高等植物线粒体基因组研究进展

高等植物线粒体基因组在目前已知生物中是最大、最复杂的, 阐述了高等植物线粒体基因组的最新研究进展。从全基因组的测序方法开始,重点介绍了高等植物线粒体基因组的组成和结构特点,特别是基因含量、内含子、基因间隔序列、RNA编辑、重复序列、叶绿体和细胞核与线粒体之间的DNA交换以及线粒体基因的遗传起源和进化等热点问题,以期为更好的了解核质互作、植物进化等科学问题奠定基础。     

牦牛线粒体基因组研究进展

系统了解牦牛线粒体基因组(mtDNA)的研究现状,探究其存在的缺陷与不足,为今后更好地开展牦牛基因组学研究提供依据和基础材料。笔者通过查阅近20年有关牦牛mtDNA研究的文献资料,对牦牛mtDNA全序列和部分序列的研究进展进行综述。自20世纪80年代末以来,mtDNA作为一种很好的分子标记已被研究者用于探究牦牛的起源驯化、遗传多样性、迁徙模式、历史发展动态、分类学地位、适应性机理及系统发育关系等问题,并取得了具有结论性的诸多成果。然而,有关牦牛mtDNA全序列基础上的群体基因组学研究、线粒体转录组和蛋白质组学研究、核基因组与线粒体基因组间的互作和调控研究、线粒体基因组与部分性状间的关联分析等内容,还有待继续深入研究。     

关于动物线粒体基因组研究的进展

1962年,Nass等从鸡胚细胞发现了线粒体DNA(mtDNA),从此为细胞信息结构的研究掀开了新的一页。mtDNA在动物细胞中是多拷贝,易从组织中分离纯化。     

植物细胞质雄性不育与线粒体基因组的分子生物学研究进展

本文综述了植物细胞质雄性不育和线粒体基因组基因及其表达产物的分子生物学研究进展。对细胞质雄性不育遗传因子的细胞器定位、线粒体基因组嵌合基因及其表达产物与细胞质雄性不育的产生的关系、育性恢复基因对线粒体嵌合基因表达的影响、线粒体质粒和RNA 编辑对细胞质雄性不育的影响等细胞质雄性不育的分子生物学研究进展进行了讨论。     

紫薇属植物叶绿体基因组研究进展

紫薇属植物在全世界约有 60 种,已培育出 500 多个品种。紫薇属植物是优良的园林观赏植物, 除花色艳丽夺目外,还有净化空气的特性,在园林和园艺应用中具有重要价值。目前,由于紫薇属植物频繁的 种间杂交和基因渐渗,形态分类系统已不能满足紫薇属植物的遗传多样性研究。随着现代生物技术发展,基于 叶绿体基因组的研究在物种亲缘关系研究中表现出明显优势,从叶绿体基因组中发掘的 DNA 片段及简单重复序 列常用作植物分子标记,便于植物的鉴定与分类。迄今已完成 22 种紫薇属植物叶绿体基因组的全序列测定, 利用贝叶斯法分析了 22 种紫薇属植物的系统发育关系,得出 22 种紫薇属植物为单系群;并归纳得出紫薇属 叶绿体基因组大小约为 150 kbp,最大的 Lagerstroemia venusta 长度为 152 521 bp,最小的 L. guilinensis 长度为 151 968 bp,其中 LSC 区长度为 83~84 kbp,SSC 区长度约 16 kbp,IR 区约 25 kbp,叶绿体基因组中 GC 含量为 37.6%~37.7%。综述了紫薇属植物叶绿体基因组的结构及其在 DNA 条形码、简单重复序列与系统发育中的应用, 旨在了解紫薇属植物叶绿体全基因组的研究现状,提高对紫薇属在园林应用中的评价认识,为该属基于叶绿体 基因组的种质资源鉴定、遗传和系统发育等方面深入研究奠定基础,为培育更多应用于园林观光的紫薇属植物 提供数据支撑。     

高粱CMS材料线粒体基因组DNA指纹研究

应用限制性核酸内切酶片段分析（REFA）和随机扩增多态性DNA（RAPD）技术，分析了6个Milo型细胞质来源的高粱细胞质雄性不育系的线粒体基因组（Mitochondrial genome)的指纹图谱。RAPD分析共使用10nt随机引物50个，其中22个得到扩增到多态性。各种试材的REFA指纹亦不相同。结果表明具有相同细胞质（Milo)来源的高粱雄性不育系的线粒体基因组已经产生了异质性。     

