植物细胞质雄性不育的研究进展

细胞质雄性不育(CMS)是植物普遍存在的一种现象,在生产应用与基础研究中具有显著优势。利用CMS雄性不育系进行杂交制种是当前杂种优势利用的有效途径,具有F1纯度高、制种简单、亲本不易流失等优点。本文综述了细胞质雄性不育分子机理的研究进展,讨论了叶绿体基因组(cp DNA)及线粒体基因组(mt DNA)与细胞质雄性不育的关系,为以后植物雄性不育及其育性恢复基因的研究提供理论参考。     

科技文摘

<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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

科技文摘

正大葱细胞质雄性不育系及保持系线粒体基因组RFLP分析为分析现有大葱(Allium fistulosum L.)不育系及保持系的基因多态性,该研究利用限制性片段长度多态性(restriction fragment length polymorphism,RFLP)技术对5个大葱不育系及4个保持系的线粒体基因组进行了对比分析,利用线粒体基因保守序列探针线粒体F0ATP合成酶复合物亚基6(ATP synthase F0subunit 6,atp6)、NADH脱氢酶亚基     

萝卜雄性不育恢复基因的遗传及恢保关系的研究

 利用萝卜雄性不育系、保持系及恢复系, 系统研究了育性恢复基因的遗传、恢复系的细胞质育性以及3 种不育细胞质之间的恢保关系。结果表明: 育性恢复系由细胞核内一对或两对显性基因控制, 其细胞质为可育细胞质。恢复系基因型为N (Ms₁Ms₁Ms₂ms₂) 、N(Ms₁ms₁Ms₂Ms₂ ) 、N (Ms₁Ms₁ms₂ms₂ ) 、N (ms₁ms₁Ms₂Ms₂ ) 。3 种萝卜雄性不育细胞质的恢保关系不同, 表明它们属于不同类型的不育细胞质。     

甘蓝胞质雄性不育系育性相关线粒体DNA片断的克隆及序列分析

以甘蓝结球期叶球内叶为试材,利用PCR方法在甘蓝新型胞质雄性不育材料CMS451的线粒体基因组中扩增出与细胞质雄性不育相关的片断,并克隆测序.结果表明:该片断和NCBI发布的Ogura胞质不育系特异片段高度同源,说明CMS451的不育机理与Ogu-CMS相似,也反映了CMS基因的相对保守性.     

胡萝卜叶片线粒体DNA的提取方法

提取高质量的线粒体DNA，对植物细胞质雄性不育的研究起着关键性的作用。以胡萝卜叶片为材料，通过高盐差速离心和蔗糖沉淀差速离心2种方法提取线粒体DNA。     

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。     

新型甜菜细胞质雄性不育系的获得及遗传学鉴定

以野生甜菜Ｂ．ｐａｔｕｌａ Ａｉｔ作母本，叶用甜菜Ｂ．ｃｉｅｌａ Ｌ．和糖甜菜Ｂ．ｖｕｌｇａｒｉｓ Ｌ．作父本，通过３种间杂交，获得了一种新型甜菜细胞质雄性不育系。细胞学观察表明，该不育系表现出特异的花粉败育特性。以通用的Ｏｗｅｎ型不育系作对照，通过线粒体ＤＮＡ的ＲＦＬＰ分析，结果显示两类不育系的线粒体基因组织结构具有明显差异，从分子生物学角度证实了所获得的不育系为不同于Ｏｗｅｎ型的新型不育系。     

大白菜雄性不育系小孢子发生的细胞形态学研究

  采用塑料半薄切片技术, 在光学显微镜下系统地观察了大白菜同质异核、异质同核细胞质雄性不育系、细胞核雄性不育系及其相应保持系花药发育过程的细胞形态学特征。研究结果表明: 细胞核雄性不育系花药败育主要发生在减数分裂期, 花粉母细胞不能发生正常的减数分裂; 细胞质雄性不育系花药败育主要发生在四分体时期或小孢子单核期, 表现为绒毡层细胞异常, 四分体或小孢子败育。     

甘蓝雄性不育系大800382和二800782及配组

介绍了由萝卜细胞质雄性不育材料转育而成的甘蓝雄性不育系大800382和二800782的特点,两个雄性不育系均表现全不育,其不育率不受环境条件的影响,植株性状与正常植株无明显差异,在甘蓝育科和种子生产上具有广阔的前景。     

胡萝卜atp9基因的克隆表达及细胞质雄性不育的相关性研究

以胡萝卜及其它植物atp9基因序列信息设计引物,分离并克隆了胡萝卜细胞质雄性不育相关的线粒体基因片段,并利用半定量RT-PCR和Real-time PCR技术研究了该基因在不育系和相应保持系中的表达情况.结果表明:与保持系相比,atp9基因在不育系中发生了若干碱基的置换及缺失;基因表达分析表明,不育系atp9基因在花蕾的前3个发育时期表达量明显较低,并在大花蕾期超过了保持系,但是在盛花期其表达量又低于保持系.推测at p9基因的结构变异和异常表达与胡萝卜细胞质雄性不育有着密切关系.     

