一个水稻育性相关基因在小麦雄性不育系中的表达

为了确定小麦中一个编码与水稻光温敏雄性不育有关的酶的基因（FJ803924）是否与小麦雄性不育系的育性有关,采用半定量PCR和电泳分析,测定了此基因在人工控温下生长的5种小麦（非1B/1R 类K型不育系732A 及其保持系732B、YS型温敏雄性不育小麦A3017、1B/1R 类K 型不育系K3314A 及其保持系3314B）不同时期幼穗中的表达量变化趋势。结果表明,此基因在高、低温处理下在732A和A3017中出现较明显的表达量差异,而在另外几种小麦中表达量变化差异不明显。此基因在不同小麦中的表达受温度影响的程度不同,与小麦育性的关系也不尽相同。     

大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A和其保持系的不同器官蛋白质组比较

质核互作雄性不育在杂种优势利用中起着重要作用,探讨质核互作雄性不育发生的机理具有重要的理论和实践意义.本研究开展大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A与其保持系NJCMS1B的不同器官蛋白质组比较分析.以大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A和其保持系NJCMS1B的种子、叶片和花药为材料,采用双向凝胶电泳技术对其蛋白质进行分离,考马斯亮蓝染色,获得重复性好的蛋白质双向电泳图谱,利用PDQuest软件处理分析,寻找差异表达蛋白.结果发现不育系NJCMS1A与其保持系NJCMS1B的种子2-DE图谱间存在7个差异表达蛋白点,其中3个在NJCMS1A中表达而在NJCMS1B中缺失,3个在NJCMS1A中缺失而在NJCMS1B中表达,1个在NJCMS1A中表达量明显增强;苗期叶片2-DE图谱间基本一致,没有差异表达蛋白点;单核小孢子期花药2-DE图谱间有9个差异表达蛋白点,其中3个在NJCMS1A中表达而在NJCMS1B中缺失,6个在NJCMS1A中缺失而在NJCMS1B中表达;二胞花粉期花药2-DE图谱间有24个差异表达蛋白点,其中10个在NJCMS1A中表达而在NJCMS1B中缺失,12个在NJCMS1A中缺失而在NJCMS1B中表达,2个在NJCMS1B中表达量明显增强.两系花药间存在较多差异表达蛋白点,种子间仅有少量差异表达蛋白点,而苗期叶片间基本没有差异表达蛋白点,说明不育基因表达具有时空性和器官特异性,与育性有关的蛋白主要在花药中表达.     

大豆GmGST12基因的克隆及表达分析

植物中的活性氧(ROS)作为细胞内或细胞间的信号起重要作用,但其浓度过高可能会导致植物出现雄性不育,而谷胱甘肽S-转移酶类(GSTs)对于解除ROS对细胞的毒害具有重要作用。前期在大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A与其保持系NJCMS1B的比较转录组学研究中发现一个差异表达基因Gm GST12。本研究通过同源克隆法从NJCMS1A和NJCMS1B花蕾中克隆了Gm GST12基因,其编码区序列(CDS)全长均为708 bp,且核苷酸序列相同,编码含235个氨基酸的谷胱甘肽S-转移酶;系统发生分析表明,Gm GST12与拟南芥At GSTU9的同源性最高,二者氨基酸序列相似度为52%;组织表达分析表明,Gm GST12在NJCMS1A花蕾中的表达水平极显著地高于NJCMS1B花蕾中的表达水平,而在根、茎和叶中的表达水平差异不显著;亚细胞定位结果显示Gm GST12定位于细胞核和细胞质中;此外,还构建了植物过表达载体p CAMBIA3301-Gm GST12,以用于下一步转基因功能验证研究。以上结果为进一步研究大豆质核互作雄性不育的分子机理提供了基础。     

非1B/1R和1B/1R类型K型小麦雄性不育系幼穗部分生理指标的变化

为了揭示非1B/1R及1B/1R类型K型小麦雄性不育系雄性败育的生化机制,在不同发育时期对K型非1B/1R小麦雄性不育系KTSP3314A及同型保持系TPS3314B与K型1B/1R小麦雄性不育系K3314A及同型保持系3314B幼穗中游离氨基酸总量、可溶性蛋白含量、可溶性糖和淀粉含量进行了测定.结果表明,非1B/1R类型的K型不育系幼穗的这些生理指标与1B/1R类型K型小麦雄性不育系的变化不同.1B/1R类型不育系除可溶性糖含量在整个发育时期与其同型保持系差别不明显外,其它物质的含量在单核小孢子时期均差异明显;非1B/1R类型不育系这四种物质含量在二核小孢子时期均差异较大.由此说明,这两类K型不育系的雄性败育进程有所不同,非1B/1R类型K型不育系的雄性败育时间晚于1B/1R类型K型不育系,并在雄性败育的过程中伴随着部分生理指标的变化.     

