DIECA对小麦雄性育性的影响

为探究DIECA(sodiumdiethyldithiocarbamate,二乙基二硫代氨基甲酸钠)对小麦雄性育性的影响,以小麦温敏雄性不育系BNS366及其近等基因系郑麦366为试验材料,在正常秋季播种(2021-10-13)和晚播(2021-12-01)条件下,于2022年春季小麦雌雄蕊原基分化期至开花期采用酶联免疫法测定幼穗和花药中内源MeJA含量,采用0(清水,CK)、0.1、1、5、10、20和30 mmol·L^(-1)DIECA水溶液对小麦进行全株喷施处理,用I 2-KI法测定花粉可育率;用国内法和国际法测定自交结实率.结果表明:在正常秋季播种条件下,在花粉母细胞期后,郑麦366内源MeJA含量出现了刺激性增长,BNS366则出现不足现象;1 mmol·L^(-1)和5 mmol·L^(-1)DIECA处理对正常秋季播种郑麦366的自交结实率具有显著降低效应,5 mmol·L^(-1)DIECA处理效应较强,其国内法自交结实率和国际自交结实率分别比对照降低了39.82%和44.68%,在不同播期下,郑麦366和BNS366其他DIECA处理的花粉可育率、国内法自交结实率和国际法自交结实率与对照相比差异均不显著.DIECA可能通过抑制郑麦366内源MeJA含量的刺激性增长,影响花药发育和正常开裂,降低了郑麦366的雄性育性,内源MeJA可能参与了BNS366雄性不育的发生.

大叶绣球和中国绣球杂交F1代雄性育性评价

为获得能够用于进一步杂交的种间杂交F1代,培育出兼具优良观赏特性和较强适应性的绣球种间杂交品种,以大叶绣球‘星之樱’(H.macrophylla‘Hoshinosakura’)和中国绣球(H.chinensis)种间杂交F1代为材料,通过花粉形态观察、花粉活力及粒径测定、花粉原位萌发、花粉管伸长和回交结实情况统计,探讨了种间杂交F1代不同株系的雄性育性;同时,为探究导致雄性不育的原因,观察了F1代小孢子母细胞减数分裂行为。结果表明:F1代80.42%的花粉形态呈现圆形;但花粉活力极低,平均活力为3.14%;花粉粒径显著低于双亲本,主要分布于10~13μm;F1代花粉均能在母本柱头上附着萌发,不同个体在柱头上花粉的萌发数目、萌发时间和伸长进入子房内的花粉管密度存在差异;F1代回交母本结实率从0至63.41%不等,结实率高的个体,果实内的饱满种子也多。F1代中,XZ7为雄性育性最好的株系,可以用于进一步的回交育种。超过半数的F1代小孢子母细胞减数分裂出现异常,中期Ⅱ和后期Ⅱ异常频率最高,分别为82.90%和74.30%。减数分裂时,染色体行为异常导致花粉遗传物质不均衡,从而引起花粉形态、活力、粒径和萌发异常,致使大叶绣球‘星之樱’和中国绣球种间杂交F1代雄性不育。

辣椒胞质雄性不育恢复基因CAPS标记的PARMS转换及其应用

Co1Mod1-CAPS是一个可广泛应用于筛选辣椒胞质雄性不育恢复源的CAPS分子标记。为了将其转化为可高通量检测的分子标记以提高选择效率,本研究以Co1Mod1-CAPS标记扩增10份不同类型的辣椒三系材料,分析其扩增产物在不育系、保持系和恢复系材料间的序列差异,从而基于序列差异将其转化为PARMS高通量检测标记并对321份辣椒种质材料进行恢复源筛选。结果表明,在Co1Mod1-CAPS标记扩增产物第601个碱基处存在一个T→C碱基的变异,即不育系和保持系材料在该处的碱基均为T,而恢复系材料在该处的碱基为C,后基于该碱基变异成功将Co1Mod1-CAPS转化为高通量标记Co1Mod1-PARMS,并在321份种质材料中筛选出146份资源携带纯合恢复基因RfRf,其中小果形且辣味重的辣椒类型携带RfRf基因型的个体占比高,指形椒的占比最高,为59.5%,樱桃椒占比次之,为56.5%,甜椒类型辣椒(灯笼椒)携带RfRf基因型的个体占比最低,为8.3%。该研究结果与前人研究较为一致,表明该标记有效。因此,Co1Mod1-PARMS高通量检测标记可应用于辣椒胞质雄性不育恢复系的分子标记辅助选育,从而促使胞质雄性不育恢复系选育效率的提升。

