大白菜细胞核隐性雄性不育系恢复基因BrMf2的标记及定位

【目的】筛选大白菜细胞核隐性雄性不育(RGMS)育性基因(Mf)的连锁标记,通过定位该基因,为克隆雄性不育基因打下基础。【方法】939A不育系与YQD56A杂交F1S4后代为试材,利用混合分组分析法(BSA),应用SRAP和SRAP-AFLP标记技术筛选引物1256对。【结果】获得与大白菜细胞核隐性雄性不育恢复基因连锁的标记2个,PM8K4和Me2M49,与恢复基因的遗传距离分别为2.98cM和10.92cM。通过调查PM8K4标记在大白菜DH作图群体中的多态性,将该基因定位在A8连锁群,即大白菜第9染色体。【结论】标记PM8K4可以在苗期对大白菜细胞核雄性不育性状进行标记辅助选择。

水稻隐性雄性不育突变体osnp3的败育特征及基因定位

在粳稻品种中花11的组培后代中发现了1个无花粉型雄性不育突变体osnp3。该突变体花药细长且呈白色半透明状,花药中无成熟花粉粒,但其株高、有效穗数、穗粒数等农艺性状与野生型中花11无明显差异。花药半薄切片观察表明,突变体osnp3在花药发育过程中其绒毡层细胞延迟降解,小孢子细胞淀粉未充实,最终小孢子细胞退化降解,花药亦不能开裂。用突变体osnp3杂合株后代分离群体研究其遗传规律,表明突变体osnp3受1对隐性核基因控制。利用籼稻明恢63(MH63)与突变体osnp3杂交的F_(2)定位群体将突变基因定位于第4染色体长臂C04D1、C04D3这2个标记之间,并与标记04008、C04D2共分离,物理距离约为0.96Mb。测序表明,在定位区间内,1个编号为LOC_Os04g51070的基因第3外显子中插入了约4kb的逆转座子,导致其功能缺失突变。该基因编码1个含有bHLH结构域的转录因子,推测其通过转录调控参与花药绒毡层细胞的降解;而其突变后绒毡层细胞未能正常降解,从而引起花粉败育。

西瓜隐性核型雄性不育两用系的细胞学研究

对西瓜DT2-1隐性核型雄性不育系的花药发育过程进行了细胞学观察。结果表明,不育株花药发育在孢子母细胞减数分裂前期,小孢子母细胞减数分裂异常,不能形成四分体;药室内壁、中层、绒毡层细胞无明显界限,绒毡层细胞异常、多层、体积小、排列紧密,影响绒毡层细胞与小孢子母细胞之间物质、能量和信息的传递,导致四分体不能正常分离产生四分小孢子,进而不能形成正常的花粉粒而导致败育。

隐性核雄性不育材料原种繁殖技术规程的应用结果分析

通过整理提纯并按已制定的繁殖技术规程所繁殖的原原种（原种繁殖群体，下同）和原料（制种母本群体，下同）的不育率均可在较高水平上保持高度稳定，分别可达到49．8％－50．6％和49．1％－49．8％；其异形株率原原种可控制在0．17％－0．5296，原种可控制在0．38％－0．52％；初花整齐，原种从第一株初花到全部植株开花可控制在25天以下，其中95．3－99．6％的植株初花在15天的延续期内。用所繁殖的原种配制的杂交种油研五号在大面积生产上所生产的商品菜籽的芥酸含量可稳定在1．2－1．24％，含油量可稳定在39％左右，其杂交种丰产性和抗性得到了稳定并略有增强，多年来大面积平均产量在1884．0－1957.5kg／hm2，这说明达到了连年保持所配杂交种的产量优势和增产潜力．并稳定其优良品质的目的。

芹菜隐性核基因雄性不育系转育研究

以芹菜雄性不育两用系01-3AB为不育源,根据其所携带的雄性不育隐性核基因和转育目标自交系相关性状的遗传特点设计转育方案,通过杂交、自交、回交、成对兄妹交等方法,向3个芹菜自交系转育核不育基因。转育结果表明,获得的3个新芹菜雄性不育两用系不育性稳定,结籽正常,综合农艺性状优良,相关性状与父本相同。