大豆细胞质雄性不育系与保持系atp6基因的RNA编辑比较研究

对大豆细胞质雄性不育系NJCMS1A与其保持系NJCMS1B的atp6基因的RNA编辑进行比较研究.结果在不育系NJCMS1A与保持系NJCMS1B的atp6-3基因保守区中均发现2个编辑位点,但互不相同,并且导致了氨基酸的不同变化;mtDNA 序列分析显示,atp6-3基因转录本保守区在不育系NJCMS1A与保持系NJCMS1B间存在1个碱基的差异;另外还发现atp6-1、atp6-2和atp6-3的表达在不育系NJCMS1A与保持系NJCMS1B间存在明显差异.     

甘蓝型油菜胞质雄性不育系212A的选育与研究

在Ledos字兴?号后代材料中发现5株雄性不育株,经与中双2号自交系212B保持,育成了细胞质雄性不育系212A和保持系212B.通过人工套袋自交、剥蕾授粉自交及镜检观察,认为不育系212A属稳定型细胞质雄性不育系,产生的原因可能与低温时期的死蕾现象有关.恢保关系的研究表明,212A胞质雄性不育系与pol CMS、陕2A CMS恢保关系相同.遗传研究表明,测交F2育性为可育与不育3∶1分离;用恢复系回交(BC1)后代全可育,无育性分离;用保持系回交,后代育性为可育与不育1∶1分离.初步认为控制不育系的基因为S(rr),保持系基因为N(rr),恢复系基因为N(RR)或S(RR),属1对核基因控制的细胞质雄性不育系.     

K型小麦雄性不育系绒毡层结构变化及相关基因的表达分析

为揭示K型小麦雄性不育系的败育时期和败育机制,以K型小麦雄性不育系K519A及其保持系519B为材料,采用半薄和超薄树脂切片法对花药绒毡层进行显微和亚显微结构观察,并对孢粉素转运相关基因RAFTIN1和绒毡层细胞降解相关基因APs在不同生育时期的表达模式进行分析。结果表明,与保持系相比,不育系花药绒毡层在四分体时期提前降解,部分绒毡层细胞脱离中层侵入药室内,发育至二核和三核期绒毡层细胞只剩下细胞轮廓和少量附着的乌氏体。不育系小孢子细胞壁在单核期开始增厚,是同时期保持系小孢子细胞壁厚度的2.35倍,发育至二核期小孢子细胞壁继续增厚,但三核期不育系小孢子细胞壁比保持系小孢子细胞壁薄,仅是保持系花粉粒细胞壁厚度的89%,并且三核期不育系花粉粒出现畸形和质壁分离的异常现象。自小孢子母细胞时期至单核期,不育系中RAFTIN1和APs基因的相对表达量都显著高于保持系,但在二核期不育系中的相对表达量显著低于保持系。推测K型小麦雄性不育系K519A的败育可能发生在四分体期和二核期。RAFTIN1和APs基因的表达模式与细胞学观察结果相契合,故推测这两个基因很可能参与了K型不育系K519A的不育过程。     

爪哇稻Wanilava细胞质雄性不育系的创建及AFLP指纹图谱分析

初步鉴定了爪哇稻Wanilava细胞质雄性不育系的特征特性,并以2套水稻（Oryza sativa）同核异质材料273JW（爪哇型胞质不育系）、273D（D型胞质不育系）及其对应的保持系273B, 803JW（爪哇型胞质不育系）、803WA（野败型胞质不育系）及其对应的保持系803B为研究对象,利用AFLP 分子标记技术构建了JW型不育胞质的指纹图谱,分离了JW型胞质与野败型胞质及保持系的差异片段。     

几类小麦雄性不育系育性敏感时期可溶性蛋白质和ATP酶活性的分析

为了研究K型和YS型小麦雄性不育系雄性不育的生化机制,用Native-PAGE凝胶电泳技术对稀盐缓冲液提取的不育系及其保持系育性敏感期旗叶和小穗中的可溶性蛋白进行了分析,并对不育系和保持系小穗质膜和液泡膜H+-ATP酶活性进行了比较.结果显示,1B/1R类K型不育系3314A和非1B/1R类K型不育系732A的同型保持系732B的旗叶在二核期和三核期均出现一分子量大小相同的特异性条带.对小穗的电泳结果显示,1B/1R类K型不育系3314A和非1B/1R类K型不育系732A单核期与其同期相应保持系相比,表达了一些特异性的蛋白.而YS型光温敏不育系A3017二核期和三核期比单核期多出现了特异蛋白条带.这些小穗中表达的特异蛋白可能与育性相关.另外,通过对质膜和液泡膜H+-ATP酶活性测定表明,不育系小穗单核期ATP酶活性较高,尤其是不育系液泡膜H+-ATP酶活性在单核期均明显偏高.     

