凡军民[1]2003年在《大豆质核互作雄性不育系的细胞形态学和细胞化学特征的研究》文中研究指明大豆产量取得突破的重要途径之一是利用杂种优势。到目前为止，大豆上已选育出十几个不同的育性稳定的质核互作雄性不育系，并实现了叁系配套，这使大豆杂种优势利用成为可能。但大豆质核互作雄性不育的机理研究较少，为此，本论文以3个大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A、NJCMS2A和NJCMS3A为材料，以其相应的保持系N2899、N1628和N21249为对照，从雄性不育稳定性、细胞形态学特征和酶细胞化学定位叁个方面进行了研究，主要结果如下： 1．不育系NJCMS1A和NJCMS2A的花药均不散粉、雄性不育度很高(花粉发芽率均为0.00％)，且在不同年份间不育性稳定。通过花药散粉性、花粉发芽率和成熟期植株表现调查叁种方法，来判别NJCMS1A和NJCMS2A不育株，这叁者基本能互相对应，均能判别不育株。其中以花药散粉性来判别不育株的方法较为简便易行，容易掌握，且可在早期进行鉴定，在利用NJCMS1A和NJCMS2A进行杂交育种和大面积生产杂交种等方面将发挥重要作用。 2．不育系NJCMS1A、NJCMS2A和NJCMS3A的细胞形态学特征为： NJCMS1A在小孢子母细胞(MMC)期、四分体期、单核小孢子期和二胞花粉期均有败育发生，但大量败育主要发生在二胞花粉早期。在小孢子发生和花药组织发育过程中出现的异常现象主要有：小孢子母细胞败育，四分体核畸形、败育，单核小孢子的核畸形、退化、解体，细胞质稀薄、收缩、解体，二胞花粉的生殖细胞和营养核畸形、退化、解体，细胞质稀薄、收缩、解体，败育花粉的体积明显小于保持系N2899的正常二胞花粉的体积，且败育花粉上的纹饰与保持系N2899的正常花粉粒上的纹饰也有些不同；大多数花药组织的发育是正常的，少数花药组织的发育出现异常现象(主要是绒毡层异常)；至于小孢子败育与花药组织间的关系尚不明确，有待进一步研究。 NJCMS2A在小孢子母细胞(MMC)期、减数分裂期、四分体期、单核小孢子期和二胞花粉期均有败育发生，但大量败育主要发生在单核靠边小孢子期。在小孢子发生和花药组织发育过程中出现的异常现象主要有：小孢子母细胞败育，减数分裂过程中出现染色体落后、纺锤体畸形等异常现象，四分体核畸形、败育，单核小孢子的核畸形、解体，细胞质稀薄、收缩、出现膜状团聚体，二胞花粉的生殖细胞和营养核畸形、退化、解体，细胞质稀薄、收缩、解体，败育花粉的体积明显小于保持系N1628人豆质核互作雄性小育系的细胞形态学和细胞化学特征鲤匹些的正常二胞花粉的体积，且败育花粉上的纹饰与保持系N1628的正常花粉粒上的纹饰也有些不同;大多数花药组织的发育是正常的，少数花药组织的发育出现异常现象，包括绒毡层异常，药室崎形，维管束发育不良，花药间形成小腔，花药与花药、雌蕊、花瓣尊片粘连，无正常的药壁结构等;至于小袍子败育与花药组织间的关系尚不明确，有待进一步研究。 NJCMS3A在袍原细胞分化期、小袍子母细胞(MMC)期、四分体期和单核小袍子期均有败育发生，但大量败育主要发生在单核居中小袍子期。在小袍子发生和花药组织发育过程中出现的异常现象主要有:没有造袍细胞和小袍子母细胞的分化，四分体败育，单核居中小袍子的核仁异常大、核解体、细胞质收缩、稀薄;药隔和花丝维管束细胞少，排列不紧密、皱缩或完全退化，药壁异常;药隔和花丝维管束异常可能是引起花粉败育的重要原因之一。 综合上述，NJCMS IA、NJCMSZA和NJCMs3A在小袍子败育时期和方式及花药组织发育等细胞形态学特征上均存在差异，这可能与不同的质、核背景有关。同质异核不育系NJCMSZA的败育比NJCMS IA的败育要发生得早且彻底一点，这可能是由不同的核背景造成的，而异质不育系NJCMS3A的败育又比NJCMSIA、NJCMSZA的败育发生得更早且更彻底一点，这可能主要与不同的细胞质有关。 3.NJCMSIA的超微结构特征为:早期的二胞花粉的细胞质中出现大量的小空泡，随着花粉的进一步发育，其营养核和生殖细胞均崎形，细胞质进一步瓦解，出现大空泡，且基本没有细胞器和淀粉粒积累，细胞核瓦解，线粒体内岭膜消失，进而空泡化，药室内壁成不规则的加厚，这可能是导致花药不开裂的主要原因。 