甘蓝型油菜隐性核雄性不育系不育株与可育株性状比较

为了研究甘蓝型油菜隐性细胞核雄性不育系不育株和可育株性状的差异,以13个不育系为材料,对不育株与可育株的植株性状、产量性状及菜籽品质进行比较。结果表明:1)不育株与可育株间的性状存在差异。不育株比可育株的株高增加13.64cm、主花序增长9.89cm、单株二次有效分枝数增加5.48个、单株总有效分枝数增加5.95个、单株有效角果数增加91.0角、千粒重增加0.54g,增加达显著水平;不育株比可育株的根颈粗降低2.11mm、角粒数降低5.8粒、有效结角率降低8.87百分点、单株产量降低4.89g,差异均达显著水平。2)不育株与可育株菜籽的10个品质指标均较接近,差异不显著。

我国棉花双隐性核雄性不育系研究与应用进展

综述了双隐性核雄性不育系在基础理论、品系改良、品种选育等方面的研究进展,并对双隐性核不育系的利用前景进行了展望。

水稻典败型隐性核雄性不育突变体ap90的鉴定与基因定位

通过甲基磺酸乙酯(Ethyl Methyl Sulfone,EMS)诱变籼稻恢复系中恢8015(Zhonghui 8015,wild-type,WT)筛选获得了一个性状稳定的典败型雄性不育突变体材料abortive pollen 90(ap90)。突变体ap90与野生型中恢8015在株高、株型、分蘖数、抽穗期等农艺性状上无显著差异,但花药瘦小、呈淡乳黄色、花粉完全典败。花药发育不同阶段的半薄切片观察结果显示,ap90突变体内的花药壁细胞发育异常,主要表现为绒毡层细胞降解异常,小孢子细胞在有丝分裂阶段无法形成正常的花粉壁结构、无法完成淀粉充实过程,最终小孢子细胞退化成细线状、花药亦无法开裂。花药和花粉外壁扫描电镜观察结果显示,突变体ap90的花药外壁皱缩,角质层排列更紧密;花药内壁乌氏体形状不规则、排列紧密而混乱;花粉细胞呈干瘪状,花粉外壁表面的孢粉素形态异常、呈不规则排列。遗传分析表明,ap90突变性状受1对隐性核基因控制,基因的初步定位将该突变位点定位于水稻7号染色体长臂RM21421和RM21435之间491.73 kb区间内;进一步的Mut-Map测序分析证实该区间内LOC_Os07g22850的第2个外显子区存在1个37 bp的缺失和1处单碱基替换,使得其编码序列发生移码、转录和翻译提前终止,导致出现ap90中的花粉完全典败和小穗不育表型。表达模式分析结果显示,该基因在花药中特异表达,OsAP90蛋白主要定位在内质网上。qPCR检测结果表明,ap90突变体中许多雄性不育相关基因的表达量受到了该突变位点的影响,进一步证明OsAP90在水稻花药发育的乌氏体形成、花粉壁发育中有重要作用。

水稻隐性核雄性不育基因研究进展及育种应用探讨

水稻隐性核雄性不育材料在杂交育种和水稻生产上都具有十分重要的意义。但是,由于缺乏有效的保持和繁殖技术体系,该类不育材料一直未能在生产上获得充分利用。而现代分子与生物技术的快速发展为这些隐性核雄性不育基因的有效利用提供了机会。综述了目前已克隆的水稻隐性核雄性不育基因的研究进展,并总结了玉米、番茄和拟南芥等材料中存在的隐性核雄性不育基因。我们期望利用这些基因信息和新的生物技术手段(例如定点突变技术),创制更多的水稻不育基因,同时利用新的基因工程手段——种子生产技术(SPT)体系,并结合传统的育种方法,有效地解决水稻隐性核雄性不育系的保持和繁殖难题,开创新的杂交育种途径,拓宽水稻杂种优势的利用空间。