甜菜细胞质雄性不育系和保持系花期几种酶活性的比较

利用稳定的甜菜雄性不育系1A、2A为材料,以其相应的保持系1B、2B为对照,在花期取花和叶为试材,对超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)3种酶的活性与甜菜雄性不育的关系进行了分析.结果表明,甜菜不育性的表现仅和花蕾中POD和SOD的活性降低有关:而CAT活性在花蕾和叶片中不育系和保持系之间均无明显差异.     

分子标记辅助选择Pi9基因改良水稻不育系桃农1A稻瘟病抗性

以籼稻品系75-1-127为广谱持久抗稻瘟病基因Pi9的供体亲本,先后以三系保持系桃农1B及其不育系桃农1A为受体亲本,利用Pi9基因内共显性InDel标记CoInDF₁R₂开展MAS回交育种以定向改良桃农1A稻瘟病抗性。分子标记CoInDF₁R₂在75-1-127基因组中扩增出1条大小为354 bp的条带,而在桃农1B和桃农1A基因组中扩增条带大小约为470 bp。分别以75-1-127与CO39作为抗病对照与感病对照进行室内人工接种,得到桃农1A、桃农1B及其改良不育系和保持系的抗菌谱,结果显示,75-1-127的抗性频率为86.67%,桃农1A与桃农1B的抗性频率均为6.67%,而改良不育系桃农1A-Pi9及其保持系桃农1B-Pi9的抗性频率同75-1-127,且田间病圃表现高抗苗瘟。经田间不育特性、农艺性状与产量结构调查分析,育成1个高抗稻瘟病、不育性彻底且稳定、柱头外露率高、包颈粒率低、农艺产量性状优良的新不育系桃农1A-Pi9-1及其配套保持系桃农1B-Pi9-1,实现了桃农1A稻瘟病抗...     

利用cDNA-RAPD方法筛选与V型小麦细胞质雄性不育育性相关的线粒体转录产物的研究

为了研究V型细胞质雄性不育小麦的不育机理,以V型细胞质雄性不育小麦的一套近等基因系为材料,利用cDNA-RAPD方法对不育系、保持系和杂种F1线粒体RNA进行了比较分析.共用了284个引物,有104个引物在不育系和保持系间存在扩增差异,22个引物在不育系和杂种F1间存在扩增差异,找到了一个在不育系中特异表达的差异片段S238999,Northern杂交证实该片段在不育系、保持系和杂种F1的转录的确有差异,它的转录本丰度随着恢复基因的导入明显降低,表明该片段与V型小麦细胞质雄性不育具有一定的相关性.通过NCBI数据库的同源性比对,发现该片段仅与一个Hordeum vulgare基因组DNA片段有84 bp的同源序列,表明这是一个新的可能与V型小麦细胞质雄性不育相关的序列.     

5种细胞质雄性不育小麦败育过程中活性氧代谢保护酶的响应

为了解异质雄性不育小麦败育过程中活性氧代谢中几种保护酶的变化特点,以5种小麦雄性不育系U116A、Ju116A、Va116A、C6116A、K116A及其相应保持系116B为材料,分析了小麦雄性不育系在花药不同发育时期的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性与保持系的差异。结果表明,不育花药的POD活性自单核早期后均比同一发育时期的可育花药高;自单核晚期开始,不育系CAT活性总体上呈下降趋势,而可育系则呈升高趋势;受试材料花药中SOD活性总体呈上升趋势,且不育系高于保持系。经差异分析,不育系U116A、Ju116A、Va116A、C6116A的败育关键期是单核晚期,而K116A的败育关键期则是单核晚期至二核期。以上结果说明,5种异质小麦雄性败育时期有所不同,并且雄性育性与POD、CAT和SOD活性密切相关。     

