甘蓝型油菜细胞核+细胞质雄性不育三系的研究与利用 Ⅳ.隐性细胞核+波里马细胞质雄性不育三系的创建

甘蓝型油菜隐性细胞核雄性不育与波里马细胞质雄性不育可能具有完全不同的不育基因系统;采用有性杂交和连续回交的方法,将甘蓝型油菜隐性细胞核不育基因导入到含有波里马不育细胞质的基因型中,并得到甘蓝型油莱隐性细胞核+波里马细胞质雄性不育系RGCMS—S45A和RGCMS—117A及其相应的保持系S45B和117B;采用测交方法,从隐性细胞核雄性不育系中筛选出甘蓝型油菜隐性细胞核+波里马细胞质雄性不育保持系9个;波里马细胞质雄性不育的恢复系均是隐性细胞核+波里马细胞质雄性不育的恢复系。

甘蓝型油菜显性细胞核＋波里马细胞质雄性不育三系的创建

甘蓝型油菜显性细胞核雄性不育和波里马细胞质雄性不育有着完全不同的恢保关系；分别以纯合型显性核不育系和显性核不育系杂种为显性核不育基因的供体，采用有性杂交方法将甘蓝型油菜显性细胞核雄性不育基因导入到波里马细胞质雄性不育系ＬｔｆＡ中；用测交和连续回交方法，选育出甘蓝型油菜显性细胞核＋波里马细胞质雄性不育系ＤＧＣＭＳ－Ｙｉ－３Ａ和ＤＧＣＭＳ－１５３Ａ及其保持系Ｙｉ－３Ｂ和１５３Ｂ；并从波里马的恢复系中筛选出２个显性细胞核＋波里马细胞质雄性不育恢复系９２－５９１６和９２－５９４２。

甘蓝型油菜波里马细胞质雄性不育与隐性细胞核雄性不育的遗传比较

甘蓝型油菜波里马细胞质雄性不育与隐性细胞核雄性不育受２套完全不同的基因系统控制。所被研究的波里马细胞质雄性不育的保持系和恢复系均带有隐性细胞核雄性不育的２对主效恢复基因Ｍｓ１和Ｍｓ２。２个隐性细胞核雄性不育系均是波里马细胞质雄性不育的保持系，不带有主效恢复基因Ｒｆｃ，但带有一定数目的温度敏感基因Ｔｓ。

甘蓝型油菜波里马细胞质雄性不育恢复系轮回选择群体的建立

在被测交的５个甘蓝型油菜波里马细胞质雄性不育恢复系中，没有１个能使显性细胞核雄性不育系恢复可育性。分别以纯合型显性细胞核雄性不育系Ｒｓ１０４６和显性细胞核雄性不育杂种中杂３号作父本与具有不育细胞质的波里马细胞质雄性不育恢复系花叶恢杂交，成功地将显性细胞核雄性不育基因导入到波里马细胞质雄性不育恢复系花叶恢中。以作者自己选育的具有不同来源的双低甘蓝型油菜波里马细胞质雄性不育恢复系作父本与得到的具有波里马细胞质的显性细胞核雄性不育株不断回交，并将所有回交后代种子混合种植，建立起了一个甘蓝型油菜波里马细胞质雄性不育恢复系的轮回选择群体。

青海甘蓝型春油菜波里马细胞质雄性不育三系选育研究

利用我国长江中游的半冬性品种和杂种以及加拿大、欧洲的春性品种作为亲本材料进行波里马细胞质雄性不育三系的选育研究，取得了如下进展：１．发现在青海的生态条件下大部分长江中游的半冬性品种可以回交转育出彻底不育的不育系，而来自加拿大、欧洲的春性品种在回交转育不育系的过程中，随着回交代数的增加，大部分品种的回交组合出现微量花粉，表现半不育。２．发现春性不育系与半冬性恢复系组配的组合表现出较强的杂种优势，比对照品种增产明显。３．已获得５个双低不育系（１个春性、４个半冬性）、９个双低恢复系（１个春性、８个半冬性）。４．１个双低杂种（３３１）今年将审定，另外，有４个新的双低杂种在１９９５年的品比中比对照增产２５％以上。根据上述有关研究结果，提出今后青海波里马三系杂种的选育方法：利用双低的半冬性品种回交转育双低不育系，利用加拿大和欧洲的春性双低品种回交转育恢复系，用半冬性不育系与春性恢复系组配成杂种。

