甜菜线粒体atp6基因转录本的RNA编辑位点研究

RNA编辑现象普遍存在于高等植物的线粒体中,是线粒体中产生功能蛋白所不可或缺的加工步骤。以甜菜细胞质雄性不育系DY5-CMS及其保持系DY5-O为材料,通过PCR、RT-PCR以及PCR产物直接测序等方法,对甜菜线粒体atp6基因转录本的RNA编辑位点进行了研究,以期探寻其与细胞质雄性不育之间的关系。结果表明,atp6基因转录本的保守区域共有8个编辑位点,均发生在密码子的第一、二位点上,这些位点的编辑将导致氨基酸种类的变化,如第二个编辑位点上发生的由丝氨酸(疏水参数0.8)到亮氨酸(疏水参数3.8)的转变。通过分析可看出atp6基因RNA编辑有着改变蛋白质疏水性的作用,同时它能增加物种间的保守性。     

烟草ATP合酶F_0部分4个亚基基因转录本编辑位点分析

RNA编辑是高等植物线粒体基因转录后表达调控的一种重要方式。为探究ATP合酶F_0部分的4个亚基基因与植物雄性不育性的关系,本研究以3个烟草雄性不育系(MS中烟90、MS云烟85和MS K326)及其同型保持系为供试材料,比较分析atp6、atp9、orf25和orf B线粒体基因转录本的编辑位点。结果表明,orf25和orf B基因转录本在不育系和保持系中发生的编辑位点是一致的。atp6基因在不育系中未发生编辑,在保持系中共有6处发生了RNA编辑。与保持系相比,atp9基因在不育系中除8处共同的C→T编辑外,还缺少2个C→T的特异编辑位点,其中1个导致氨基酸类型的改变。推测不育胞质因缺少特异的线粒体基因转录本编辑而导致烟草的细胞质雄性不育。     

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。     

胡萝卜atp8基因的克隆表达及细胞质雄性不育的相关性研究

摘 要：线粒体基因重组而形成的异常开放阅读框的表达导致了植物的细胞质雄性不育现象,在这种现象的研究中具有重要的意义。本研究分离克隆了胡萝卜细胞质雄性不育相关的线粒体基因片段,并利用半定量RT-PCR和Real-time PCR技术研究了该基因在不育系和相应保持系中的表达情况。结果表明,与不育系相比,胡萝卜保持系atp8基因序列在30 bp-170 bp之间核苷酸突变很多,且在154 bp-162 bp发生了缺失。Blast分析发现保持系atp8基因与胡萝卜nad6基因的同源性高达100%。表达分析表明,atp8基因在不育系花蕾的前五个时期表达量都明显低于相应的保持系,而在盛花期的表达量与保持系趋于一致。推测atp8基因的异常表达与胡萝卜细胞质雄性不育有着密切关系。     

小麦质核互作型雄性不育系线粒体DNA变异性的RAPD分析(英文)

在杂交小麦选育中,为了更好地利用细胞质雄性不育性,研究与不断挖掘新的不育细胞质类型及其对应育性恢复基因以改良现有不育资源至关重要.基于这一目的,本文对具有山羊草属细胞质的四类不育系线粒体DNA(mtDNA)进行了RAPD分析,分别比较了具有同一细胞质背景的山羊草、雄性不育系,以及该类不育系与恢复系组配的可育杂种F1的mtDNA的变异性.结果显示,供试山羊草与其对应细胞质雄性不育系在mtDNA上存在明显多态性,表明不育系在质核互作的影响下很可能已导致mtDNA发生变异:而不育系与对应的可育杂种F1在mtDNA上也存在多态性,同样表明育性恢复核基因对不育系进行育性恢复的过程中亦可能引起mtDNA发生相应变异;mtDNA变异很可能涉及到不育系育性本质的改变.     

甘蓝型油菜NCa CMS育性相关候选线粒体基因及其恢复基因的转录调控

用10个线粒体基因为探针，对NCa不育系、保持系和可育F1幼蕾的线粒体RNA进行了Northern检测。结果表明，atp6、atp1、cox1、cox2、cob、rrn5S和rnn26S等7个线粒体基因探针在不育系、保持系、可育F1中的转录没有差异，只有orf222、orf139和atp9等3个探针检测到转录本的差异。orf222和orf139分别在不育系和可育F1中产生相同大小和丰度的转录本，但是在保持系中没有检测到转录本；orf222检测到的3条转录本分别为1．1、0．9和0．6kb，orf139检测到0．8和0．6kb2条带。atp9探针在不育系和保持系中都检测到1条0．6kb转录本，而在可育F1中检测到0．6和1．2kb的转录本。NCaCMS不育的形成可能与orf222、orf39和atp9基因的表达有关。讨论了恢复基因在F1育性恢复过程中对育性相关候选基因的可能调控方式。     