应用基因芯片分析短日低温条件下新型粳稻光温敏核质互作不育系育性相关基因

为了解具有三系和两系两套不育机制的新型粳稻光温敏核质互作不育系2310SA分子水平上的育性机理,同时也试图对水稻雄性不育现象做进一步探讨,利用水稻基因芯片,以2310SA及其保持系两系光温敏不育系2310S为材料,在安徽合肥秋季自然短日低温条件下,比较了稳定不育的2310SA和恢复可育的2310S(对照)减数分裂期、单核期、二核期和三核期等4个穗发育时期花药基因表达谱的变化差异。减数分裂期(上调表达基因1938个,下调表达基因1635个)和三核期(上调表达基因2220个,下调表达基因2656个)差异表达基因数目多于单核期(上调表达基因752个,下调表达基因693个)和二核期(上调表达基因1025个,下调表达基因886个),三核期下调表达基因比上调表达基因多,其他3期上调表达基因比下调表达基因多。所有差异表达基因聚类显示,单核期和二核期差异表达基因聚为一类,减数分裂期和三核期差异表达基因独立成为第2类和第3类。筛选出147个在4个穗发育时期都差异表达的基因。这些共有差异表达基因也只有在三核期下调表达基因比上调表达基因多。这些共有差异表达基因,参与了生物合成、刺激反应、光合作用、信号传导、大分子的新陈代谢、运输、转录调节、碳水化合物的代谢、花的发育和细胞死亡等11类生物学过程。所得共有差异表达基因中存在与脂类代谢有关的细胞色素P450家族蛋白和β-环羟化酶,与热激反应有关的热激转录因子、热激蛋白DnaJ家族蛋白及热激蛋白70等相关基因。这些基因与细胞死亡有直接或间接的关系,它们的异常表达可能与不育花粉的形成有关。     

玉米C型胞质雄性不育系POD、CAT、SOD活性及POD酶谱分析

以玉米C型雄性不育系C478及其保持系478、恢复系H01为材料,对叶片以及雄穗小花的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性和过氧化物酶同工酶谱进行比较研究。结果表明：玉米叶片在生长过程中,不育系与保持系和恢复系叶片中的POD活性有明显差异;CAT活性在抽雄期相差不大;不育系每个时期的SOD活性均显著高于保持系。玉米雄穗发育过程中,不育系雄穗小花的POD活性高于保持系和恢复系,不育系雄穗小花刚开始孕育穗长不超过5 cm(时期I)时CAT的活性显著高于保持系与恢复系,不育系雄穗小花孕育完全但没抽出(时期II)时SOD活性明显低于其保持系。玉米抽雄期和开花期的不育系与保持系、恢复系叶片中的酶谱差异明显。     

大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A与其保持系NJCMS1B的生理生化特性比较分析

以大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A及其保持系NJCMS1B的花芽为试验材料,利用试剂盒法和紫外分光光度计测定分析了糖分含量(可溶性糖和淀粉)和总ATPase、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)、抗坏血酸氧化酶(AO)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)以及过氧化物酶(POD)等酶活性的变化情况。结果表明:相较于保持系NJCMS1B,总ATPase、PEPCK、AO和CAT活性在不育系NJCMS1A中显著下降;糖分含量、SPS和SOD活性在不育系NJCMS1A中下降水平不显著;POD活性在不育系NJCMS1A中显著上升。根据结果分析推测,与能量代谢或胁迫响应等相关的物质或酶活性在不育系NJCMS1A中的亏损现象可能是NJCMS1A花粉败育的主要原因。     

含草甘膦抗性标记的水稻核不育繁殖系载体构建与验证

【目的】使用草甘膦抗性基因替代潮霉素抗性基因，构建核不育繁殖系的转化载体，赋予繁殖系对除草剂草甘膦的抗性，规避现行政策对转基因作物中使用抗生素标记基因的限制。【方法】利用同源重组的方法，构建含草甘膦抗性基因Epsps^#、花粉致死基因ZmAA1、核不育恢复基因OsEat1和红色荧光基因DsRed2的水稻eat1核不育基因繁殖系载体pC3300-Epsps-AA-Eat-Red;采用农杆菌介导法转化水稻。【结果】通过转化籼稻品系9K19-5获得普通核不育繁殖系Eat9K的转化植株318个。表型鉴定表明，单拷贝转化体Eat9K-3的花粉有可育和不育2种类型，种子有具有和不具有荧光信号2种类型，具有荧光信号的种子在发芽期能耐受浓度至少为1 g/L的草甘膦。建立的四引物检测法能够区分野生型Eat1基因和核不育eat1基因。【结论】证明载体pC3300-Epsps-AA-Eat-Red有效，创制了具有除草剂抗性的普通核不育繁殖系新种质，建立了区分野生型Eat1基因和核不育eat1基因的四引物检测法。