小麦核糖体蛋白S15a基因(TaRPS15a)的克隆及其在多子房株系中的时空表达分析

为研究40S核糖体蛋白S15a(ribosomal protein S15a,RPS15a)在小麦多子房性状形成过程中的功能作用,以小麦(Triticum aestivum)多子房近等基因系构建的多子房性状SSH-cDNA文库中与RPS15a基因同源的EST序列为信息探针,采用RT-PCR技术从小麦多子房株系幼穗中克隆获得了RPS15a基因的cDNA与DNA序列,分析了该基因在近等基因系间的表达差异及其在多子房株系中不同时期幼穗和同一发育时期不同组织中的表达模式.结果表明,小麦RPS15a基因的cDNA序列(GenBank登录号:HM055513)长为413 bp,编码131个氨基酸;DNA序列(GenBank登录号:HM063421)长为642 bp,含有3个外显子和2个内含子.半定量RT-PCR分析显示,该基因在多子房株系2～4mm幼穗中的表达量高于单子房株系幼穗;在多子房株系不同时期幼穗中的表达量随着幼穗的发育呈现上升趋势,8～9 mm时表达量达到最高;该基因广泛存在于幼根、茎顶端、幼叶和幼穗组织中,在茎顶端表达量高于其他组织.研究推测RPS15a基因的表达上调,可能与小麦多子房性状的发生有关.     

小麦RPL21基因同源克隆与表达分析

为了解60S核糖体蛋白L21(ribosomal protein L21,RPL21)的基因组结构和表达模式,以GenBank数据库中小麦RPL21基因的部分序列为信息探针,采用RT-PCR和PCR技术从小麦多子房株系幼穗中克隆了RPL21基因的cDNA与DNA片段,并对该基因在小麦多子房近等基因系间的表达差异和多子房...     

5种易恢复小麦雄性不育类型新保持系资源的建拓与研究

以10种不同山革草细胞质的异质小麦品种Chris为胞质供体,77(2)等一系列1B/1R易位系及两个核不育基因相同而胞质不同的正反杂交后代株(系)为核供体,采用杂交、置换回交和转育等方法,在单、偏、粘、易和二角型5种不育胞质源中,选育出易恢复性能极高的新保持系资源.测交和育性分析结果表明:(1)其不育系的F₁杂种恢复度均在90%以上.(2)单型不育性主要由一对主效隐性基因控制;偏、粘、易和二角型(1B/1R不育系)则是一种育性基因位点缺失,而仅由1RS片段与对应4种异质构成的互作不育.(3)单型不育系及F₁不产生单倍体;偏、粘、易和二角型1B/1R不育系产生单倍体是1B/1R易位染色体与4种异质专一互作后产生不育所带有的一种副效应;但从这4种异质中由新保持系资源培育出的无单倍体不育系可看出,单倍体性可随不育系核遗传背景不同而消失.此外,上述这5种异质不育系不但具有广泛的易恢复性,而且彼此间还存在着一定的互作关系,为简化制种程序提供了极方便的条件.     

GENESIS诱导小麦雄性不育与幼穗中乙烯含量的关系

在小麦发育的 Feekes8.5时期用化学杂交剂 GENESIS进行处理 ,分别在小麦花药发育的单核期、二核期和三核期测定幼穗中乙烯释放量的变化 ,研究 GENESIS诱导小麦雄性不育与乙烯的关系。结果表明 :经化学杂交剂 GENESIS诱导后 ,幼穗中乙烯释放量在 3个时期均明显高于对照。随着 GENESIS喷施剂量的增加 ,诱导小麦雄性不育率也相应增加 ,同时幼穗中乙烯释放量也表现出相同的增长趋势。表明 GENESIS诱导小麦雄性不育的生化机理在于 GENESIS诱导小麦幼穗中乙烯释放量增加 ,乙烯释放量的变化与小麦雄性不育有直接关系。同时 ,利用乙烯合成抑制剂 (AVG)处理细胞核质互作雄性不育系后 ,内源乙烯释放速率降低 ,育性得到部分恢复     

小麦高低分子量谷蛋白亚基研究进展

对高、低分子量谷蛋白亚基的染色体定位、基因鉴定及克隆及其与小麦品质的关系等多个方面的研究加以介绍。随着研究的进一步深入,必定会在LMW-G S和小麦品质关系方面、LMW-G S和HMW-G S在对小麦品质的影响的互作机制方面取得突破性进展。     