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。

大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1育性转变的转录组分析

【目的】探索大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1育性转变在RNA水平上的分子机制,以期从育性转变的角度为大豆细胞质雄性不育的分子机理提供有价值的信息。【方法】以弱恢复型杂种F1(H3A×SXTH3)为研究对象,设置苗期短光照(植株育性不育)和正常光照(植株育性可育)处理,在盛花期分别采集不同大小的混合花芽进行转录组测序和RT-qPCR分析。【结果】筛选出3917个差异表达基因,苗期短光照处理后,2134个基因下调表达,1783个基因上调表达。对差异表达基因进行生物信息学分析,GO显著富集分析表明,碳水化合物代谢过程、跨膜转运活性和细胞外围等功能在育性转变中行使着主要生物学功能;KEGG通路显著富集分析表明,戊糖葡萄糖醛酸的相互转化、淀粉蔗糖代谢和植物昼夜节律等通路为育性转变的主要代谢通路。11个基因的RT-qPCR分析发现,大豆细胞质雄性不育相关基因和PPR基因参与了大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1育性转变过程。【结论】推测大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1育性转变与植物昼夜节律、PPR和大豆细胞质雄性不育相关的线粒体、花粉壁发育、碳水化合物代谢、糖转运和活性氧代谢等基因的异常表达相关,当昼夜节律通路的关键基因变化,引起PPR基因和大豆细胞质雄性不育相关基因的表达水平变化,将会发生育性转变。

不结球白菜细胞质雄性不育材料的筛选及其保持系选育

用多种不同基因型的可育不结球白菜(Brassica campestris ssp. chinensis Makino)材料对2个不结球白菜雄性不育株进行授粉,根据F1代群体的育性表现,筛选出细胞质雄性不育株;对16个自交品系的纯度进行调查,各品系筛选出5个或10个典型植株对其株高、开展度、叶长、叶宽、叶柄长、色泽等性状进行测试和比较分析。结果表明,16个品系的纯度均不低于50%;1-5、3-31、2-16、2-61、1-79、华冠4的开展度、株高均较大;聚类结果显示,3-31、1-9、2-61、2-16和华冠4聚在第三类,品系间性状差异较小。1-5、1-79、3-31、2-61、1-26、2-11、2-25和1-98各性状的变异系数均低于30%,一致性好;16个自交品系叶色空间分布较叶柄色集中,说明品系间叶色差异较小;3-31、1-79、1-34-17、2-11、2-16、1-5和华冠4的叶色亮丽。综合分析,1-5、1-79、3-31和2-11色泽好,变异系数小,且纯度高,是选育保持系的优良品系;而华冠4和墩子黄既可以作保持系又可以作父本。3-31和华冠4的植株高大,分别适宜作为保持系和父本,用于选配高产的不结球白菜杂交组合。

烟草细胞质雄性不育系K326 MADS-box和SUPERMAN基因的特征

细胞质雄性不育是杂种生产的重要工具,也是研究细胞核与细胞质互作的良好系统,但其机制仍不清楚。本研究以细胞质雄性不育系K326为材料,研究了烟草细胞质不育系雄蕊异常与花发育基因表达的关系。细胞质雄性不育系K326源于普通烟草天然不育株,用烤烟品种K326连续回交培育而成,不仅具有心皮化雄蕊现象,同时也有花瓣化雄蕊现象,异常雄蕊基部融合为一体。本研究首先用生信手段对控制普通烟草花发育的MADS-box基因和边界基因SUPERMAN进行了全基因组鉴定,分析了它们染色体定位和共线性,预测了B类基因和SUPEMAN基因的顺式作用元件,并研究了它们在不育系和保持系不同时期花蕾中的表达特征。结果表明,烟草共鉴定出160个MADS-box基因和5个SUPERMAN基因。这些MADS-box基因中有7个B类基因(4个PI基因,3个AP3基因),79个MADS-box基因定位于22条染色体上,3个SUPERMAN基因定位于3条染色体上。共线性分析表明,串联和片段DNA重复、倍加作用是MADS-box基因家族扩张的驱动力。观察发现,细胞质雄性不育系K326异常雄蕊在小蕾期就已出现,暗示细胞质雄性不育K326中雄蕊异常是早期分生组织发育缺陷的结果。qPCR检测表明,细胞质雄性不育系及保持系中可以检测到7个B类基因和1个SUPERMAN基因表达。PI基因表达水平NitMADS115在保持系各个时期均高于不育系;AP3基因NitMADS72、NitMADS100表达水平在保持系各个时期均低于不育系;其他基因呈现小蕾期和大蕾期下调,中蕾期上调。SUPERMAN基因只在保持系小蕾和中蕾期可以检测到,而不育系各个时期中均无法检测到;顺式作用元件分析表明,NitMADS115具有生长素响应元件AuxRR。因此,生长素可能在烟草细胞质逆行调控细胞核起重要作用。