植物细胞质雄性不育的生物学研究进展

本文综述了植物细胞质雄性不育系与保持系在细胞学方面、生理生化方面的差异；在分子水平上概述了线粒体和叶绿体与细胞质雄性不育的关系；讨论了环境条件对细胞质雄性不育的影响以及基因工程创造雄性不育的策略、机理。指出决定细胞质雄性不育的胞质因子在线粒体基因组上，提出了本研究领域存在的问题。     

水稻线粒体基因组翻译产物与细胞质雄性不育性

引言 近年来,许多研究表明,植物细胞质雄性不育性与线粒体基因组存在某种关系。分析玉米、高粱、甜菜、小麦和烟草等作物的线粒体基因组翻译产物,发现不育细胞质与正常细胞质在蛋白质水平上存在差异。在水稻,有人对BT型雄性不育材料作了类似的研究,但我国应用最广泛的野败型雄性不育材料至今仍未见报道。     

温州市森林旅游发展的影响因素调查

为促进温州森林旅游业的发展,以温州森林公园为研究对象,在生态旅游相关理论的指导下,主要运用了问卷调查及理论综合分析等研究方法,调查和研究影响温州森林旅游发展的相关因素,提出相关对策,解决温州森林旅游发展中存在的一些问题。调查显示,游客普遍受教育程度较高,学生和事业单位人员较多,男女比例大至相当,年轻游客居多,游客以集体出行为主,主要来自省内。出行目的健康和休闲居前,采用观光车的游客比例高,出游时间集中在周末和节假日,对风景资源及环境质量要求较高,对硬件设施及管理要求一般,倾向于选择城郊森林公园,具有一定的回头率。通过分析,笔者提出一些如联办旅游活动、丰富旅游方式、重视团体游客的接待工作等建议和意见,以期为温州森林旅游事业带来新的发展。     

Method for Isolating Mitochondrial DNA from Etiolated Tissue of Cabbage

Isolation of high-quality mitochondrial DNA（mtDNA） is an important premise for researching molecular mechanisms in cytoplasmic male sterility of cabbage（Brassica oleracea L.var.capitata）. An efficient protocol for separation and purification of mitochondria and extraction of mitochondrial DNA（mtDNA） from etiolated tissues of cabbage was developed. We took a method combined mannitol density gradient with differential centrifugation, selected appropriate rotational speed, extended DNase I treating time and changed mitochondria cracking condition. The results showed that the extracted mitochondria in this protocol had complete structure, appeared to ellipsoid and had not been contaminated with other impurities under the Jannus Green B staining. The isolated mitochondrial DNA had high purity and yield through detecting the optical density, nuclear specific primer PCR and agarose gel electrophoresis. The results indicated that mitochondrial DNA extracted by this protocol had high quality and enabled to be used in futher genetic studies.     

陆地棉胞质雄性不育系与保持系线粒体基因组RFLP分析

【目的】研究棉花细胞质雄性不育（CMS）系与保持系线粒体基因组的差异,为克隆棉花CMS基因奠定基础。【方法】以atpA, atp6, atp9, ccmB, ccmC, ccmFN1, cob, coxI, coxII, coxIII, matR, nad1bc, nad2, nad4, nad5, nad6, nad7c, nad9, rpl5, rrn18等20个线粒体基因保守序列为探针,利用Southern blot方法对棉花细胞质雄性不育系、保持系线粒体基因组进行RFLP分析。【结果】发现atpA、atp9、ccmB、nad1bc、nad6、nad7c、rrn18等基因在棉花不育系和保持系间存在明显RFLP多态性,其中atpA的差异最明显。【结论】atpA是棉花CMS系和保持系线粒体基因组间的一个明显差异位点。CMS系比保持系缺失一个rrn18拷贝。     