水稻雄性不育的研究和应用进展

水稻育性会显著影响产量,是重要的农艺性状,同时水稻的不育系尤其是雄性不育系被广泛应用于杂交水稻育种。花药是水稻的雄性生殖器官,花粉的发育主要在花药中完成。本文对水稻花药及花粉发育的基本过程进行了分阶段阐述,并重点介绍了近年来国内外调控水稻雄性不育分子机制的研究进展和雄性不育在杂交水稻育种中的应用,以期为水稻创新育种提供一定的理论参考。

辣椒雄性不育分子研究进展

为对辣椒雄性不育分子研究取得的进展有更直观、系统、深入的了解,梳理已鉴定的辣椒核雄性不育(NMS)基因及部分NMS基因分子标记开发,重点阐述近年来核雄性不育基因精细定位及候选基因探究工作;同时回顾辣椒胞质雄性不育(CMS)相关的线粒体不育基因及其关联分子标记和CMS恢复基因分子标记开发,重点概述近年来恢复基因精细定位研究取得的进展。研究指出,精细定位NMS基因,明确候选基因并开发功能标记是辣椒NMS研究的重点,既能为探明辣椒NMS机理奠定基础又可为育种提供高效利用的分子标记。而CMS相较于NMS更为复杂,表现在遗传机制多样且更易受环境影响等方面,因此,从对CMS育性恢复基因的精细定位到基因克隆以及功能研究并探明CMS分子机制还有很长的一段路要走。

雄性激素对老年男性认知功能影响(综述)

在观察性研究中,男性雄性激素水平与整体认知、记忆、执行功能和空间表现之间存在正相关,雄性激素水平和多种认知功能与年龄增长呈负相关。关于雄性激素对认知功能影响的机理也有被报道。雄性激素补充治疗是否能改善老年男性认知功能的结论也不相同,有些研究认为睾酮补充治疗能够改善雄性激素缺乏男性的认知功能,有些结论与之相反,这需要今后更大规模的随机对照试验来进一步证实睾酮治疗在预防认知能力下降和痴呆等方面的作用。

辣椒雄性不育的分子研究进展

辣椒(Capsicum annuum L.)是世界上重要的蔬菜作物之一,杂种优势明显。利用雄性不育系制种可有效解决人工去雄的难题,简化制种工序,降低生产成本。而辣椒雄性不育是一个快速发展的研究领域。综述了近几年在辣椒雄性不育的类型与特点、细胞学特征、细胞核雄性不育的分子机制,以及细胞质雄性不育的机制解析等方面所取得的重要进展,并对辣椒雄性不育中存在的问题以及未来发展方向进行了讨论和展望,旨在为辣椒三系配套制种提供理论参考。

大豆细胞质雄性不育遗传基础与育种应用

杂种优势利用是显著提高作物产量的主要途径,有助于解决日益增长的人口数量与有限耕地之间的矛盾。大豆作为世界上重要的粮油饲兼用作物,其开展杂种优势利用已有30余年。其中,基于细胞质雄性不育的三系法杂交育种系统是大豆杂种优势利用的主要途径。目前,已有40余个杂交大豆品种通过审定并在生产上推广应用,杂交大豆正处于由中试向产业化推进阶段。本文对大豆细胞质雄性不育遗传基础与育种应用进行了综述,系统阐述了各类型细胞质雄性不育系的发现及利用、不育性状的遗传和分子机制、育性恢复基因和恢复抑制基因的定位和克隆等方面的研究进展。基于大豆杂种优势利用研究现状论述和分析,提出了三系法杂交大豆育种中存在的问题、挑战及解决路径,并对三系法杂交大豆育种技术的创新进行了展望,旨在为大豆杂种优势分子基础和应用研究提供新方法、新思路。