小麦丙酮酸脱氢酶激酶(PDK)的互作蛋白增殖细胞核抗原(TaPCNA)对小孢子发育周期的调节

目前对于植物体中丙酮酸脱氢酶激酶(pyruvate dehydrogenase kinase,PDK)的研究,除了解其参与调节线粒体丙酮酸脱氢酶复合体的活性外,对其他调控机制尚不清楚.本实验室的前期研究结果表明,小麦丙酮酸脱氢酶激酶(TaPDK)在小麦(Triticum aestivum)遗传型不育系和相应的生理型不育系中的表达是不一致的.为进一步研究SQ-1诱导的小麦花药败育过程中调控TaPDK的作用因子,本研究采用酵母双杂交方法筛选小麦TaPDK的互作蛋白.将含有pGBKT7-PDK质粒的酵母(Saccharomyces cerevisiae)菌株Y2HGold与文库酵母菌株Y187共同融合培养,在SD/-Ade/-His/-Leu/-Trp平板上划线培养,挑选直径大于2mm的克隆,在SD/-Ade/-His/-Leu/-Trp/AbA/X-α-Gal平板上划线,筛选蓝色克隆.其中,筛选得到一个新的结合蛋白,该蛋白被命名为增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,TaPCNA).将花粉细胞的核复制分裂与TaPCNA的定量表达结合分析发现,TaPCNA在不育系与可育系的叶片中几乎不表达,但在花粉发育的各个时期中呈现高表达,尤其在生理型不育系花药中的表达量显著高于遗传型不育系和可育系,这表明在生理型不育系中,TaPCNA与小孢子的细胞周期发育更加密切相关.这为进一步研究生理型不育小孢子异常发育的细胞周期提供了基础资料.     

小麦生理型与遗传型雄性不育相关基因锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)及果糖1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)的表达分析

锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)是一种重要的抗氧化剂,果糖1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)是叶绿体光合碳化阶段起重要调节作用的关键酶.本研究以小麦(Triticum aestivum L.)生理型与遗传型等基因雄性不育系及其对应育性正常的保持系为材料,选取花粉小孢子发育各时期的花药及三核期子房,对供试材料花药全蛋白表达差异研究的基础上,对雄性不育相关基因(Mn-SOD)及FBA进行核酸水平的实时荧光定量PCR分析,结果发现,与可育保持系相比,(1)生理型雄性不育系Mn-SOD基因在幼穗期、单核期和三核期表达量显著下调,而酶活力在幼穗期上调,在单核期下调;遗传型雄性不育系Mn-SOD基因在幼穗期和单核期表达量下调,酶活力在幼穗期上调,在二核期下调.(2)生理型雄性不育系和遗传型雄性不育系FBA基因表达量在幼穗期和单核期均下调,而对应同时期的FBA酶活力也下调,而遗传型不育系FBA基因在三核期表达量和FBA酶活力均上调.(3)Mn-SOD和FBA在遗传型雄性不育系三核期子房和花药中表达量均高于生理型雄性不育系和正常可育系,而在生理型雄性不育系花药中,Mn-SOD表达量明显低于对照可育系,在子房中其表达量略高于正常可育系.基因表达具有组织特异性,其蛋白表达较基因表达具有一定滞后性.Mn-SOD基因过量表达(单核至二核期),从而清除花药代谢紊乱产生的过多的活性氧,维持细胞正常功能;而花粉败育(生理型和遗传型雄性不育)导致花药失去活力,从而使花药叶绿体光合能力下降,FBA下调表达.研究结果提示,不同发育时期FBA及Mn-SOD酶活力变化与基因表达水平相一致,且这两个指标的变化直接或间接的影响了小麦花药的育性程度.     