细胞质雄性不育棉花线粒体蛋白质和DNA的分析

以哈克尼西棉细胞质雄性不育系和保持系的花药及黄化苗为材料, 分别对线粒体蛋白质和DNA进行了SDS-PAGE、 RAPD和RFLP分析。 蛋白质SDS-PAGE分析表明, 在处于败育时期的不育系花药线粒体内缺少一种约31 kDa的多肽。 RAPD分析表明, 不育系与保持系的线粒体基因组之间存在着明显的差异。 以4个线粒体基因为探针进行的RFLP分     

不同核背景对玉米CMS-C线粒体复合体活性的影响

为探究不同核背景下线粒体复合体活性对玉米C型雄性不育系育性的影响,明确其与花药败育的关系.以同质异核不育系K932S、K169S、近等基因恢复系K932R和保持系K169为材料,采用植物线粒体呼吸链复合体酶联免疫分析试剂盒对花药发育不同时期的5个线粒体复合体活性进行测定比较.结果表明,除花粉母细胞时期复合体Ⅱ、Ⅳ外,其余时期不育细胞质复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ活性在K169核背景下显著高于K932,绝大多数时期复合体Ⅲ、Ⅴ的活性则相反,但存在恢复基因时,K932R可改变部分时期不育细胞质不同线粒体复合体的活性.在二分体时期,不育细胞质复合体Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ活性显著低于正常可育胞质,而其他多数时期5个复合体的活性则相反.由此可见,在花药发育不同时期,核背景对玉米CMS-C不同线粒体复合体活性均有显著影响;相同核背景下,二分体时期不育细胞质复合体Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ活性比正常细胞质显著降低,可能与CMS-C花药败育密切相关.     

哈克尼西棉细胞质雄性不育相关线粒体基因多态性分析

【目的】研究棉花细胞质雄性不育的相关线粒体基因。【方法】利用线粒体基因atp A、atp6、atp9、cob、coxⅠ、coxⅡ、coxⅢ、nad3、nad6、nad9探针,对哈克尼西棉细胞质雄性不育系S、保持系F、杂种一代H进行限制性片段长度多态性分析。【结果】atp A、coxⅢ、nad3、nad6在3个材料间具有多态性。atp A、nad6基因探针与所有酶的杂交结果均显示出多态性,且在不育系与杂种一代中表现一致,而在保持系中差异明显。atp A/Eco RⅠ在3个材料中的杂交结果均显示2条带,其中1条2.2 kb的杂交带在3个材料中相同,另一条在不育系和杂种一代中大小为3.2 kb,而在保持系中为4.8 kb;atp A/PstⅠ杂交结果中,在不育系和杂种一代中的条带大小为17.0kb,而在保持系中为10.2 kb。nad6探针与4个酶的杂交结果均为不育系和杂种一代比保持系多1~2条杂交带。coxⅢ/Eco RⅠ在3个材料中均有1条2.5 kb的杂交带,但在保持系与杂种一代中比不育系多1条1.7 kb的弱带。nad3/Bam HⅠ的杂交结果在不育系与保持系中表现一致,而在杂种一代中缺少1条9.5 kb的杂交带。【结论】推测atp A、nad6基因参与调控不育系的形成,而coxⅢ、nad3可能受到恢复系核基因的调控,在不育系育性恢复过程中发挥较为重要的作用。     

大葱雄性不育系及保持系atp6基因的克隆及表达分析

为进一步研究atp6基因与大葱细胞质雄性不育的关系,以章丘大葱不育系和保持系作为本研究的实验材料,利用同源克隆的方法获得大葱atp6基因序列,并对其在蛋白质二级结构和生长发育各时期atp6基因表达量进行了比较。结果表明:不育系与保持系atp6基因开放阅读框第171碱基处存在一个A/T多态性位点,这一多态性位点使蛋白质二级结构的比例发生了轻微变化,但并未改变ATP6蛋白跨膜结构。利用实时荧光定量聚合酶链反应检测atp6基因苗期、抽薹期、开花期以及开花后期在根系和叶/花蕾中的表达水平,结果表明:在植株整个发育过程中,根系atp6基因表达量表现出先升高后降低的趋势,在开花期达到最大值,保持系是不育系的1.14倍;叶/花atp6基因表达量在整个生育期逐渐降低,苗期最高,保持系是不育系的1.96倍。     