棉花细胞质雄性不育的胞质效应研究现状及未来展望

棉花具有明显的杂种优势,具体表现在产量、纤维品质、抗病虫等性状上。杂交种子生产是棉花杂种优势利用中非常重要的一环。近年来,由于人工杂交制种成本逐年提高,简化、高效、低成本的制种技术已经成为未来杂交棉发展的必然趋势。生产实践表明,利用细胞质雄性不育系不仅能简化制种方法还可以节约劳动力成本,目前已成为作物杂种优势利用领域的研究热点。然而,不育细胞质对棉花形态建成、花药发育、产量形成和纤维发育等均有一定影响,并且存在不利于棉花生长发育的负效应,从而限制了“三系”(不育系、保持系和恢复系)杂交棉的进一步推广利用。为此,综述了细胞质雄性不育对棉花主要性状的影响及其负效应产生的分子基础,并初步探讨了克服棉花不育细胞质负效应的潜在途径,以期为生产上选育和改良棉花细胞质雄性不育恢复系和强优势“三系”杂交种提供新思路。

甜菜细胞质雄性不育相关基因及其分子标记研究进展

甜菜的核质互作型雄性不育作为一种优良性状,通常被应用于杂交育种过程,甜菜细胞质雄性不育的发生机制研究以及不育系和保持系的选育一直以来都是各国育种家关注的焦点。近年来,随着分子生物学和基因组学等研究的发展,分子标记技术越来越多地应用到育种当中,基于标记与目的基因之间的连锁进行选择,相较于传统育种方法具有高效、准确和便捷的特性。通过分子标记的方法选择用于育种的不育系和保持系,是目前甜菜分子标记辅助选择的重点研究方向之一,但目前仍存在部分育性恢复机制不明确、分子标记开发速度缓慢等问题。

辣椒细胞质雄性不育分子生物学组学研究进展

细胞质雄性不育是广泛存在于高等植物中的一种自然现象,表现为母体遗传、花粉败育和雌蕊正常。本文对辣椒细胞质雄性不育研究中的不育基因和恢复基因的标记开发与基因定位,以及不育系和恢复系多组学的研究进展进行了总结,以期为辣椒三系配套育种的广泛运用和商品杂交种生产提供坚实的理论基础。

大头菜细胞质雄性不育系的创制及应用

利用甘蓝型油菜细胞质雄性不育系作为不育源,以野生型芥菜为转育载体进行杂交,将不育基因导入野生芥菜中,并以大头菜为轮回亲本,经过连续6代回交,育成大头菜细胞质雄性不育系。此方法创造性地利用野生型芥菜作为转育载体,克服了甘蓝型油菜不育系与大头菜直接杂交不亲和的问题,转育获得的不育系与大头菜杂交结实好,F_(1)代杂交组合产量高,抗病性强,具有广泛的适用性和较强的应用前景。

主要农作物细胞质雄性不育系育性恢复基因研究进展核心思路分析

为了准确掌握当前主要农作物细胞质雄性不育育性恢复基因的具体情况,需要分析主要农作物细胞质雄性不育在研究过程中的具体内容,通过探讨玉米、水稻以及萝卜等主要农作物在研究过程中雄性不育育性恢复基因的具体情况,明确了细胞质雄性不育受到多种因素影响。因此,在研究过程中无法对具体的因素进行全面掌握,CMS/Rf作为模型在线粒体上的逆向调节信号具有不确定的特点。一些农作物在育性恢复基因研究方面存在不足,在未来的农作物细胞质雄性不育育性恢复基因研究过程中,需要构建更多的不育系开展深入探索。

红莲型水稻细胞质雄性不育花药蛋白质组学初步分析

采用固相pH梯度-SDS PAGE双向电泳对红莲型细胞质雄性不育水稻的不育系(YTA)和保持系(YTB)单核期花粉总蛋白质进行了分离,通过银染显色,获得了分辨率和重复性较好的双向电泳图谱。Image Master 2DV5.0软件可识别约1800个蛋白质点,其中差异表达的蛋白质点数为85。将其中16个差异点采用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(matrix assisted laser desorption/ionizaton time of flight mass spectrometry,MALDI-TOF-MS)进行了肽质指纹图分析,通过采用Mascot软件对MSDB数据库查询,其中9个蛋白质点得到了鉴定。YTA相对于YTB有部分参与碳代谢和淀粉合成的酶缺失或表达量降低,这些蛋白质分别是ADP-葡萄糖磷酸转移酶(AGPase),UDP-葡萄糖醛酸脱羧酶,乙酰辅酶A合成酶和二氢硫辛酸脱氢酶等。其中AGPase是参与淀粉合成的蛋白,与花粉发育密切相关。乙酰辅酶A合成酶和二氢硫辛酸脱氢酶是细胞内合成乙酰辅酶A的重要酶,而乙酰辅酶A是进入TCA循环的重要底物,乙酰辅酶A的缺乏可以导致TCA循环不能顺利进行,从而不能提供小孢子发育所需要的大量能量。YTA相对于YTB部分参与碳水化合物代谢的重要酶缺失或表达量降低,有可能导致因线粒体提供的能量不足,淀粉合成受阻,因而花粉不能正常发育。