小麦光温敏核雄性不育系BS366和BS1086杂种一代结实率研究

为了解小麦光温敏核雄性不育系BS366和BS1086的育性恢复状况,评估恢复系人工定向改良对其恢复能力的效果,在不育生态区对以55份定向改良的恢复系和33份非改良恢复系(常规小麦)为父本配制的杂种一代的结实率进行了分析。结果表明,BS366和BS1086杂种一代结实率变化范围为15.42%~140.34%和20.28%~119.07%(国际法),平均结实率分别为73.02%和72.21%,二者差异不显著,说明2份母本的育性恢复能力差异不显著。BS366和BS1086杂种一代结实率主要分布于40%~110%和60%~100%间,BS1086杂种一代结实率分布更为集中。BS366和BS1086与改良父本的杂种一代平均结实率分别为84.45%和78.97%,与非改良父本的杂种一代平均结实率分别为53.97%和60.95%,改良父本的平均恢复力高于非改良父本,表明定向改良有利于提高恢复系的恢复力。BS366和BS1086与相同父本的杂种一代结实率差异在-41.66%~61.93%之间,表明相同父本对不同母本的育性恢复力存在差异。BS366和BS1086与相同改良父本的杂种一代中有61.82%的结实率差异分布于-10%~20%之间,与相同非改良父本的杂种一代中有51.52%的结实率差异在-30%~0%之间,表明同一改良父本对不同母本的育性恢复力差异小于非改良父本。BS366与14份父本、BS1086与7份父本的杂种一代结实率高于对照,其中父本14YH261、14YH551、SD036与2份母本杂种一代的结实率均高于对照,说明具有可用恢复力的父本不仅数量极少,而且对不同母本的恢复力存在较大差异。杂种一代主茎穗的平均结实率极显著大于分蘖穗。因此,建议对不同母本分别开展强恢复力的恢复系筛选,并以中选强恢复系为亲本进行定向改良,有效增加杂种一代结实率达对照水平的组合数量,为获得更多强优势杂交组合奠定基础。

茄子反向温敏雄性不育系内源激素含量及相关基因表达分析

雄性不育对杂交育种至关重要,挖掘茄子雄性不育关键候选基因有助于定向改良不育材料。以长茄温敏型雄性不育系05ms及其同源可育系S63为材料,对不育系05ms和可育系S63减数分裂时期(Ⅱ)的花药进行转录组测序,并对05ms春季低温不育(ML)和夏季高温可育(MH)阶段的花粉母细胞时期(Ⅰ)、减数分裂期(Ⅱ)、小孢子时期(Ⅲ)和成熟花粉粒(Ⅳ)4个花药发育时期的内源激素含量进行检测。结果表明,差异表达基因主要富集在戊糖和葡萄糖酸酯的转化、类胡萝卜素的生物合成和植物激素信号转导等代谢通路,Smechr0702283、Smechr0801802、Smechr0600105、Smechr0802213、Smechr0302844、Smechr0601316、Smechr0401804等基因为茄子温敏雄性不育的关键调控基因,实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果表明,转录组数据可靠。激素代谢物检测结果表明,生长素类激素ICAld和乙烯前体ACC含量在4个时期中ML均显著高于MH,而ML的生长素IAA含量低于MH。从代谢水平和转录水平解析了茄子花药的败育机制,研究结果为进一步揭示茄子温敏雄性不育调控机制奠定了理论基础。