棉花细胞质雄性不育的研究与利用

棉花具有十分明显的杂种优势。杂交棉通常比常规棉增产15%左右,而且在纤维品质、抗病、抗虫、抗逆境和光合效率等性状上也有明显改良。在棉花杂种优势的利用中,最重要的环节之一是杂交种子的生产（制种）。目前,杂交棉制种常有四条途径,人工去雄授粉法制种、化学杀雄法制种、利用核雄性不育的“两系法”制种和利用细胞质雄性不育的“三系法”制种。生产实践表明,利用棉花雄性不育既可简化制种又可节省成本,特别是利用棉花细胞质雄性不育系、保持系和恢复系的“三系法”制种,可较有效克服其他制种方法的一些缺点,是最有效的途径。为此,文章在阐述棉花杂种优势利用途径的基础上,重点综述棉花细胞质雄性不育的遗传学、细胞学和生理生化的特点;深入阐述不育细胞质对杂种F₁的正/负效应,并就如何培育强恢复系的问题,以培育转GST的强恢复系为例,探讨克服不育细胞质对杂种F₁负效应的可能机制;根据棉花为常异花授粉作物和花器具有虫媒花特征的特点,详细介绍三系杂交棉制种的亲本（不育系和恢复系）选配、地点选择和环境优化等条件,以及如何综合优化这些条件提高制种产量的关键技术。利用棉花细胞质雄性不育的“三系法”制种,与其他作物比较,在杂种优势利用中具有4个突出的优点：（1）不育系为无花粉不育类型,育性不受气候等环境的影响,可保证杂种的纯度;（2）棉花开花期长达3个月,不存在制种时花期不遇的现象,制种产量有保证;（3）棉花生态适应性广,育成的组合可在各地种植,种子产业化效益明显;（4）可利用种间（海岛棉与陆地棉间）杂种优势。可以预言,基于细胞质雄性不育的三系杂交棉是大有前途的,将是棉花杂种优势利用的主要途径。最后,就本领域的发展趋势,特别是在利用现代生物技术培育新的不育系和恢复系方面进行了初步探讨。     

Overview of the Study and Application of Cytoplasmic Male Sterility in Cotton

Cotton has significant heterosis. Hybrid cotton usually can increase production in lint yield by about 15% compared with conventional self-pollinated cultivars, and also can get obvious improvement in fiber quality, disease resistance, insect resistance, adversity resistance and photosynthetic efficiency. Among some links of cotton heterosis use, the most important link is the castration in the production of hybrid seeds. At present, there are four ways for the castration, such as hand emasculation, chemical male gametocide, nuclear male sterility and cytoplasmic male sterility (CMS). The production practice showed that use of cotton male sterility could not only simplify the hybrid seed production but also save the production cost on a commercial economic scale. In particular, the way of hybrid seed production by use of cotton CMS line, maintainer line and restorer line were the most effective way since it could overcome some disadvantages in the other ways. Therefore, in this paper, the study and application of the cotton CMS system in hybrid seed production were overviewed and some of problems currently limiting application were also addressed. At first, the genetic, cytological and biochemical characteristics of the cotton CMS were reviewed. Secondly, the positive/negative effects of sterile cytoplasm in hybrid F₁ were analyzed, and how to overcome these negative effects, such as pollen temperature sensitive and F₁ not expressing complete fertility, by developing strong restorer lines with a stronger ability for F₁ fertility restoration, was discussed in detail. For an example, transgenic strong restorer line could be developed by introducing the exogenous GST gene, which was assumed to have the function of enhancing pollen vitality, into some conventional restorer lines, and so that hybrids with higher heterosis could be produced by crossing this strong restorer with sterile lines. According to the characteristics of cotton as an often cross-pollination crop, this paper recommended in detail the key techniques of hybrid cotton seed production, such as rules of parent (sterile line and restorer line) selection, location selection and environment optimization for enriching native pollinators to produce more hybrid seeds. Then, the paper pointed out that compared with other crops, cotton hybrid seed production based on CMS system has four advantages in the cotton heterosis use: (1) The purity of hybrid seeds can be guaranteed because there is no pollen in anthers of cotton CMS line and its sterility is very stable and not affected by the climate and other environments; (2) The high yield of hybrid seed can be obtained since the long flowering period (about 3 months) of cotton does not result in the flowering asynchronism between sterile line and restorer line; (3) The wide ecological adaptability of cotton and the possibility of large-scale hybrid seed production will be benefited to popularize hybrid cotton; and (4) Interspecific heterosis between upland cotton (Gossypium hirsutum L.) and sea-island cotton (G. barbadense L.) can be used. It is predicted that the hybrid cotton production based on CMS system will be the main approach to utilize heterosis of cotton. Finally, the future works in study and application of CMS in cotton heterosis, especially in development of new sterile lines and restorer lines by use of modern biotechnology, was also discussed.     

