化基因的表达模式。结果表明:1)红麻生长发育过程中基因组DNA甲基化呈现一定的时空动态变化规律,不育系UG93A和保持系UG93B苗期叶片的甲基化率分别为56.79%(全甲基化率为44.25%,下同)和58.89%(43.24%);花药发育的四分体时期的甲基化率分别为48.08%(36.24%)和44.25%(33.22%);花药发育的双核期的甲基化率分别为45.30%(34.15%)和48.78%(37.98%);2)不育系UG93A基因组DNA的甲基化率在苗期最高、花药败育发生前的四分体期次之、败育后的双核期最低,在整个生长发育过程中呈现先高后低的趋势;保持系UG93B基因组DNA的甲基化率在苗期最高、花药发育的四分体期最低、双核期次之,在整个生长发育过程中呈现先高后低、再缓慢上升的趋势。保持系UG93B基因组DNA的甲基化水平总体上高于不育系UG93A,但在花药败育发生前的四分体时期,不育系的甲基化水平明显高于保持系;3)ATP8、SCL13、SRF6和植物磺肽素受体2等基因在不育系UG93A与保持系UG93B中存在甲基化差异。qRT-PCR分析结果表明,甲基化发生变化的基因在不育系和保持系之间的表达差异显著,推测这些基因的甲基化变化在红麻细胞质雄性不育(CMS)中发挥重要的作用。     

棉花细胞质雄性不育系‘07-113A’与其保持系线粒体差异基因发掘与表达分析

为发掘棉花细胞质雄性不育相关基因,采用RFLP分子标记、Northern blot、同源克隆及RT-qPCR的方法,对离核木棉细胞质雄性不育系‘07-113A’及其保持系‘07-113B’进行线粒体差异基因发掘和表达分析。结果表明:1)以12个线粒体基因为探针,结合EcoRⅠ和HindⅢ2种限制性内切酶对不育系和保持系进行RFLP分析,发现atpA/EcoRⅠ及ccmB/EcoRⅠ2个基因/酶组合存在RFLP多态性;2)以atpA和ccmB为探针,对‘07-113A’和‘07-113B’进行Northern blot分析,检测到atpA、ccmB在不育系和保持系中转录本大小均相同;3)获得atpA的CDS全长及其部分侧翼序列,比对结果表明,不育系和保持系的atpA编码序列相同;与保持系相比,不育系5′端侧翼序列有2个碱基的变异,3′端侧翼序列有4个碱基的变异;4)RT-qPCR分析发现,不育系中atpA在败育后的表达量是保持系的0.44倍,极显著低于保持系。推测‘07-113A’花粉败育可能与atpA的异常表达相关。     

F型与其他小麦雄性不育系细胞质类型的分子鉴定

为了鉴定F型与其他小麦雄性不育系细胞质类型之间差异。以F型不育系(FA1-1，FA1-2，FA2-1)、F型保持系、T、K、V型同核异质不育系(A)及其保持系（B）‘冀5418’等为试验材料，用23对叶绿体和21对线粒体SSR分子标记进行聚类分析。结果表明：FA与T、K、V、B型不育系的细胞质分属不同类别。FA与中国春(CS)的细胞质遗传相似系数为1.00，FA与FB细胞质遗传相似系数为1.00，表明其可能为普通小麦细胞质雄性不育系。与经典质核互作雄性不育原理有差异，F型雄性不育系的育性可能由核基因控制。     

红麻RPT4全长cDNA的克隆及其在红麻花药中的表达

[目的]克隆红麻细胞质雄性不育系与保持系花药中差异表达蛋白RPT4相应基因的cDNA全长,分析该基因在花药中的表达.[方法]采用同源克隆法和RACE技术相结合,从保持系L23B花药总RNA中克隆RPT4全长cDNA.通过半定量RT-PCR检测花粉小孢子败育前,败育期间和败育晚期该基因在不育系和保持系间花药中的表达差异.[结果]克隆得到1 596 bp的cDNA全长,最长开放阅读框(ORF)1 197 bp,编码398个氨基酸的肽序列;该蛋白与蓖麻中直系同源蛋白的相似性最高,达91.93%,内含3个模体Walker A、Walker B和arginine finger的保守域,暗示其具有复杂多样的重要功能.RPT4的mRNA在红麻不育系和保持系花药中均有表达,但在四分体前(败育前),不育系和保持系中的表达量一致;在小孢子单核期(败育期),不育系花药中的表达量比保持系中的低;而小孢子双核期(败育晚期)的表达变化则相反.[结论]RPT4参与红麻小孢子的发育过程,可能具有与红麻细胞质雄性不育相关的复杂分子功能.     