甘蓝型油菜“79.7”细胞核雄性不育基因RAPD分子标记初步研究

对油菜DNA的RAPD扩增中Mg2+ 浓度、Taq DNA聚合酶和模板DNA用量、不同PCR扩增仪以及用不同方法制备的DNA对扩增结果的影响进行了探讨。在确立了本研究的RAPD反应体系后, 对油菜“79.7”细胞核雄性不育及其保持系的育性相关基因进行了分子标记。从使用的254个随机引物中,发现随机引物2-70-11和60-37可分别检测到一个与可育基因连锁的RAPD分子标记2-70-11700和60-371150。

水稻无花粉型核雄性不育突变体whf41的鉴定与基因定位

【目的】水稻花药角质层和蜡质层是花粉囊发育重要的结构支撑和安全屏障。对花粉囊发育相关基因进行表型分析和遗传定位,为进一步克隆相关基因和分子机制研究提供基因资源和理论基础。【方法】从籼稻中恢8015辐射诱变(~60Co-γ)突变体库中分离鉴定出了一个无花粉型雄性不育突变体whf41。对野生型和突变体不同发育时期的花药进行半薄切片观察;并对其成熟期的花药进行扫描电镜观察。将突变体分别与中恢8015和02428杂交,构建BC_1F_1、F_1株系和BC_1F_2、F_2群体,对该表型进行遗传分析,采用图位克隆的方法精细定位目的基因。【结果】表型分析结果显示,whf41突变体的花药瘦小且呈透明乳白色,花药中不包含花粉粒细胞;半薄切片结果显示,突变体的小孢子无法形成正常的花粉外壁,绒毡层细胞异常膨大而不进行程序性死亡,最终膨胀的绒毡层和花粉细胞碎片逐渐融合并充满药室;扫描电镜结果进一步发现突变体花药内外壁均呈平滑状而缺乏脂类物质,花粉细胞逐渐破碎并降解。遗传分析表明,whf41突变体的无花粉型雄性不育性状受一对隐性核基因控制,我们将该基因精细定位于第3染色体短臂XD-5和XD-11两个标记之间,物理距离45.6 kb,其中包含9个开放阅读框。序列分析显示该区间内细胞色素P450基因LOC_Os03g07250的第4个外显子处存在1个单碱基替换和3个碱基的缺失,导致其翻译序列发生一个氨基酸的替换(天冬氨酸→甲硫氨酸)和一个氨基酸(缬氨酸)的缺失,致使其功能改变进而出现该表型。q RT-PCR检测结果表明,whf41突变体中CYP704B2和一系列花药脂质合成与转运相关基因的表达水平均发生了显著下调。【结论】根据本研究结果可推断,Os WHF41是CYP704B2的新等位基因,相关结果进一步明确CYP704B2在水稻花药脂质合成与花粉壁形成过程中的重要作用。

辣椒细胞核雄性不育系主要农艺性状的对比及生理特性分析

以辣椒核雄性不育两用系GMSDS-702A、GMSDS-702B为试验材料,对其主要农艺性状进行调查,并对花蕾不同发育时期的相关生理指标的含量进行测定。结果表明,不育系植株的营养生长较旺盛,株高、开展度明显高于可育系;不育系花药干瘪、表面褐化,组织结构硬化,花药紧闭无法形成正常花粉粒;可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸、丙二醛含量在不同发育时期的含量均有不同程度的差异,小孢子母细胞期不育系开始表现为可溶性糖、游离脯氨酸含量大幅降低,丙二醛含量处于较高水平,可育系则相反,可能与小孢子的败育存在一定内在联系。