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。     

玉米不育胞质杂交种雄花育性恢复稳定性的研究——Ⅱ恢复性与环境的关系

用不同胞质群的8个不育系及5个恢复系组成可能恢复的24个杂交组合,两年多点分期播种观察花粉育性,结果表明,1)胞质群内组合间的恢复性与环境的互作存在极显著差异。2)不同生态气候条件对恢复性影响不一,凉爽、高湿比高温、干燥更有利于雄性的恢复,适度光照有助于提高恢复性。同一生态区内,年份间恢复性差异不大。3)恢复性与稳定性之间存在着密切相关性,尤其E 群表现更突出。恢复性越高,播期间稳定性越好。4)自330对C、E 两亚群不育系的恢复性差,是因为其不具有恢复性的遗传基础。所以,在利用不育胞质杂种时,必须对恢复系的恢复性进行测定与选纯。     

小麦T型细胞质雄性不育系T9023A的选育及育性恢复研究

为了丰富T型杂交小麦的不育系和恢复系资源,以优质多抗小麦品种郑麦9023为轮回亲本,对T型小麦细胞质雄性不育系T504A连续回交选育不育系,研究其雄性败育特点,并进行恢复系鉴定和育性恢复的遗传分析。结果表明:回交转育获得不育系T9023A,其不育性稳定,雄性败育彻底,花药干瘪细长、不开裂,I_2-KI染色显示,花粉败育类型为圆败和典败。以具有野燕麦(Q型)细胞质的小麦品种川农26和川农27与T9023A测交,其测交F_1自交结实率(国内法)分别为80.3%和62.6%,川农26对T9023A的恢复能力更强一些。T9023A/川农26的F_2群体可育株与不育株分离比符合15∶1,表明川农26携带有T型细胞质雄性不育的2对主效恢复基因。     

棉花晋A细胞质雄性不育系及其保持系差异蛋白质组分析

【目的】对棉花晋A细胞质雄性不育系及其同核异质保持系MB177（JB）雄性败育关键时期的花药进行差异蛋白质组研究,为进一步揭示棉花细胞质雄性不育机理奠定基础。【方法】运用双向电泳技术对晋A细胞质雄性不育系及其保持系小孢子发育的造孢细胞时期和小孢子母细胞时期表达的蛋白质进行分离（考马斯亮蓝染色）;采用PDQuest8.0.1软件进行斑点检测,并经统计学分析确定获得差异表达蛋白质;对这些差异蛋白质斑点进行LC-Chip-ESI-QTOF-MS质谱分析,用Mascot软件搜索NCBInr绿色植物,鉴定差异表达蛋白质;对差异表达蛋白质进行GO和KEGG功能分析。【结果】PDQuest8.0.1软件分析表明,晋A不育系和保持系在花药发育的造孢细胞时期和小孢子母细胞时期的花蕾总蛋白质斑点数分别为1 525、1 540和1 554、1 540,这些蛋白质斑点的分子量分布在10-100 kD,等电点分布在3-10。经差异定量研究和统计学分析,共鉴定到15个在晋A不育系与保持系间显著差异表达的蛋白斑点,15个差异蛋白质斑点都得到了质谱特异峰图。对应的蛋白质H（+）-转运ATP合成酶、谷胱甘肽还原酶、线粒体上的ATP酶亚基、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基和UDP-D葡萄糖脱氢酶在不育系与保持系花药发育2个阶段均差异表达;膜联蛋白、S-甲酸谷胱甘肽水解酶、momilactone A 合成酶类似物、一个具有丙二烯氧化环化酶活性的未命名蛋白质和一个位于线粒体上的保守预测蛋白质仅在不育系和保持系花药发育的造孢细胞时期差异表达;β-羟酰-ACP脱水酶、丙酮酸脱氢酶-α亚基以及与花粉发育相关的一个预测蛋白质仅在不育系和保持系花药发育的小孢子母细胞时期差异表达。这些差异表达蛋白质主要参与小孢子与绒毡层发育过程,它们的下调或上调表达可能造成发育与代谢过程的不协调性,产生不正常的小孢子和绒毡层提前解体,从而导致雄性不育。采用荧光定量PCR分析核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基基因和H（+）转运ATP合成酶基因的转录变化,它们在转录水平与蛋白质表达的趋势一致。【结论】晋A不育系的小孢子败育可能与能量代谢紊乱、茉莉酸合成途径损害、细胞内大量ROS积累、查尔酮合酶活性下降有关。雄性不育的产生是一个复杂的生物学过程,涉及到多个基因的相互作用,构成了一个复杂的调控网络。