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。     

大葱雄性不育系及保持系atp6基因的克隆及表达分析

为进一步研究atp6基因与大葱细胞质雄性不育的关系,以章丘大葱不育系和保持系作为本研究的实验材料,利用同源克隆的方法获得大葱atp6基因序列,并对其在蛋白质二级结构和生长发育各时期atp6基因表达量进行了比较.结果表明:不育系与保持系atp6基因开放阅读框第171碱基处存在一个A/T多态性位点,这一多态性位点使蛋白质二...     

植物细胞质雄性不育恢复基因的克隆研究进展

细胞质雄性不育的恢复涉及线粒体基因组中的不育基因与核编码的育性恢复基因的相互作用,而恢复基因与CMS相关基因相互作用机理的最终阐明,有赖于Rf基因的分离与克隆.本文综述了目前已克隆的植物Rf基因,这些基因主要包括玉米的Rf 2基因、矮牵牛的Rf基因、萝卜的Rfo和Rfk 1基因以及水稻的Rf-1基因等.     

瓣化型胡萝卜雄性不育基因atp6的CAPS标记建立

根据atp6的基因序列设计特异扩增引物，以瓣化型胡萝卜核质互作雄性不育系H05A及其保持系H05B为试材，扩增获得了1条约500bp的特异扩增片段。用限制性内切酶BglII对该片段进行酶切，不育系产生1条保持系中没有的特异片段，其分子量约为60bp。建立了atp6基因的CAPS标记，该分子标记可用于胡萝卜雄性不育分子标记辅助育种。     

黏类小麦细胞质雄性不育线粒体atp6基因转录本编辑位点

以黏类小麦细胞质雄性不育系ms(Kots)-90-110(A)及其近等可育基因系BC₅F₂为材料,采用克隆测序与PCR产物直接测序方法,对黏类小麦线粒体atp6基因在花药发育各阶段的RNA编辑进行了分析。结果表明,小麦atp6基因保守区DNA序列在供试材料不育系及其近等可育基因系中完全一致,且与普通小麦和提莫菲维小麦atp6基因序列同源性为99%。两种方法测序分析atp6基因转录本保守区RNA编辑的结果规律相似。atp6基因共有15个编辑位点,其中13个发生在密码子的第一和第二位点上,这些位点的编辑都使氨基酸种类发生了变化;有2个发生在密码子的第三位点上,不引起氨基酸种类的变化;其中第6和第7位点是共转录的。随着花药发育时期的推移,各位点的编辑频率逐渐增高。不育系与其近等可育基因系相比,在引入核恢复基因后,各位点的编辑频率明显提高。编辑不充分的转录产物可能会影响线粒体功能的正常发挥,表明黏类小麦细胞质雄性不育与线粒体atp6基因转录本保守区的编辑有一定的相关性。     

黏类小麦细胞质雄性不育相关基因cMDH的克隆与表达分析

为深入研究黏类小麦雄性不育的分子遗传机制,利用抑制差减杂交技术构建了黏类小麦育性相关基因的二核期SSH文库.经文库筛选后,得到一个在可育文库中表达的与胞质苹果酸脱氢酶基因同源的EST序列.以该EST序列为信息探针,经电子克隆、RT-PCR、PCR克隆与序列分析,获得了小麦胞质苹果酸脱氢酶(cytosolic malate dehydrogenases,cMDH)基因的cDNA与DNA序列,利用荧光定量PCR技术对该基因在不育株和可育株花药中的表达进行了分析,并比较了MDH在小麦不育株和可育株中的活性变化.结果表明,该基因的cDNA序列长1213 bp,编码333个氨基酸;DNA序列长2 908 bp,含有7个外显子和6个内含子;该基因在不育株和可育株花药发育3个时期(单核、二核和三核)的表达均表现为先升后降的模式,而且该基因在不育株花药发育的二核期和三核期的表达相对于可育株被明显抑制;MDH在小麦不育株和可育株中的活性变化趋势与定量结果一致.推测该基因在花粉发育早期表达,它的下调表达可能影响了小麦雄蕊发育过程中的能量供应而导致雄性不育.     

