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<正>洋葱细胞质雄性不育的分子机制洋葱细胞质雄性不育(CMS)是由雄性不育细胞质与核雄性可育恢复基因座纯合隐性基因型决定,属于母性遗传。雄性不育是线粒体与细胞核相互作用失衡的结果,其雄性不育表型可以被细胞核的育性恢复基因Rf所抑制。现介绍了洋葱细胞质雄性不育的遗传研究,综述了已克隆的CMS基因及恢复基因的功能特征,重点阐述了洋葱细胞质雄性不育和育性恢复基因作用机理的研究进展,以期为洋葱杂交育种及分     

洋葱细胞质雄性不育基因分子标记研究进展

洋葱是典型的异花授粉蔬菜作物,利用雄性不育系是进行洋葱杂交种选育的重要手段。传统的测交方法鉴定洋葱雄性不育基因型需要4~8a时间,通过开发洋葱细胞质雄性不育基因分子标记可以大大提高保持系选择效率,有助于揭示雄性不育作用机理。本文介绍了洋葱细胞质雄性不育的几种类型,对控制洋葱育性的细胞质与细胞核基因分子标记的研究进展进行了综述,讨论了分子标记技术的现状及存在的问题,并对应用前景进行了展望。     

洋葱细胞质雄性不育的分子机制

洋葱细胞质雄性不育(CMS)是由雄性不育细胞质与核雄性可育恢复基因座纯合隐性基因型决定,属于母性遗传。雄性不育是线粒体与细胞核相互作用失衡的结果,其雄性不育表型可以被细胞核的育性恢复基因Rf所抑制。现介绍了洋葱细胞质雄性不育的遗传研究,综述了已克隆的CMS基因及恢复基因的功能特征,重点阐述了洋葱细胞质雄性不育和育性恢复基因作用机理的研究进展,以期为洋葱杂交育种及分子标记辅助育种提供理论参考。     

洋葱T型细胞质雄性不育相关基因的结构与表达模式研究

orfA501标记与洋葱细胞质雄性不育表型之间的完全符合引起研究者对其所在基因结构的兴趣。试验通过锚定PCR方法获得了orfA501的侧翼序列,明确了其在洋葱T型细胞质雄性不育线粒体基因组中的位置;采用RT-PCR方法研究了orfA501及其相连基因的转录模式。结果表明：洋葱T型细胞质雄性不育线粒体基因组中orfA501 的5′ 端与coxⅠ基因紧密相连,二者相隔93个碱基;orfA501的3′端是由atp9、atp6、atp1以及nad4等基因片段构成的一个复杂序列;在洋葱T型细胞质雄性不育系花药中,orfA501与coxⅠ基因分别转录,且orfA501对coxⅠ的转录具有正调控的作用。     

两个洋葱雄性不育系细胞质类型鉴定及分析

 洋葱雄性不育系是选育洋葱杂交品种的关键材料,明确其细胞质类型以及起源,能为杂交组合的选配以及新型不育系的选育提供指导性意见。本文采用分子生物学手段,对从国内品种中选育出的两套洋葱细胞质雄性不育系进行了细胞质类型的鉴定,并用189个RAPD引物分析了不育系和相应保持系之间的多态性。结果表明,来自品种‘沙沟红皮’的不育系细胞质类型为T型,从‘朔州红皮’中选育出的雄性不育系为S型细胞质。对这两套近等位基因系的基因组随机扩增结果显示,与T雄性不育系相比,S型不育系与其保持系基因组之间有更多的差异。     

洋葱细胞质雄性不育研究进展

细胞质雄性不育性在高等植物遗传育种研究中占有重要地位,一直是植物遗传育种和遗传理论研究的热点。通过综述洋葱细胞质雄性不育类型、不育机理、起源关系等方面的研究进展,对洋葱工作的进一步开展及雄性不育的选育提出一些粗浅的建议。     

洋葱S型细胞质雄性不育相关基因的挖掘及分子标记开发

以洋葱（Allium cepa L.）S型细胞质雄性不育系和保持系材料为试材,对洋葱线粒体全基因组中的58个开放阅读框（ORF）进行差异表达分析,发现了一个表达差异片段orf393。采用实时荧光定量PCR技术,利用洋葱S型细胞质雄性不育系和保持系的根,叶片,花茎以及花粉母细胞、四分体、单核花粉粒、成熟花粉粒等4个发育时期的花蕾对orf393进行时空表达分析。结果表明：orf393在洋葱S型细胞质雄性不育系的根、叶片、花茎和4个发育时期的花蕾中均有表达,尤其是在四分体时期花蕾中表达量最高,之后恢复到营养生长时期的表达水平,但在保持系中未见其表达,这表明orf393是组成型表达,可能与洋葱的花粉发育存在某种关联。利用orf393在S型细胞质雄性不育系和保持系之间的序列差异,开发了一个稳定可靠的鉴别洋葱细胞质类型的SCAR分子标记GXX393。     

洋葱瓣化型细胞质雄性不育系psf-A的遗传分析

洋葱瓣化型雄性不育系psf-A是紫皮洋葱常规品种RUPI的突变体,遗传分析表明,洋葱瓣化型不育系psf-A的核恢复基因与1对核基因有关,一对隐性核基因与不育细胞质基因互作导致其不育。不育系psf-A的不育性状较稳定,一般不受环境条件的影响,是一种区别于S型和T型(二者均为褐药型)的洋葱CMS新类型。不育系psf-A的育成,极大地丰富了洋葱雄性不育细胞质的遗传资源。     