辣椒雄性不育系9704A利用模式、繁殖与制种

1 利用模式 根据已报道育成的辣椒雄性不育遗传资料,辣椒雄性不育在生产上能够利用的模式有两种:①核基因不育型,雄性不育只受核基因控制,与细胞质无关,可育对不育为显性,在生产上可用两用系制种,即制种田亲本中有50%植株可育,应拔除,50%植株不育,作为母本.     

花椰菜细胞质雄性不育系的细胞学研究

以花椰菜细胞质雄性不育系09-R9为试材,以可育材料24为对照,采用常规石蜡切片技术,对花椰菜细胞质雄性不育系的花药败育过程进行细胞学研究。结果表明：花椰菜细胞质雄性不育系的花药可以形成部分外形正常的花粉囊,但囊内物质随着花蕾的发育逐渐解体,最终这种不正常的花粉囊全部解体消失。不育系花药发育受阻于花粉母细胞形成之前,此时花粉囊内未见绒毡层,可能是其本身并未形成绒毡层。     

基于核苷酸测序揭示辣椒CMS线粒体基因组结构变异

背景:胞质雄性不育(CMS)是由于线粒体基因组突变导致无功能性花粉产生的一种现象。对CMS和非CMS线粒体基因组的比较分析,揭示线粒体基因组间结构差异及因重组导致的广泛性重排具有重要意义。然而,在辣椒中与CMS相关的线粒体基因组结构及DNA重排机制仍不清楚。结果:获得了辣椒CMS FS4401(507 452 bp)和可育系Jeju(511 530 bp)线粒体完全基因组序列。并对辣椒、烟草线粒体基因组进行了比较分析,发现其均存在广泛的DNA重排和低保守性的非编码DNA区。FS4401和Jeju线粒体基因组比较发现,除了FS4401线粒体基因组中多了一个atp6(ψatp6-2)基因拷贝外,线粒体所有蛋白编码基因都一致。在基因组结构方面,发现两个线粒体基因组上的18个同线性序列区在基因组上存在重排,这些同线性序列区之间的序列总长度分别为30 380(FS4401)和17 847 bp(Jeju)。此前报道的CMS候选基因、orf507和ψatp6-2均位于FS4401最大特异序列片段的边界,在此区间大量的短序列片段聚集在一起,而Jeju中这些短序列表现为缺失或存在于不同的位点。连接序列片段的重复序列和重叠序列(由少数几个核苷酸组成)暗示同源重组导致的广泛性重排可能涉及到该区段的序列进化。本研究还利用其他植物种类的线粒体DNA序列进行分析,揭示CMS相关基因DNA区段的共同特征。结论:辣椒CMS和雄性可育系线粒体基因组大部分序列表现出一致性,但存在大量的基因组重排现象。辣椒CMS候选基因位于高度重排的CMS特定DNA区域的边界或重复序列附近。通过对其他物种CMS相关基因的特征分析,揭示出可能涉及到CMS相关基因进化的共同机制。     

萝卜细胞质芸薹属作物雄性不育材料的研究概况

早在70年代,萝卜雄性不育细胞质已被转育到芸薹属的蔬菜和油菜上。然而,由于这类遗传上远缘的异质杂种存在着一些缺陷,至今尚未在生产上应用。国内外对这类雄性不育材料的研究时有报道。本文在广泛阅读资料和试验研究的基础上,对其起源、特征特性和改良等方面的研究现状综述如下. 一、萝卜雄性不育细胞质来源 最早的不育源是Ogura(小仓,1968)在日本某萝卜品种田种田中发现的,并经试验证明不育性由细胞质基因和2对隐性细胞核基因共同控制。该不育源被称为Ogura不育源。 Bannerot等(1974)首先将Ogura不育细胞质转育到芸薹属作物上。他们用Og…