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。     

苎麻雄性不育相关基因atp6和atp9 RNA干扰载体的构建

植物线粒体基因缺陷是细胞质雄性不育的主要原因。为了获得苎麻atp6和atp9基因RNA干扰(RNAi)表达载体,根据已报道的苎麻atp6和atp9基因序列设计引物,利用RT-PCR克隆了atp6和atp9基因的部分cDNA片段,将目的基因正反向片段连接入RNAi载体pHANNIBAL,再将其表达框连入表达载体pCAMBIA 1300。结果表明,所克隆的cDNA片段经序列比对后确认为目的基因片段,经酶切和测序验证确认完成了atp6和atp9基因RNAi载体pCAM-6SR和pCAM-9SR的构建。atp6和atp9基因RNAi载体是验证苎麻雄性不育的基础,也为苎麻遗传工程改良奠定了技术基础。     

苎麻雄性不育相关atp6和atp9基因RNA干扰载体的构建

植物线粒体基因缺陷是细胞质雄性不育的主要原因。为了获得苎麻atp6和atp9基因RNA干扰(RNAi)表达载体,根据已报道的苎麻atp6和atp9基因序列设计引物,利用RT-PCR克隆了atp6和atp9基因的部分cDNA片段,将目的基因正反向片段连接入RNAi载体pHANNIBAL,再将其表达框连入表达载体pCAMBIA 1300。结果表明,所克隆的cDNA片段经序列比对后确认为目的基因片段,经酶切和测序验证确认完成了atp6和atp9基因RNAi载体pCAM-6SR和pCAM-9SR的构建。atp6和atp9基因RNAi载体是验证苎麻雄性不育的基础,也为苎麻遗传工程改良奠定了技术基础。     

辣椒细胞质雄性不育基因的AFLP分析

本文采用AFLP(amplified fragment length polymorphism)技术对辣椒(Capsicum annuum L.)细胞质雄性不育系21A及其相应的保持系21B基因组DNA进行多态性比较,筛选了64对AFLP选择性引物PstⅠ-NNN+Mse Ⅰ-NNN组合,有60对引物组合均在两系间扩增出5 447条带,多态性位点为4个,其中在不育系材料中仅有2个多态性片段AGC/CGC378和ATC/GAG446,对特异片段进行克隆、测序,其序列全长分别为340 bp和408 bp,它们编码的氨基酸序列与烟草基因组线粒体DNA序列同源性达94%和96%.     

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。     

植物细胞质雄性不育研究进展

植物细胞质雄性不育在生产运用及理论研究上价值巨大。首先简述了植物雄性不育系的概念、形态、细胞学表现及雄性不育类型,继而从细胞学研究（败育时期和方式、绒毡层发育及超微结构变化等方面）、生理生化研究（能量代谢、物质代谢及植物激素等方面）和分子生物学研究（线粒体DNA、RNA编辑及叶绿体DNA等方面）3个不同层次重点综述了植物细胞质雄性不育形成机理的研究进展。既能为相关理论研究奠定基础,更便于运用其研究成果指导农业生产服务。提出现有研究成果若融合大规模高通量数据分析,植物细胞质雄性不育研究将得到进一步完善。     

The Inheritance of Polima Cytoplasmic Male Sterility in Brassica napus L.

The restores tested in this study have only one pair of fertility-restoring genes (Rf) but many temperature-sensitive genes (Ts). The Rf genes are alleles at the same locus. The cytoplasm of the restorers RC₁, RC₂, RC₃ and ‘Huaie’ is male sterile, but that of RC₄, is normal.     