黏类小麦育性相关基因SSH文库的构建

为了深入研究黏类小麦雄性不育的分子遗传机制, 利用抑制差减杂交技术构建了黏类小麦育性相关基因的cDNA文库。文库质量检测表明, 差减杂交效率较高, 质量较好。在不育和可育cDNA文库中随机挑选120个阳性克隆进行测序, 获得100余条高质量的表达序列标签(EST)。对序列进行BLAST比对及功能注释, 比较了不育和可育cDNA文库的基因表达谱, 发现在可育cDNA文库中参与能量代谢的基因出现频率较高, 在不育cDNA文库中检测到了与花发育调控相关的MADS-box转录因子、细胞凋亡相关的泛素结合酶及阻遏淀粉合成的腺苷二磷酸葡萄糖磷酸化酶等相关基因。这些基因很可能与育性相关。     

偏凸-柱穗山羊草双二倍体与普通小麦不同杂种世代的染色体及性状分离特点

为探讨偏凸山羊草－柱穗山羊草双二倍体SDAU18在小麦遗传改良中的利用价值,以SDAU18和普通小麦品种烟农15及其9个杂种世代为材料,分析不同自交和回交世代染色体和性状分离的特点。结果表明,随自交和以烟农15为轮回亲本回交世代的增加,染色体数目逐渐减少,回交比自交能使后代的染色体数目更快趋近普通小麦的42条,至F₅和BC₃F₁代,染色体数目为42的植株已分别达93.9%和92.0%。与自交世代相比,回交后代减数第一分裂中期的花粉母细胞的染色体构型较为简单,回交次数过多不利于外源染色体与普通小麦染色体发生重组,一般应以回交2~3次为宜;随自交和回交世代的增进,杂种的育性提高,至F₃和BC₂F₁代育性基本稳定。在不同杂种世代可分离出具有矮秆、大穗、大粒、对白粉病、条锈病免疫或高抗及外观品质优良的变异类型,以F₃和BC₁F₁代的变异类型最丰富。     

A new male sterile mutant LZ in wheat (<Emphasis Type="Italic">Triticum aestivum</Emphasis> L.)

Genetic male sterility (GMS) genes in wheat (Triticum aestivum L.) can be used for commercial hybrid seed production. A new wheat GMS mutant, LZ, was successfully used in the 4E-ms system for producing hybrid wheat, a new approach of producing hybrid seed based on GMS. Our objective was to analyse the genetic mechanism of male sterility and locate the GMS gene in mutant LZ to a chromosome. We firstly crossed male sterile line 257A (2n = 42) derived from mutant LZ to Chinese Spring and several other cultivars for determining the self-fertility of the F₁ hybrids and the segregation ratios of male-sterile and fertile plants in the F₂ and BC₁ generations. Secondly, we conducted nullisomic analysis by crossing male sterile plants of line 257A to 21 self-fertile nullisomic lines as male to test the F₁ fertilities and to locate the GMS gene in mutant LZ to a chromosome. Thirdly, we conducted an allelism test with Cornerstone, which has ms1c located on chromosome 4BS. All F₁s were male fertile and the segregation ratio of male-sterile: fertile plants in all BC₁ and F₂ populations fitted 1:1 and 1:3 ratios, respectively. The male sterility was stably inherited, and was not affected by environmental factors in two different locations or by the cytoplasm of wheat cultivars in four reciprocal cross combinations. The results of nullisomic analysis indicated the gene was on chromosome 4B. The allelism test showed that the mutant LZ was allelic to ms1c. We concluded that the mutant LZ has common wheat cytoplasm and carries a stably inherited monogenic recessive gene named ms1g.     

Parent genome contribution and its relationship with grain yield in backcross-derived lines of soybean (Glycine max)

Introgression of yellow mosaic disease (YMD) resistance and effect of recurrent parent genome (RPG) on grain yield was studied in 84 soybean genotypes from four populations namely, F_2:7, BC₁F₆, BC₂F₅ and BC₃F₄ derived from cross JS335 x SL525. It was observed that in F_2:7, BC₁F₆, BC₂F₅ and BC₃F₄ derived lines, RPG contribution was 42.5%, 54.9%, 66.4% and 77.6%, respectively, which is significantly less than expected values. Linkage drag from donor parent with YMD resistance gene may be a possible reason for such deviations. Average grain yield per plant in F_2:7, BC₁F₆, BC₂F₅ and BC₃F₄ generations was observed as 13.0, 14.3, 14.9 and 16.1 g, respectively. It was observed that genotypes with more than 80% RPG observed to have both YMD resistance and good yield potential. Graphical genotyping (GGT) analysis revealed that maximum RPG was recovered in chromosomes 8 and 10 and maximum introgression occurred in chromosomes 6 and 19. Our results demonstrated that RPG was positively associated with yield as evident from yield increase with increase in RPG.     