西瓜雄性不育系花蕾不同发育时期生理特性的变化

比较西瓜雄性不育株和可育株雄花蕾不同发育时期抗氧化酶活性、代谢物质及内源激素含量的变化,以探究西瓜雄性不育生理生化机制。以西瓜雄性不育系GMS4为试材,测定分析雄花蕾不同发育时期的生理生化指标。结果表明,在整个花蕾发育时期,不育株SOD活性和CAT活性整体下降,POD活性整体上升。不育株雄花蕾整个时期可溶性蛋白含量均低于可育株,脯氨酸含量不育株呈下降趋势,而可育株与其相反。不育株和可育株雄花花蕾中的IAA、ABA、ZR、GA3和JA等内源激素含量差异明显,且变化趋势不同。结果表明,抗氧化酶活性、代谢物质和内源激素含量的变化可能与西瓜花药败育有关。

西瓜雄性不育类型的遗传学鉴定与胚胎学观察

为了明确西瓜雄性不育材料的不育类型和花药败育时期,以西瓜雄性不育系GMS4为材料,对花蕾不育性状进行田间观察统计,利用石蜡切片法观察西瓜花药发育过程。结果表明,该材料不育性状由1对隐性基因控制,为细胞核雄性不育类型。可育株雄蕊发育正常,不育株雄蕊较小,花药干瘪无花粉,可育株和不育株雌蕊发育无明显差异,均可正常结瓜。从花药发育的整个过程来看,在花药发育早期,可育株和不育株花药结构形态差别不大,在小孢子母细胞减数分裂期,不育株异常绒毡层细胞过度增殖,体积小,排列不整齐,挤压药室,无二分体和四分体形成,在花药发育后期,无花粉粒形成,最终导致西瓜雄性不育发生。据此认为,花药败育发生时期在小孢子母细胞减数分裂期。

成年雄性毛白杨组培幼化技术研究

【目的】毛白杨以无性繁殖为主,而无性繁殖材料往往存在老化现象,严重影响苗木质量,研究繁殖材料的幼化技术对于改善苗木质量,促进无性林业发展有重要意义。【方法】以北京大兴区站上村的200年生雄性毛白杨为对象,取其根萌条为繁殖材料,探索2种灭菌试剂处理条件下,不同灭菌时间对外植体成活与生长的影响,同时在MS培养基中设置不同激素组合研究其增殖的最佳效果,筛选出适合其生长的最佳增殖培养基,通过继代培养研究此200年生成年雄性毛白杨的组培幼化技术。【结果】结果表明,0.1%氯化汞溶液的灭菌效果比10%次氯酸钠溶液效果好,最佳灭菌处理为0.1%氯化汞7 min,成活率为57%;最佳增殖培养基为MS+0.7 mg/L 6-BA+0.01 mg/L NAA,最高丛生芽分化系数为2.23,茎高生长量≥1 cm苗的数量比例为53.33%,显著高于其他处理;随着继代次数的增加,生长周期由63 d(1代)降至44 d(4代),继代培养增殖系数由0.93(1代)提升至4.85(4代),茎高生长量≥3 cm苗的数量比也从2.23%(1代)显著增至62.34%(4代)。【结论】此200年生毛白杨繁殖材料存在一定程度的老化现象,母株的年龄可能影响其根萌条的幼化程度,但随着继代次数的增加,生长势有了显著的提高,说明多次继代培养有较明显的幼化作用,且随着继代次数的增加,幼化效果也越好。