水稻线粒体基因atp6启动子突变导致的一种细胞质雄性不育型

内江杂交水稻科技开发中心从恢复系 "万恢88/内恢92-4" 杂交组合F2代不育株选育的细胞质不育系,被暂时定名为"万恢88型水稻细胞质雄性不育系".利用PAGE电泳、琼脂糖凝胶电泳和克隆测序等技术对其不育系和保持系线粒体基因组进行研究,分析其雄性不育的分子基础和分子机理.通过PAGE电泳发现,其不育系线粒体基因组PCR带型与野败型(WA)、印水型(ⅡA)、D型(Di)、冈型(GA)存在差异.对其不育系内香2A和保持系内香2B的差异片段回收测序,获得两条667 bp长度的mtDNA片段2A和2B,通过序列比对和电子杂交分析,获得片段为atp6基因的部分序列及其上游序列.2A和2B相比有3个碱基不同,分别是第57位G→T,第100位T→C,第161位C→T.功能分析第100 位T-C点突变使atp6基因启动子核心序列遭到破坏.通过对atp6基因上游序列的RT-PCR分析,发现不育系内香2A的atp6基因不能正常表达.故而推测万恢88型水稻细胞质雄性不育是由于不育系线粒体atp6基因核心启动子区域发生点突变,导致atp6基因不能正常转录,致使线粒体供能不足,最后导致花粉败育.     

白菜胞质雄性不育系叶绿体DNA的SSR分析

从烟草的36时叶绿体SSR引物中筛选出10对引物对白菜不育系和保持系的叶绿体基因组进行了SSR分析,发现两系间扩增片段的多态性较小,获得了1条只在不育系稳定出现的微卫星序列.此结果显示,不育系和保持系的叶绿体基因组间确实存在差异,此差异也许与细胞质雄性不育相关.     

大豆质核互作雄性不育系花器官发育生理生化特性的变化

以大豆质核互作雄性不育系JLCMS9 A及其同型保持系JLCMS9 B为试验材料,测定花芽期、花蕾期、成花期中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性以及丙二醛(MDA)、淀粉、可溶性蛋白、可溶性糖、游离脯氨酸的含量,分析3个时期生长素(IAA)、赤霉素(GA3)、异戊烯基腺嘌呤核苷(iPA)、脱落酸(ABA)的含量及变化.结果表明,在花芽期不育系中的SOD、CAT活性以及MDA、游离脯氨酸的含量均高于保持系,而在花蕾期和成花期相反,其值均低于保持系;不育系的POD活性在花芽期显著低于保持系,在花蕾期和成花期相反,其值均高于保持系;不育系9A的淀粉、可溶性糖含量整体呈上升趋势,在花蕾期和成花期均低于保持系9B.花器官整个发育过程中,不育系9A的IAA含量呈先升后降的变化趋势,iPA含量为逐渐升高趋势,不育系各激素含量均低于保持系.不育系的IAA/ABA、IAA/GA3、IAA/iPA、ABA/GA3的比值与保持系存在差异.由此推断,花器官发育生理特性的异常与大豆质核互作雄性不育有关,花蕾期可能是大豆质核互作雄性不育系花器官生理生化指标发生异常的关键时期.     

S~v型小麦雄性不育系及保持系的研究

通过对Sv型1B/1R型保持系、G型不育恢复系1031品系分别与Sv型不育系杂交后代的研究,结果表明,1BS染色体上带有来自斯卑尔托Rf3恢复基因的普通小麦1031品系,是Sv型细胞质雄性不育系的恢复系。这扩大了Sv型细胞质雄性不育系的非1B/1R型保持系,为Sv型细胞质雄性不育系小麦在北方春麦区的利用提供了基础材料。     

92-18小麦雄性不育的遗传研究

通过对92-18雄性不育系和T型不育系花器进行比较、对92-18A的恢保关系、回交代的育性表现、细胞质效应分析及其对光温条件的反应等进行了遗传研究,结果表明,92-18A是普通小麦92-18经细胞质变异产生的新的不育类型。它的保持系比较多,恢复源比T型不育系广泛,比光温敏不育系有明显的优越性,更有利于广泛组配杂交组合,成为有生产应用价值的新不育系,可以利用它选育出符合大田生产要求的小麦杂交种。     

白菜胞质雄性不育系及保持系叶片色素含量及其超微结构

以白菜胞质雄性不育系、原不育材料及其保持系为试材，比较了不同发育时期叶片色素含量及其超微结构的差异。结果表明，莲座期原不育材料色素含量极显低于新不育种质及保持系；而在苗期及抽薹期，色素含量差异均不显。各时期不育材料细胞器发育明显滞后于保持系。莲座期，原雄性不育材料叶绿体呈椭圆形，片层结构疏松，叶绿体数目及叶绿素含量明显低于新不育种质及保持系。保持系及新不育种质叶绿体发达，片层结构较多。同期保持系线粒体结构发达，内脊丰富，内含物充实；而不育系线粒体结构简单，内脊较少，线粒体的数目高于保持系。到抽薹期，无论叶绿体还是线粒体都呈退化状态，叶绿体内累积淀粉粒，线粒体内脊减少，不育系线粒体严重空泡化。     