洋葱T型细胞质雄性不育与花蕾ATP含量的关系

以洋葱T型细胞质雄性不育系8-43A、保持系8-43B和恢复系8-43-57C为试材,采用萤火虫荧光素酶检测技术,分析花蕾不同发育时期三磷酸腺苷(ATP)的含量变化,研究洋葱T型细胞质雄性不育与花蕾ATP含量的关系。结果表明:在整个花药发育过程中的各个阶段,保持系和恢复系的花蕾之间ATP含量均无显著差异,不育系花蕾ATP含量均极显著低于保持系和恢复系,尤其在花粉粒成熟早期,仅为保持系和恢复系的1%;花粉粒成熟早期,不育系花蕾ATP含量下降到不足四分体时期的1/10,说明花药发育通过单核期后耗费了组织内大量的ATP,更重要的是ATP的产生可能出现了障碍;洋葱T型细胞质雄性不育系花蕾ATP含量极显著低于各时期的可育株,可能是导致其雄性不育的原因。     

与洋葱雄性不育基因紧密连锁的SCAR标记及其应用

以10份已知育性的洋葱材料和20份未知育性的洋葱后代材料为试材,采用SCAR标记技术,研究了标记OC2175在洋葱雄性不育系和保持系中的扩增情况,以验证该标记在洋葱细胞质雄性不育系选择方面的应用前景。结果表明:该标记可在不育系统扩增出2 175bp和1 053bp的2条片段,而在相应的保持系中仅扩增出1 053bp的特异片段。随后对20份未知育性的后代材料进行了PCR检测,结果显示有4份材料为可育株,另外16份材料为不育株。进一步对这20份未知育性的洋葱后代材料进行田间检测,发现分子鉴定为可育株的材料中有1株在田间表现为不育。可见,分子鉴定与田间鉴定的吻合度为95%,该标记可用于洋葱细胞质雄性不育株的分子标记辅助筛选。     

几种类型甘蓝雄性不育的研究与显性不育系的利用

隐性不育材料83121ms，不育株率仅50％。黑芥胞质不育材料CMSN78091不育花不能完全开放，蜜腺小。萝卜胞质不育材料CMSR1409等及其转育后代开花结实性状不良，且低温下叶色黄化，以上3类不育材料在甘蓝实际育种中应用困难。改良的萝卜胞质不育材料CMSR29551等及其转育后代低温下叶色不黄化，在其转育后代中筛选出几份开花结实性状较好的不育系，但多代回交后不育系配制的F1杂种优势弱，应用有局限性。改良的萝卜胞质不育系CMSR3625等，植株性状、开花结实特性及配合力均较好，有较好的应用前景。显性雄性不育系不育性及经济性状优良，已配制出中甘16号和中甘17号两个优良杂种一代，并通过全国农作物品种审定委员会审定。     

大葱雄性不育的研究和应用进展

雄性不育技术的研究对大葱杂种优势的进一步利用具有推进作用.介绍了大葱雄性不育的类型、大葱雄性不育花器官的形态特征和花粉发育的细胞学研究情况、大葱雄性不育生物分子学的研究情况,总结了利用大葱雄性不育创制的不育系及育成的杂种一代在生产上的应用情况,并对大葱雄性不育杂种优势的利用进行了展望.     

Identification of allelic variation in the atp6 gene and its use in developing molecular markers for distinguishing two cytoplasmic types of bunching onion (Allium fistulosum L.)

The atp6 is a significant candidate gene that may be related to cytoplasmic male sterility (CMS) in higher plants. In this study, atp6 gene fragments were cloned from the CMS line and its maintainer line in bunching onion. The primers were designed according to sequences obtained from GenBank accession no. JQ283733. An important variation between the CMS and maintainer line was observed at the 171T and 171A position, respectively. The atp6 genes obtained from the CMS line had 171T mutations designated as T-atp6 (GenBank accession no. KR973431), and the maintainer line had 171A mutations designated as A-atp6 (GenBank accession no. KR973430). Furthermore, some plants in the maintainer line possessed both 171A and 171T mutations designated as heteroplasmic genotype A/T-atp6. To confirm this point mutation site, the derived cleaved amplified polymorphic sequence (dCAPS) method was used. Consequently, we developed a competitive allele-specific PCR (KASP) marker based on the observed single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the atp6 genes. This marker will allow breeders to identify male-sterile or fertile cytoplasmic types on a large scale and may significantly contribute to the breeding of bunching onion F₁ hybrid cultivars.     

果树雄性不育研究进展

雄性不育已在植物育种上得到广泛应用,在果树上也有许多雄性不育类型。迄今,已对一些果树的不育类型进行了基因型鉴定,并获得了与雄性不育性状连锁的DNA标记及可能与雄性不育有关的基因或DNA片段。但对于果树雄性不育分子机理还有待于深入的研究。重点总结了桃、柑橘等几种果树雄性不育的研究进展,这将有助于我国果树的雄性不育研究,使雄性不育材料能更好地应用于果树育种及生产实践。     

辣椒雄性不育研究进展

在辣椒上同时存在细胞质不育和细胞核不育两种遗传类型的雄性不育,是研究植物雄性不育育性表达很好的试验材料。介绍了辣椒雄性不育的小孢子败育机理、育性与生理生化指标昀关系、育性相关基因遗传特点以及最新的分子生物学研究进展,并指出今后辣椒雄性不育研究的重点。