水稻雄性不育突变体tip2-zh的鉴定与基因定位

本研究从籼稻中恢8015经甲基磺乙酯(EMS,ethylmethylsulfone)诱变的突变体库中分离鉴定出了1个无花粉型雄性不育突变体tip2-zh。突变体tip2-zh与野生型中恢8015在株高、分蘖数、分裂角度、抽穗期等农艺性状上无显著差异,但其花药瘦小、细长且呈半透明状,花药中无成熟花粉细胞;花药半薄切片观察结果显示,tip2-zh减数分裂异常,花粉母细胞不能生成小孢子细胞,绒毡层空泡化、降解延迟,最终不能形成有活力的花粉粒。扫描电镜结果显示,突变体花药外壁的蜡质和角质等线状物质更加浓缩、内壁呈光滑圆润但不规则分层状态、花粉细胞最终降解破碎。遗传分析表明,该突变性状受1对隐性核基因控制,且对目的基因的图位克隆证实,该突变位点位于水稻第1号染色体长臂JX21和JX26之间27 kb区间内;测序分析发现该区间内bHLH转录因子TIP2/bHLH142(LOC_Os01g18870)的第1个外显子区存在1处单碱基替换,由野生型的C替换成T,使得其编码的氨基酸直接替换为终止密码子,转录和翻译提前终止,导致出现该不育表型。qPCR检测结果表明,tip2-zh突变体中许多雄性不育相关基因的表达量受到了该突变位点的影响,进一步证明TIP2-ZH在水稻花药发育的脂质合成、绒毡层降解以及花粉壁形成等生物学过程中具有重要作用。

甘蓝型双低油菜隐性核不育两系杂交种汉油9号的选育及栽培技术

油菜新品种汉油9号是陕西省汉中市农业科学研究所于2007年利用自选甘蓝型隐性细胞核雄性不育两型系1003-2 AB与自选恢复系08-H 16杂交选育而成的两系核不育油菜杂交种。鉴定、品比、多点区试、生产试验、品质分析和抗病性鉴定结果表明,该品种具有高产、稳产、品质优良、多抗等特点。2012年3月通过陕西省第45次农作物品种审定委员会审定。适宜在陕西省汉中、安康种植。

甘蓝型双低隐性核不育杂交种“沪油杂2号”的选育

“沪油杂2号”是利用隐性核雄性不育油菜两型系20118AB,采用三系法育成的甘蓝型双低杂交种,种子含油率40.7%,芥酸含量1.12%,硫苷含量19.84μmol/g;在上海市油菜区域试验和生产试验中,平均产量达2474.6kg/hm2,比对照油菜品种“汇油50”增产24.6%。

甘蓝型油菜隐性上位互作核不育系的选育及其细胞学研究

【目的】利用甘蓝型油菜隐性上位互作细胞核雄性不育材料的杂种优势,阐明其雄性不育的机理。【方法】以引进的油菜杂交种"皖油14"为材料,采用自交、姊妹交、测交的方法,对其后代进行选育;通过石蜡切片法,对选育得到的纯合两型系中的可育株1740B、不育株1740A及全不育系1740CA植株的雄蕊发育特点进行细胞学观察。【结果】选育得到甘蓝型油菜隐性上位互作细胞核雄性不育材料的临保系1740C和纯合两型系1740AB。细胞学观察结果表明,可育株1740B的雄蕊发育正常,可形成成熟的花粉粒,花药发育过程主要包括孢原细胞时期、造孢细胞时期、花粉母细胞期、减数分裂期、单核花粉期、二核花粉期和三核花粉期;纯合不育株1740A的雄蕊败育发生在四分体后期,由于四分体周围的胼胝质不能解体和绒毡层细胞的径向肥大,使得四分体被挤向药室中央且原生质体浓厚,然后逐渐解体死亡,最后整个花粉囊萎缩变形;全不育系1740CA的花粉败育过程从小孢子时期到二核期均有发生,花粉细胞外只能形成极薄的一层花粉壁,绒毡层脱落并径向肥大,将花粉细胞挤向药室中央,花粉细胞质逐渐降解,细胞变形,最终变成一个无内容物的空壳。【结论】利用"临保系"进行测交选育是从定性的角度来辨别遗传分离比例的差异;甘蓝型油菜隐性上位互作细胞核雄性不育材料中,纯合不育株与杂合不育株的雄蕊败育时期及特征存在差异。