辣椒不育系和保持系线粒体差异基因获得及SNP分析

通过对辣椒细胞质雄性不育(CMS)系及其相应保持系育性相关基因的分析,检寻SNP位点,旨在探索其与辣椒细胞质雄性不育性的关系。以高盐-蛋白酶K法提取线粒体DNA,采用AFLP技术分析了辣椒不育系和保持系的mtDNA的差异,从128对引物扩增产物中发现了不育系和保持系的差异片段,经回收、克隆获得不育系特异片段CanLE长度140 bp,保持系特异片段CanLB长度126 bp。利用Blast对其进行序列比对分析,其中CanLE与细胞色素P450家族蛋白同源,CanLB和赖氨酰-tRNA合成酶同源。进一步分别克隆并获得了不育系和保持系辣椒细胞色素P450全长,序列分析发现,两者存在单核苷酸多态性(SNP),其中5个碱基差异,3个为同义突变,2个氨基酸发生改变。     

小麦核型—蓝标型雄性不育杂种优势利用研究

利用染色体工程将蓝粒小麦附加系中携带有蓝色胚乳基因和育性恢复基因的4E 染色体,附加到小麦核雄性不育系上,选育出了稳定的雄性不育、保持系。经多年用多个品种对不育系测交,所有组合的杂种 F_1均恢复正常结实。初步选配出几个杂种组合,并进行了制种试验;研究了它的繁育制种体系,表明它比 XYZ 体系有较大的优越性,还对其在轮回选择中的应用进行了初步探讨。     

油青四九菜心细胞核不育系转育研究

[目的]探索油青四九菜心细胞核不育系的转育。[方法]以法45抗热大白菜不育系为不育源,通过常规杂交转育得到油青四九菜心细胞核不育系、新甲型两用系和临时保持系。[结果]用可育品系与雄性不育系中不育株和甲型两用系中不育株杂交,以及新甲型两用系中可育株正反交,测定15个菜心可育品系基因型均为MsfMsf。按雄性不育系杂交转育方案,育成了大白菜细胞质油青四九菜心的新甲型两用系,雄性不育系和临时保持系。按照回交转育方案,完成了大白菜细胞质和菜心细胞质4个世代雄性不育系的转育,其后代雄蕊育性分离比例完全符合回交转育模式。[结论]在雄性不育系的转育过程中,注意同型株的选择,会有很好的转育效果。     

大白菜细胞质雄性不育特异RAPD标记的筛选

根据近等基因系分析原理,以大白菜细胞质雄性不育系CMS-2及其保持系B-2为材料.对大白菜细胞质雄性不育基因及其保持基因进行RAPD标记研究。引物S391在不育系中有特异性扩增,得到一条约700bp的特异片断;引物S425在保持系中有特异性扩增,得到一条约600bp的特异片,分别命名为S391-700bp、S425-600bp。采用Blastn进行核苷酸同源序列比较,结果发现S391-700bp存在一个开放阅读框架,这一开放阅读框架与植物叶绿体丝氨酸乙酰基转移酶DNA部分片段有很高的同源性;S425-600bp是新发现的一段DNA序列。根据测序结果设计特异引物,结果表明本研究所获得的两个标记片断都能确定其特异性。     

白菜核不育两用系与玻里马胞质不育系及其保持系的性状比较分析

用比较分析的方法,对白菜核不育两用系与玻里马胞质不育系及其保持系的植株性状、育性、花器结构和花粉扫描电镜形态等进行观察研究.结果表明,玻里马不育系及其保持系的生长势强于核不育两用系,其中不育株的生长势强于可育株,且分枝数也较可育株多.两用系不育株的花蕾松软,花朵花冠较小,花丝短缩,花药戟形、褐色无粉,花粉粒空瘪畸形.玻里马不育系花蕾瘦瘪,花瓣皱缩,花色较淡,花粉粒多瘦瘪.两用系不育株花粉败育比玻里马不育系要明显,而花药败育则相反.两用系可育株与玻里马保持系花粉粒都比较饱满,保持系的网脊细,网眼大.实验还表明,该玻里马不育系转育容易,在大白菜、塌菜中可以找到恢复系.     

甘蓝型油菜隐性上位细胞核雄性不育三系的转育方法

对甘蓝型油菜隐性上位细胞核雄性不育纯合两型系、临保系和全不育系的转育方法进行了介绍。其要点是先转育隐性上位细胞核雄性不育纯合两型系,然后再通过回交转育主要农艺性状与纯合两型系相近或完全一致的相应的全不育临时保持系。具有方法简便,工作量小,见效快等优点。该方法正在应用于对REGMS118A类型细胞核雄性不育系的转育改良实践中。