外源茉莉酸甲酯对BNS366雄性育性的影响

为探究外源茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)对小麦温敏雄性不育系BNS366雄性育性的影响,以BNS366及其近等基因系郑麦366为试验材料,在正常秋季播种(2020年10月12日)和晚播(2020年12月2日)条件下,分别于2021年3月22日和3月31日开始至开花期前,设置0(清水,对照)、50、100、200、300、400和500μmol·L^(-1) MeJA(水溶液,喷施)7个处理,比较分析了不同处理间花粉可育率和自交结实率的差异。结果表明:在正常秋季播种条件下,郑麦366花粉可育率、国内法自交结实率和国际法自交结实率分别为86.31%、70.36%和112.22%,在晚播条件下分别为82.53%、92.53%和166.18%,均正常可育;在正常秋季播种条件下,200μmol·L^(-1) MeJA处理的国际法自交结实率为70.15%,比对照显著降低了42.07个百分点;在晚播条件下,200、300和500μmol·L^(-1) MeJA处理的国内法自交结实率分别为74.71%、74.01%和73.45%,比对照显著降低了17.82、18.52和19.08个百分点;在两个播期下,郑麦366其他浓度MeJA处理的上述3个指标与对照差异均不显著。在正常秋季播种条件下,BNS366花粉可育率为零,达到全不育水平,国内法自交结实率和国际法自交结实率均为0.24%,100μmol·L^(-1) MeJA处理的花粉可育率为88.25%,达到正常可育水平,国内法自交结实率和国际法自交结实率分别为56.41%和94.01%,能正常结实,与对照差异达到显著水平;在晚播条件下,BNS366的上述3个指标分别为51.72%、41.23%和93.08%,正常可育,100μmol·L^(-1) MeJA处理的国际法自交结实率为39.72%,比对照显著降低了53.36个百分点;在两个播期下,BNS366其他浓度MeJA处理的上述3个指标与对照差异均不显著。由此说明,在2020-2021年,外源MeJA对郑麦366和BNS366可育植株的雄性育性可能具有降低效应,对BNS366不育植株的雄性不育性具有较强恢复效应。

峨眉拟单性木兰雄性不育的细胞形态学及生理生化特性研究

峨眉拟单性木兰(Parakmeria omeiensis)是木兰科(Magnoliaceae)拟单性木兰属(Parakmeria)的常绿乔木,属于国家Ⅰ级保护的极度濒危植物。为探究峨眉拟单性木兰两性花中雄性败育发生的时期及花药不同发育时期的生理生化特性,以两性花中的不育雄蕊和雄花中的可育雄蕊为材料,利用石蜡切片观察2种雄蕊的花药发育过程,并测定不同发育时期的可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸的含量,分析过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的活性。结果表明:(1)不育雄蕊与可育雄蕊在减速分裂时期出现明显差异,不育雄蕊的绒毡层致密、没有发育,四分体未形成,随后解体,花粉囊中无花粉;可育雄蕊的绒毡层和小孢子母细胞发育正常,成熟时花粉囊开裂,花粉粒溢出。(2)不育雄蕊的可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量,在减数分裂时期、单核期和花粉成熟期都显著低于可育雄蕊。(3)不育雄蕊POD活性整体呈上升趋势,在减数分裂时期、单核期和花粉成熟期都显著高于可育雄蕊;不育雄蕊CAT活性整体呈下降趋势,显著低于同时期的可育雄蕊。综上认为,两性花中雄性败育发生在减速分裂时期,其败育的主要原因是物质能量代谢降低,绒毡层没有进一步发育,不能给小孢子母细胞提供营养物质;过氧化氢酶及过氧化物酶的活性异常,造成细胞内不能及时清除自由基,使小孢子母细胞的减数分裂受阻,无法形成四分体。该研究结果为深入开展峨眉拟单性木兰雄性不育的分子机制、性系统演化机制研究奠定了基础。

温度和17α-甲基睾酮、来曲唑对棘胸蛙雄性化研究

棘胸蛙雄性个体大于同龄雌性个体,全雄育种技术已成为棘胸蛙养殖业的迫切需要。以5400尾出膜7 d(开口摄食)的棘胸蛙蝌蚪为试验对象,在21℃(TNR)、24℃(TNR)、27℃(TNR)三个水温条件下,探讨来曲唑(LZ)、17α-甲基睾酮(MT)、17α-甲基睾酮与来曲唑组合(ML)对棘胸蛙雄性化的影响。以未添加激素为对照组(CK),实验组分别在饲料中添加100 mg/kg LZ、80 mg/kg MT、40 mg/kg MT与50 mg/kg LZ组合(ML),分别在三个温度下饲养,通过性腺形态学与组织学判定幼蛙性别。结果表明:水温21℃、24℃、27℃时,CK组雄性率分别为43.07%±0.06%、47.86%±0.04%、62.16%±0.02%,中间态性腺的出现率分别为0、0、10.00%;LZ组雄性率分别为48.52%±0.02%、56.41%±0.05%、77.77%±0.01%,中间态性腺的出现率分别为14.29%、20.00%、40.00%;MT组和ML组雄性率均为100%,中间态性腺的出现率分别为0、0、36.36%和33.33%、28.57%、37.04%;27℃下变态的幼蛙个体普遍小于21℃和24℃,但无显著差异。综上,水温21~24℃下,在棘胸蛙蝌蚪期饲料中全程添加80 mg/kg MT或40 mg/kg MT与50 mg/kg LZ(ML),更有利于棘胸蛙蝌蚪的生长发育和性腺向雄性分化。

