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%。     

小麦雄性不育系绒毡层异常代谢与小孢子败育的关系

【目的】研究小麦遗传型雄性不育系花药绒毡层降解及营养物质代谢,并揭示其与花粉败育的关系。【方法】以小麦S型1376不育系[(S)-1376(A)]及其保持系[(A)-1376(B)]为试材,在三核期分别用DAPI和KI-I2对花粉粒内淀粉积累进行染色观察;采用半薄切片技术对不育系(S)-1376和保持系1376绒毡层发育过程及多糖、脂类和蛋白等物质积累进行观察和比较;采用软件cellSens Entry和IPP 6.0分别计算图片中小孢子和绒毡层细胞的面积及分析各发育时期图像中的平均光密度值。【结果】与保持系1376比较,(S)-1376花粉粒被KI-I2染成浅黄色,表明三核期其花粉中无淀粉积累,花粉败育彻底;不育系(S)-1376绒毡层较保持系1376绒毡层细胞提前至四分体时期启动细胞程序化死亡（PCD）过程;不育系(S)-1376花粉核发育迟缓,大多发育至单核晚期停止分裂,仅少数可发育至二核期;(S)-1376小孢子在四分体时期和单核早期显著增大;绒毡层细胞在四分体时期也显著大于保持系1376绒毡层细胞。在(S)-1376花粉的发育过程中,除四分体时期外,其余各时期多糖含量（呈红色）均低于保持系对应的各发育时期,不育系(S)-1376绒毡层中多糖在四分体时期多于保持系,在单核早期显著降低。在花粉整个发育过程中,不育系(S)-1376花粉中被染成黑色脂类的含量明显低于保持系,不育系绒毡层中的脂类含量在各个时期也低于保持系。不育系(S)-1376小孢子母细胞四分体时期被染成蓝色的蛋白含量很高,但单核晚期显著降低;在绒毡层细胞中单核早期蛋白含量显著低于保持系,这可能暗示该时期保持系绒毡层开始启动降解。在花粉发育整个过程中保持系1376小孢子母细胞中四分体时期多糖和蛋白的含量都低于不育系(S)-1376,这可能与该时期不育系绒毡层提前降解需要大量的多糖和蛋白有关;单核晚期小孢子中的多糖、脂类和蛋白含量高于不育系,该时期是正常小孢子发育的关键时期,不育系中各种物质供应不足可能是导致花粉败育的主要原因。在二核期和三核期,不育系(S)-1376花粉营养细胞中大液泡不消失,细胞质内含物也不持续增加,淀粉粒、脂类等物质积累终止,最终导致小孢子内没有内含物的积累,呈空壳晶体状。【结论】小麦S型1376A不育系花药绒毡层提前降解所诱发的物质异常代谢,使小孢子在由单核晚期向二核期发育的过程中物质供应不足导致细胞核分裂异常,最终引起花粉败育。     

扫描电镜下的小麦叶毛性状与麦长管蚜生物学参数相关性分析

为明确小麦叶毛物理性状（密度和长度）与小麦抗蚜性的关系,在人工气候室内对麦长管蚜Sitobion avenae（F.）在11个小麦品种（材料）上的发育历期、成虫与幼虫的体重差、相对日均体重增长率、若蚜死亡率等生物学参数进行了测定,采用聚类分析法评价了其对麦长管蚜的抗性,利用扫描电镜技术研究了叶毛的超显微结构,并对叶毛密度和长度与蚜虫生物学参数间的相关性进行了分析。结果表明：亲本98-10-35、Amigo及杂交后代O31、L87最不适于麦长管蚜的生长,抗性最好;O63、A253、A33抗性次之;L71、1376、H23抗性较弱,H19对麦长管蚜的适应性最好,抗性最差。扫描电镜结果表明叶毛长度和发育历期呈极显著正相关,叶毛密度和相对日均体重增长率呈极显著负相关,说明叶毛长度和密度与小麦品种（材料）的抗蚜性显著相关。表明小麦物理性状是小麦抗蚜性的重要组成部分,可以作为抗虫育种的目标之一;抗感杂交小麦后代可遗传亲本的抗感特性。     

中国西部芥菜型油菜遗传多样性研究

利用23对SRAP引物、11对AFLP引物和10对SSR引物对我国西部地区的芥菜型油菜及其近缘种108份材料进行了遗传多样性分析, 共检测到313个等位变异, 3种标记的每对引物平均分别可检测到6.8、12.5和1.9个等位变异。包括白菜型和芸芥在内的108份品种间遗传相似系数在0.378~0.936之间, 103份芥菜型油菜品种间遗传相似系数在0.545~0.936之间。聚类分析结果表明, 在相似系数0.558处, 5个参照品种白菜型油菜、小白菜以及芸芥首先被聚出芥菜型油菜之外; 在相似系数0.70处, 103份芥菜型油菜可分为云贵陕南冬播(A)、关中冬播(B)、新疆I (C)、新疆II (D)和西部春播(E)五个类群, 其中A、B基本为冬播品种, C、D、E为春播品种。A类群品种间遗传差异最大, B类群其次。陕西和新疆的品种均分别被聚到3个类群, 表现出更广泛的遗传多样性。春播类型绝大部分被聚到E类群, E类群可分为3个亚类, 其中陕北及其邻近一带春播黄芥为一类, 形成一个独立的遗传群体, 群内遗传多样性较高; 西藏的10个品种为一类, 相似系数高达0.83以上, 表现出西藏品种遗传系统的独立和遗传基础的单一; 澳大利亚2个品种单独为一类, 与我国的春播品种关系较近。由此说明, 地理和生态条件是影响芥菜型油菜类群的主要因素, 我国的冬播品种间的遗传多样性高于春播品种, 陕西和新疆的芥菜型油菜遗传多样性较高。