植物细胞质雄性不育与线粒体

细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility,CMS)是由于核基因组与细胞质基因组之间不协调互作导致的一种雄性器官异常而雌器官可以接受外来花粉正常结实的自然现象。在生产上,CMS是植物杂交制种的有力工具和杂种优势利用的重要途径。对CMS分子机制的解析是其有效利用的基础,一直以来都是研究的热点,然而其机制研究却相对滞后。该文从线粒体嵌合基因(orfs)形成、特征及分类,基因转录后修饰(RNA编辑)的特点及与CMS的关系,基因翻译产物特征、分类及其与CMS的关系等3个方面综述了近年来植物胞质雄性不育的机制研究进展,以期为进一步深入解析其分子机制提供理论参考。

植物CMS不育基因的研究进展

植物细胞质雄性不育是指植物的生殖器官不能产生雄配子,而雌器官发育正常,可接受外来花粉正常结实的一种生物学现象。细胞质雄性不育是由核基因和线粒体基因互作共同起作用,影响了植物花药的绒毡层和正在进行减数分裂的细胞,从而导致植物体花粉产生败育。在生产上细胞质雄性不育对于作物杂种优势的利用、杂交种的制种都有重要意义。雄性不育现象无论是在遗传方向还是分子水平上一直以来都是科学家们研究的热点,深入研究细胞质雄性不育的机制有利于更有效地在生产上加以利用。对近年来植物细胞质雄性不育中发现的细胞质雄性不育基因的来源及分类、细胞质雄性不育与杂种优的相互关系、细胞质雄性不育的机理及目前发现的细胞质雄性不育基因进行概述,并探讨了植物细胞质雄性不育研究的发展前景。

预测酵母基因组中基因数目的一种方法

分析了酵母(Saccharomyces cerevisiae,Scer)、大肠杆菌(Escherichia,Ecoli)和枯草杆菌(Bacillus sub- tilis,Bsub)基因组中基因和开阅读框架(open reading frame,ORF)的数目随长度的分布,发现不同生物的分布相似且有明显的规律性,并依照此规律估计了酵母基因组中基因数目约为5752个．本文的方法对于评估理论预测基因的可靠性具有建设性意义．

2019-2021年鸭坦布苏病毒广西流行毒株遗传多样性分析

【目的】研究鸭坦布苏病毒(Duck Tembusu virus,DTMUV)广西毒株分子遗传特征,以期了解、掌握DTMUV广西毒株流行新特点,为及时调整、制定有效防控措施提供数据支持。【方法】采集2019-2021年广西各地的鸭组织病料,采用已建立的实时荧光定量RT-PCR方法检测DTMUV,根据毒株检测年限和来源地选取部分阳性样品进行DTMUV全序列扩增及测序,并进行序列相似性、重要蛋白关键氨基酸位点、系统发育、全序列重组及遗传进化速率分析。【结果】共获得8株DTMUV全序列,基因组全长为10992 bp,为广西毒株。广西毒株之间开放阅读框(ORF)及E、NS5基因的核苷酸序列相似性分别为97.9%~99.8%、97.0%~99.9%和97.8%~99.9%,氨基酸序列相似性分别为99.1%~99.9%、99.0%~100%和99.3%~99.9%;与国内外参考毒株的核苷酸序列相似性分别为86.4%~99.3%、85.8%~99.5%和87.1%~99.2%,氨基酸序列相似性分别为96.0%~99.8%、94.8%~100%和97.5%~99.9%,且与水禽源TMUV相似性高于其他宿主源。与疫苗株FX2010相比,DTMUV广西毒株E蛋白共有11个氨基酸位点发生变异,其中第43、150、153、326、403、464及487位为广西毒株独特的氨基酸突变。ORF遗传进化分析结果显示,广西毒株均分布于2.1亚群,而源自广西的GX2011和GX2015株隶属于2.2亚群,表明DTMUV广西流行毒株进化趋势不完全一致;E、NS5基因系统发育趋势与ORF相似。重组分析结果表明,GXBH01-2019、GXZS02-2020、ziYY150901及HB2016株检测有重组信号。E、NS5基因的遗传进化速率估算分别为1.31×10^(-3)和1.30×10^(-3)替换/(位点·年),表明二者进化较为同步。【结论】当前DTMUV广西流行毒株表现为与主要流行毒株亲缘性较近,E蛋白发生特有氨基酸突变,进化趋势不一致,存在重组现象等分子特征,结果为制定有效防控措施提供了基础数据。

滇重楼环阿屯醇合酶基因的克隆及序列分析

目的获取滇重楼甾体皂苷合成途径关键酶环阿屯醇合酶基因(PpCAS)的全长cDNA序列,并进行序列分析。方法利用同源克隆和RT-PCR技术获得PpCAS基因保守片段,采用RACE技术获得PpCAS基因的3’及5’末端序列,并采用生物信息学方法进行序列分析。结果 PpCAS基因全长cDNA为2 309 bp,其开放阅读框(ORF)为2 283 bp,可编码760个氨基酸的蛋白质;PpCAS推导的蛋白质相对分子质量为8.69×104,等电点(pI)为6.54;其氨基酸序列与GenBank中其他植物CAS的同源性在60%～83%PpCAS蛋白。结论从滇重楼中首次获得PpCAS基因cDNA全长序列,该基因具有CAS同源基因的典型特征。

吴茱萸Mn/Fe-SOD基因全长cDNA克隆及序列分析

目的克隆吴茱萸Mn/Fe-SOD基因的全长cDNA序列。方法根据已获得的吴茱萸Mn/Fe-SOD基因核心片段序列设计4条特异性引物,采用RACE和巢式PCR方法克隆获得吴茱萸Mn/Fe-SOD基因全长cDNA。结果吴茱萸Mn/Fe-SOD基因全长cDNA序列共1 048 bp,包含一个687 bp的开放阅读框(open reading frame,ORF),共编码228个氨基酸。结论首次从吴茱萸中克隆得到了Mn/Fe-SOD基因的全长cDNA序列,为研究该基因在吴茱萸体内超量表达以提高植物抗逆性研究奠定基础。

小麦K、V型细胞质雄性不育系线粒体基因的比较分析

细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility,MS)是高等植物中普遍存在的一种母性遗传现象,跟线粒体基因密切相关。小麦K型和V型细胞质雄性不育性是由于粘果山羊草和偏凸山羊草或易变山羊草的细胞质导入普通小麦中产生的,被认为是最有利用潜力的小麦不育种质,但是其不育性产生的机理还不清楚。本研究在已知小麦K型细胞质雄性不育系和保持系线粒体基因组序列的基础上,比较分析了K型,V型不育系和保持系中33个线粒体基因和22个开放阅读框(open reading frame,orf;K型不育系特有的,被认为是K型不育系的不育候选基因)。结果表明,线粒体基因中除atp6、nad6和rps3在保持系和不育系之间有较大差异外,其它基因在保持系和不育系中都是高度保守的,其一致性达98%以上,atp6和nad6在两个不育系中也是高度一致的;22个orf中只有orf249在K型和V型不育系之间具有一定差异,其余的orf高度一致,说明小麦K型和V型不育系的线粒体基因是高度保守的,推测二者可能具有相似的不育基因或不育机理。研究结果为小麦K型和V型不育系在杂交育种中的利用奠定了一定的理论基础。