小麦黏型核质互作雄性不育—恢复近等基因系的构建及其遗传背景检测

[目的]构建小麦黏型核质互作雄性不育—恢复近等基因系,为进一步探索小麦雄性不育机理及对不育及恢复基因的精细定位和图位克隆提供参考.[方法]利用黏型小麦雄性不育系Ms(Kost)-5-1为母本与恢复系RK5451杂交获得F1代,以Ms(Kost)-5-1为轮回亲本与F1代及回交后代中的可育株连续回交6~7代构建黏型小麦核质互作雄性不育—恢复近等基因系;利用SSR标记、醇溶蛋白的A-PAGE与田间农艺性状相结合的方法对所构建的近等基因系进行检测.[结果]定向快速获得16个小麦黏型核质互作雄性不育—恢复近等基因系(N2~N17).SSR分子标记及A-PAGE检测结果表明,各近等基因系遗传背景与恢复系RK5451的差异较明显,而与不育系Ms(Kost)-5-1遗传背景趋近相同,N4、N10、Ni1和N16保留了较好育性恢复性.农艺性状差异及聚类分析结果表明,各近等基因系仅在株高上呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)差异,大多数农艺性状具有较高的相似性,N2、N3、N10、N16与不育系Ms(Kost)-5-1农艺性状差异最小.[结论]N10和N16为不育系Ms(Kost)-5-1较好的近等基因系,可用于进一步基因精细定位和图位克隆.     

玉米叶片光合作用和渗透调节对干旱胁迫的响应

以2个不同抗旱性玉米品种郑单958 (抗旱性强)和陕单902 (抗旱性弱)为材料,采用盆栽控水试验,设置3个干旱处理(轻度干旱、中度干旱、重度干旱)和正常灌水,研究了干旱胁迫对2个玉米品种气体交换、叶绿素荧光参数和渗透调节物质的影响。结果显示, 重度干旱造成2个玉米品种叶片光合机构紊乱,破坏细胞膜完整性;同时增加了渗透调节物质,这对增强叶片的保水能力,维持光合速率有重要的作用。但与陕单902相比,干旱胁迫下郑单958表现出较高的最大净光合速率(P_nmax),表观量子效率(AQY),光饱和点(LSP),最大电子传递速率(J_max),最大羧化速率(V_cmax),PSII的实际量子产量(Φ_PSII)和光化学猝灭系数(q_P);较高的脯氨酸(Pro)和可溶性糖含量(SS);较低的丙二醛含量(MDA)。这些结果表明,干旱胁迫下抗旱品种郑单958具有较强的渗透物质能力,减轻细胞膜质过氧化程度,维持较高的光合性能是其适应干旱环境的生理基础。     

农杆菌介导的小麦成熟胚转化的影响因素

为了研究农杆菌介导的小麦成熟胚转化的影响因素,以6个小麦品种成熟胚为外植体进行离体培养,以EHA105和LBA4404农杆菌为供体(含有pCAMBIA1305双元载体)材料,研究了诱导培养基、分化培养基、农杆菌菌株、愈伤组织诱导培养时间、农杆菌菌液浓度和侵染时间对小麦成熟胚愈伤组织诱导、分化、再生的影响。结果表明:(1)以小麦品种小偃22的成熟胚为材料,获得最佳的诱导培养基方案(MS+2mg.L-1 2,4-D+0.5mg.L-1 KT+500mg.L-1水解酪蛋白+150mg.L-1天门冬酰胺)和分化培养基方案(MS+2mg.L-1 ZT+0.5mg.L-1 KT);(2)6个小麦品种中,洛阳8176和张掖春小麦具有较强的再生能力,筛选培养后较多的愈伤组织分化出小绿点;(3)洛阳8716和张掖春小麦的成熟胚,经愈伤组织诱导培养6-7d,农杆菌侵染后愈伤组织再生能力强;(4)农杆菌侵染后愈伤组织的再生能力与农杆菌菌株的关系不明显,而与小麦品种基因型、侵染时间和菌液浓度有较明显的关系;(5)以小麦洛阳8716和张掖春小麦成熟胚愈伤组织为受体,黑暗条件下诱导培养6-7d,在24±1℃黑暗条件下共培养3d和500mg.L-1羧苄青霉素(Cb)除菌及10mg.L-1潮霉素筛选处理后,共得到分化植株23株,其中以洛阳8716为受体材料,由农杆菌LBA4404和EHA105转化得到的植株分别为11株和4株,植株分化率分别为3.57%和1.31%;以张掖春小麦为受体材料,由农杆菌LBA4404和EHA105转化得到的植株分别为5株和3株,植株分化率分别为1.57%和1.14%。