小麦花粉致死基因Ki的SSR标记分析

小麦雄性不育主要是通过花粉的败育表现,其不育材料对小麦杂种优势的利用研究具有重要意义和价值,国外研究表明,某些特定普通小麦品种间杂交F₁表现的花粉部分不育现象,受控于核基因组花粉致死基因Ki,为了筛选小麦花粉致死基因Ki的连锁标记,利用现代分子生物学技术通过定位该基因,克隆出花粉致死基因连锁标记片段,为小麦雄性不育种质材料的转育提供有效的选择标记。对小麦花粉致死基因Ki进行了分子标记定位,以‘中国春’和澳大利亚春小麦品种的BC₁F₁代作为定位群体,利用分离群体分组分析法(BSA)对位于小麦6B染色体上85对SSR引物进行多态性筛选,具有多态性的引物再通过BC₁F₁定位群体进行验证,从中筛选出与目的基因连锁的2个SSR标记Xgwm626和Xgpw4138。运用Mapmaker 3.0软件进行连锁分析。结果表明,Xgwm626和Xgpw4138与Ki基因的遗传距离分别为9.2 cM和6.9 cM,且2个SSR标记位于目的基因两侧,并将Ki定位于小麦6BL染色体上。研究结果为Ki基因的分子标记辅助选择和进一步精细定位奠定了基础。     

Utilization of Intervarietal Chromosome Substitutions in Breeding Winter Wheat

Using monosomic lines of wheat cultivars ‘Palur’ and ‘Compal’ as recipient parents as well as disomic substitution lines of chromosomes 5A and 5D of the wheat cv. ‘Atlas 66’, F₃-populations and BC₁′- to BC₃′-populations with limited and free recombination of the 20 and 21 parental chromosomes, respectively, were realized and tested in field trials in comparison to the corresponding recipient cvs. ‘Palur’ and ‘Compal’. F₃- and BC'-populations with the homozygous chromosomes 5A and 5D of the wheat cv. ‘Atlas 66’ expressed higher and more stable grain protein values than the comparable populations with free recombination of the same chromosomes. The grain protein content of populations with limited recombination was significantly increased compared with the recipient cultivars. Some advantages of using intervarietal substitutions in wheat breeding are discussed.     

玉米茎秆糖含量的遗传模式分析

较高的茎秆糖含量有助于提高青贮玉米的饲料品质和适口性,本研究以YXD053和98A-04两个高茎秆糖含量玉米自交系为母本,Y6-1低茎秆糖含量玉米自交系为父本,通过自交、杂交及回交产生2个组合的6个世代(P₁、P₂、F₁、F₂、BC₁和BC₂);运用主基因+多基因混合遗传模型6个世代联合分析方法,探明控制玉米茎秆糖含量的遗传模型,并进行遗传参数估计。结果表明,玉米茎秆糖含量遗传受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因共同控制。YXD053×Y6-1及98A-04×Y6-1两个组合的主基因遗传率分别为53.50%和52.63%,多基因遗传率分别为7.96%和17.31%,总遗传率分别为61.46%和69.94%,显性度(h/d)均小于1。茎秆糖含量以主基因遗传为主,且主基因又以加性效应为主,但环境因素对茎秆糖含量的遗传有一定的影响。这一研究结果为玉米茎秆糖含量性状的基因定位和育种选择提供了理论依据。     

Potential of wild germplasm for increasing yield of grain sorghum

Summary Sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] backcross populations containing 3 to 50% wild germplasm were evaluated in south central India for grain yield and nine related traits. No individual BC₀F₂- to BC₂F₂-derived lines were high transgressive segregates for grain yield. Only 1.5% of all BC₃F₂- or BC₄F₂-derived lines were transgressive segragates, with 26% higher mean grain yield than their respective recurrent parents. The ten highest-yielding BC₂F₂- to BC₄F₂-derived lines per mating having parent CK60B yielded an average of 14% more than CK60B, which was, at the 5% level, a statistically significant difference. However, the increased yield was associated with increased plant height. The highest-yilding lines from RS/R/A2725 x virgatum and RS/R/A2725 x verticilliflorum were an average of 13.5% higher-yielding than RS/R/A2725 (a significant difference) and were equal in plant height. Selection increased BC₂ mean grain yields by 6 to 27%. Population mean yield, mean yield of selected lines, and frequency of high-yielding lines were highest in the BC₄.Journal paper no. 380, ICRISAT, Patancheru, India; Journal paper no. J-11114, Iowa Agriculture and Home Economics Experiment Station, Ames, Iowa, USA.