棉花细胞质雄性不育育性恢复基因的定位及分子标记辅助育种研究进展

棉花细胞质雄性不育系统在实现棉花杂交种子大规模生产和培育高产、优质、抗逆等棉花新品种中具有重要的应用价值,而恢复系的好坏对细胞质雄性不育系杂交种的选育的利用起着举足轻重的作用。因此,培育优良恢复系至关重要。主要介绍了棉花细胞质雄性不育系、恢复系的类型,综述了棉花细胞质雄性不育育性恢复基因的遗传方式和遗传定位研究进展,讨论了恢复基因的精细定位和分子标记鉴定在分子标记辅助育种中的意义和应用前景,并针对目前存在的问题提出相应对策。     

大豆质核互作雄性不育研究进展

利用雄性不育进行杂种优势育种是提高大豆产量的有效措施之一。目前发现的大豆雄性不育类型主要包括细胞核雄性不育、光温敏雄性不育和质核互作（细胞质）雄性不育。而对大豆杂种优势利用具有实际应用价值的是质核互作雄性不育。简要回顾了大豆质核互作雄性不育的发现过程,总结了通过三系配套技术实现的大豆杂交育种的现状与关键生产技术等,并从细胞学、分子生物学和蛋白质组学等方面综述了大豆质核互作雄性不育形成机理方面的研究进展。最后提出不同研究单位之间应该加强协作,通过合理的研究材料交流来加快大豆质核互作雄性不育机理的研究,以使其能够被更好地应用于大豆杂种优势育种中。     

甘蓝细胞质雄性不育相关基因orf138的分子特性分析

为了研究甘蓝雄性不育机制,根据萝卜CMS相关基因orf138的序列信息,设计特异引物,并在甘蓝不同类型不育系和保持系中鉴定PCR产物的稳定性。随后利用Tail-PCR技术,扩增获得此基因的侧翼序列并进行了生物信息学分析。结果表明在甘蓝不育型材料中,能够稳定扩增出300 bp左右的单一条带,而在其他细胞质不育类型和可育材料中均未扩出条带,经多次验证结果稳定可靠。甘蓝中orf138的上下游侧翼序列有效碱基1789 bp,通过生物信息学分析,获得包括起始密码和终止密码的orf138的完整序列共417 bp。同源性比对结果显示：与甘蓝型油菜﹑白菜和萝卜的orf138片段具有高度保守性。分析侧翼序列表明甘蓝orf138的3’端是由ORF83、trnfM、ORF125等基因片段构成的一个复杂序列。获得了甘蓝OguCMS特异的分子鉴定标记,明确了orf138在甘蓝线粒体中的位置,以上结果为甘蓝雄性不育的进一步研究奠定良好的基础。     

Identification of a Stable Maintainer Line for 'Polima' Cytoplasmic Male Sterility in Rapeseed (B. napus L.)

‘Polima’ cytoplasmic male sterility (CMS) was transferred to three different genotypes of B. napus i.e. GSL-1, ISN706 and HNS-8 by repeated backcrossing and was found to be completely stable in the nuclear background of synthetic B. napus genotype, ISN706, derived from a cross B. campestris ssp. oleifera var. brown sarson ×B. oleracea var. botrytis cv. Tusa Katki'. The BC₅ and BC₆ generation lines of ISN706, GSL-1 and HNS-8 with ‘Polima’ CMS were grown under a range of temperature and photo-period conditions to test their stability. No breakdown in sterility was observed in ‘Polima’ ISN706 and, therefore, this genotype can be used as a maintainer for hybrid seed production.     

Studies on "Three Line" Polima Cytoplasmic Male Sterility Developed in Brassica napus L.

Polima CMS lines can be divided into three groups according to the sensitivity of male sterility to temperature: 1) high temperature CMS lines (62.9%), 2) low temperature CMS lines (28.6 %) and 3) stable CMS lines (8.5 %). The heterosis of Pol CMS hybrids is evident and common in some of the characters tested, especially in plant seed yield and siliqua number. The cytoplasm has no deleterious effects on the FI characters tested.