棉花细胞质雄性不育花药败育过程中内源激素的变化

利用酶联免疫检测(ELISA)技术,研究了棉花细胞质雄性不育系、保持系、恢复系和杂种一代花药在造孢细胞增殖期、花粉母细胞减数分裂期、四分体至小孢子释放期、花粉发育期和花粉成熟期内源吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA3)、玉米素核苷(ZR)和脱落酸(ABA)含量的动态变化。结果表明,在保持系、恢复系和杂种一代可育花药间内源激素含量差异不明显,但在可育与不育花药间差异显著。在IAA、GA3和ZR含量上,不育花药低于可育花药,但在ABA含量上,不育花药高于可育花药,这种差异在花粉母细胞减数分裂时期达最大值。根据内源激素的功能推测,不育花药IAA含量过低使花药淀粉积累受阻,GA3含量不足影响花粉母细胞和绒毡层细胞的膨大,过低的ZR含量使花粉母细胞不能分裂形成四分体,过高的ABA含量促进花粉母细胞退化和死亡。

BT型细胞质雄性不育恢复基因的基因定位

以典败率、圆败率、染败率、花粉育性和小穗育性为育性指标 ,对 BT型细胞质雄性不育系 731A、恢复系 C90 83以及 731A/C90 83的 F1 、731A//731B/C90 83的三交 F1 等亲本和杂种群体的育性进行调查分析 ,并以 731A//731B/C90 83的三交 F1 群体为材料进行 RFL P和微卫星标记分析 ,进行基因定位。结果表明 ,C90 83具有 1个主效的显性恢复基因。选用第10染色体上的 7个 RFL P和微卫星标记分析两个亲本 ,有 3个 RFL P标记在两个亲本间有多态 ;选用其中的 C16和 G2 91分析 731A//731B/C90 83的三交 F1 中的各个单株的结果表明 ,这两个 RFLP标记与 C90 83的恢复基因连锁 ,C16与这个恢复基因之间的交换值为 19.3% ,G2 91与这个恢复基因之间的交换值是 14.0 % ,C90 83的恢复基因与已报道的 BT型细胞质雄性不育恢复基因

辣(甜)椒细胞质雄性不育系减数分裂和雄配子发生过程

运用减数分裂制片技术和石蜡切片法观察了辣椒细胞质雄性不育系21A和保持系21B以及甜椒细胞质雄性不育系金A和保持系金B减数分裂和雄配子发生的整个过程。结果表明,不育系和保持系都能进行正常减数分裂,中期I的染色体构型为9个环状二价体和3个棒状二价体,后期I和后期II都均等分裂,形成了正常的四分孢子(n=12)。保持系的四分孢子经过单核和双核期后形成成熟花粉粒。雄性不育系从小孢子单核靠边期开始异常,绒毡层细胞径向异常膨大,挤压花粉粒,致使小孢子在形成双核之前完全裂解,导致不育。

棉花细胞质雄性不育花药的活性氧代谢

【目的】阐述棉花细胞质雄性不育花药的活性氧产生与清除的代谢规律。【方法】以棉花细胞质雄性不育系、保持系和杂种F1的不同发育时期花药为材料,分析3个活性氧指标(超氧阴离子、过氧化氢和丙二醛)和活性氧清除酶(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶)的含量变化,比较3种材料的活性氧产生与清除的代谢状况差异。【结果】比较分析发现,在不育系败育初期的花药中,超氧阴离子(O2.–)、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)3个对细胞有毒性的活性氧指标均高于保持系或杂种F1的花药,同时对活性氧具有清除作用的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)3个抗氧化酶活性也随着提高,表明败育初期花药的活性氧增加对抗氧化酶有诱导作用。但在败育盛期的不育花药中,一方面O2.–、H2O2和MDA含量极显著高,另一方面SOD、CAT、POD酶活性却极显著低,导致活性氧产生与清除失去平衡,这时花粉母细胞大量凋亡。在败育后的花药中,O2.–和H2O2含量与可育花药相近,但MDA含量仍持续提高,以及SOD、CAT、POD酶活性持续降低,表明雄性细胞凋亡后活性氧对花药仍有不利影响。【结论】花药O2.–、H2O2和MDA的过量积累,以及其清除酶活性的显著降低,这一过程在棉花不育花药中是与雄性细胞凋亡同步发生的,但在恢复基因引入后的杂种F1花药中,过量产生的活性氧可被清除。