青花菜雄性不育杂交制种技术

青花菜目前大多采用雄性不育杂交制种,前期由于缺乏经验,制种产量低,种子品质差,一定程度上制约了新品种的推广应用。通过多年的试验与摸索,台州市农业科学研究院西兰花课题组总结出了一套“三控一补”青花菜高产制种技术,提高了制种产量和种子品质,加速了新品种的推广速度。

辣椒细胞核雄性不育材料GMS702AB的鉴定

本研究发现1个具有雄性不育与单性结实特征的细胞核雄性不育系辣椒材料,并对该材料的农艺性状、单性结实坐果率、不同发育时期的不育系单性结实与可育系单性结实内源激素进行测定;利用田间鉴定和显微镜镜检,分析了F2群体的遗传分离情况,并利用辣椒细胞核雄性不育基因ms-3、msw、ms、msms、msc-1开发的分子标记,分析了群体的育性分离比。结果表明:不育系单性结实果实纵横径较大,可育系与不育系单性结实坐果率明显不同,可育系坐果率为22%,不育系坐果率为43%;不同时期不育系单性结实果实的赤霉素(GA4)含量显著高于可育系单性结实果实;田间鉴定和分子标记检测表明,F2群体中可育系有97株,不育系有30株,分离比为3.23∶1,符合孟德尔遗传规律,确定其育性由隐性单基因控制,将该辣椒细胞核雄性不育系命名为GMS702AB。本研究提供新的辣椒不育系,有助于辣椒育种和种子生产。

玉米雄性不育突变体ms20s2的表型鉴定与基因定位

玉米突变体male-sterile 20s2(ms20s2)是在玉米自交系KWS49中发现的一个无花粉型雄性不育突变体。与野生型相比,ms20s2突变体花药细小且颜色偏浅,花药内未观察到花粉。扫描电镜观察表明,与野生型相比,9叶期突变体ms20s2的花药中未观察到正在减数分裂的花粉母细胞;抽雄后突变体花药壁外部角质层形成异常,内部未观察到乌式体结构。观察不同发育阶段花药的石蜡切片发现,在S6-S7时期,与野生型相比,ms20s2突变体花药部分中间层和绒毡层细胞发生异常分裂,导致花药壁萎缩,花粉母细胞无法正常进行减数分裂,最终造成花粉母细胞死亡,产生雄性不育表型。遗传分析表明,突变体ms20s2的雄性不育表型受单个隐性核基因控制。利用玉米10K SNP芯片对F2定位群体进行基因型分析,初步将该突变位点定位在玉米2号染色体长臂上6.21 Mb区段内。进一步精细定位将该区间缩小到了590 kb,区间包含一个已知的蛋白编码基因MS32(Zm00001eb106620)。对MS32基因进行测序分析,在突变体MS32基因4号外显子上发现了一段3166 bp的大片段插入,可能影响了MS32蛋白功能,造成ms20s2的花药发育异常和雄性不育的表型。等位测验结果表明,突变体ms20s2是雄性不育基因MS32的新等位突变体。组织表达分析发现该基因在玉米花药中特异表达,且仅在花药发育的S6和S7时期表达量较高,进一步验证了该基因在玉米花药绒毡层和中间层细胞发育过程中的重要作用。