十倍体长穗偃麦草雄性育性基因ThMs1的克隆、表达及功能分析

【目的】从小麦隐性核雄性不育突变体ms1与十倍体长穗偃麦草异附加系中,克隆雄性育性恢复基因ThMs1,解析该基因的表达模式、编码蛋白的生物化学活性和生物学功能,鉴定新的小麦ms1育性恢复基因,从而更好地应用于小麦杂交育种。【方法】通过基因组原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH),鉴定ms1与十倍体长穗偃麦草异附加系中小麦外源的染色体类型;通过同源克隆法在小麦-十倍体长穗偃麦草异附加系中克隆雄性育性基因ThMs1,并稳定转化小麦ms1进行基因功能互补验证;利用RT-PCR及实时荧光定量PCR分析检测基因的表达模式;进一步通过RNA原位杂交分析基因的组织细胞特异性表达特性;利用特异性抗体进行Western blot检测ThMs1蛋白在体内的表达情况;经SignalP软件分析预测蛋白结构;通过蛋白-脂质结合活性分析检测ThMs1蛋白是否具有脂类分子结合活性。【结果】证实小麦ms1与十倍体长穗偃麦草异附加系细胞中含有偃麦草4Ag染色体;从小麦-十倍体长穗偃麦草异附加系中克隆了雄性育性基因ThMs1,遗传转化功能互补试验证实ThMs1能够完全恢复小麦ms1突变体的雄性不育表型,基因的聚类分析表明MS1只存在于禾本科植物中;通过RT-PCR和实时荧光定量PCR检测发现ThMs1在减数分裂期的花药中特异表达,RNA原位杂交分析证实ThMs1在小麦小孢子发生过程中特异表达;Western blot检测发现ThMs1在小麦减数分裂期的花药中表达;对ThMs1蛋白氨基酸序列进行结构预测发现,该蛋白具有推测的脂类结合分子结构域,ThMs1蛋白脂类分子结合试验表明ThMs1蛋白特异结合磷脂酸和磷酸化的磷脂酰肌醇。【结论】克隆了一个新的来自十倍体长穗偃麦草、可恢复小麦隐性核雄性不育突变体ms1雄性育性的ThMs1,该基因与小麦Ms1具有相似的分子结构、时空表达模式和脂结合活性,导致2个蛋白在小麦中也具有相似的生物学功能,ThMs1可以替代普通小麦Ms1的功能调控小麦花粉育性,该结果为利用小麦ms1通过分子设计建立小麦杂交育种体系(新一代杂交育种体系)提供了一个新的育性恢复基因。

甘蓝型油菜双低高油隐性核不育系宜10AB选育及配合力分析

甘蓝型油菜不育系宜10AB系宜宾市农业科学院育成的双低、高油、隐性核不育两用系,也是该院配组杂交新品种的骨干亲本。采用6×6不完全双列杂交的NCII遗传交配设计,对利用宜10AB、17-2AB等6个不育系与6个恢复系配置36个组合进行配合力分析,结果表明,宜10AB在单株产量、单株角果数、主花序长、主花序角果数、一次分枝数等方面配合力高,是一个在油菜育种上很有应用价值的不育系。

植物隐性核雄性不育基因育种技术体系的研究进展与展望

植物雄性不育是利用植物杂种优势的一种重要手段,对植物雄性不育的研究既具有重要理论意义也具有重大的实践价值。随着基因工程技术的快速发展,采用基因工程技术选育雄性不育系变得更加便捷、经济和有效。综述了植物隐性核雄性不育基因及其育性恢复基因的研究进展,介绍了种子生产技术(SPT)体系并列举了与此相关的基因与启动子,分析了各自的优缺点,并对SPT技术的实际应用前景进行了展望。

基于隐性核雄性不育系的杂交小麦制种技术研究进展、问题与展望

小麦作为人类最重要的粮食作物之一,面临大幅提高产量以满足人口持续膨胀的挑战,而杂交小麦被认为是提高小麦产量的首选途径.作为自花授粉作物,小麦杂交种的生产应用需要稳定的雄性不育母本和高效经济的杂交育种体系.相比其他雄性不育材料,小麦隐性细胞核雄性不育具有不育性稳定、恢复源广泛等优点,是建立杂交育种体系理想的母本材料.本文综述了近年来小麦隐性细胞核雄性不育突变体的研究进展,包括正向遗传学的基因克隆和通过基因编辑技术获得的多重突变体.本文详述了国内外通过染色体操作建立的小麦杂交育种体系,分析了各体系的优缺点及改进措施,以及利用分子设计育种建立的小麦第三代杂交育种体系的研究进展,并讨论了提高小麦杂种优势、降低杂交种生产成本和播种量的必要性与相应解决方案.