4.运用酶细胞化学定位技术，对不育系NJCMSIA和其保持系N2899的花药组织进行ATP酶活性定位表明，不育系NJCMSIA和保持系N2899间花药壁和药隔的户JP酶活性变化基本没有差异，而在花粉粒的ATP酶活性变化上存在显着差异。不育系NJCMSIA和保持系N2899均在花粉壁、质膜、核膜、核仁和内质网中有ATP酶活性，但随着花粉粒的发育，保持系N2899的正常花粉粒的花粉壁、质膜、核膜、核仁、内质网以及药壁和药隔各部位ATP酶活性持续的升高，不育系NJCMSIA的药壁和药隔ATP酶活性也持续的升高，但花粉粒中的ATP酶活性在二胞早期有个峰值，且高于保持系，随后ATP酶活性消失至无。因此表明，药壁和药隔中ATP酶的活性变化与花粉的败育没有直接的联系，而花粉粒中ATP酶的活性变化与NJCMslA的雄性败育有关。
李曙光[2]2009年在《大豆新质核互作雄性不育系的选育及NJCMS3A雄性育性基因的定位》文中研究说明杂种优势利用是大幅度提高作物单产的重要途径之一,目前大豆杂种优势利用育种还处于探索阶段,虽然国内多家单位已育成数十个质核互作雄性不育系并实现了“叁系”配套,而且利用质核互作雄性不育系,育成3个正式通过品种审定的大豆杂交种品种,但是在生产上尚未大规模推广应用。质核互作雄性不育系及其育性恢复是杂交种制种的基础,为此本研究以N21566和N8855为不育细胞质背景进行新质核互作雄性不育系的选育,以及NJCMS3A雄性育性基因的SSR标记定位,另外对大豆核不育突变体NJS-1H进行遗传分析与细胞学研究。主要结果如下：1.以国家大豆改良中心育成的细胞质雄性不育系早代材料为基础,利用相应的保持系连续回交叁代,初步育成以N21566为不育细胞质背景的2个新质核互作雄性不育系NJCMS 4A(BC8F1)与NJCMS (N21566/73-935) (BC3F1);以N8855为不育细胞质背景的3个新质核互作雄性不育系NJCMS5A(BC8F1), NJCMS(N8855/88-48) (BC4F1)与NJCMS (N8855/73-935) (BC3F1)。NJCMS 4A/NJCMS 3A、NJCMS 5A/ NJCMS 1A分别构成同核异质系。这5个质核互作雄性不育系在不同年份间花药散粉性、花粉萌发率和成熟期植株表型等方面鉴定表明不育性表现稳定。2.利用NJCMS3A的细胞质、核供体亲本N21566和N21249配置杂交组合,(N21566/N21249) F1结荚正常可育,对(N21566/N21249)F2代、(N21566/N21249 //N21249)BC1F1代分离群体进行育性鉴定,F2和BC1F1群体的可育与不育株分离比例分别符合3：1和1：1,表明NJCMS3A雄性育性由一对基因控制,其中可育等位基因显性,而与之对应的不育等位基因隐性。选用793对大豆SSR引物对F2和BC1F1群体进行大豆质核互作雄性不育系NJCMS3A雄性育性基因定位,发现O连锁群上的3对SSR引物(Satt331,CSSR133和Satt477)与NJCMS3A雄性育性基因连锁,遗传距离分别为8.1 cM,11.4 cM,13.3 cM。3.通过对核雄性不育突变体NJS-1H育性分离株行中可育单株的衍生后代M8：9,M9：10与Mi10：11的育性鉴定,验证该核不育突变体雄性育性由一对基因控制。进一步细胞学研究发现,该突变体在减数分裂时染色体联会异常,出现单价体。减数分裂过程中出现染色体落后,不对称分裂,不同步分裂等现象；在四分体阶段,出现各种畸形多分体以及大量微核。在花粉粒阶段,花粉粒退化,无内容物。总之,从减数分裂到花粉粒发育至成熟期都有败育发生,但是大量败育主要发生在减数分裂阶段,四分体以后的败育可能是减数分裂染色体联会异常的结果。
任冲[3]2005年在《大豆质核互作不育系W931A的细胞学败育特性及杂种优势利用研究》文中研究说明本文从大豆质核互作雄性不育系 W931A 的不育性表现和鉴定、败育发生的时期及机理、杂种优势利用的光合生理基础及产量优势的生物学性状等方面进行研究,试图揭示大豆质核互作雄性不育的细胞学和遗传学特性,从而论证质核互作雄性不育在大豆杂种优势利用中的可行性,为大豆遗传育种实践提供科学的理论依据。主要研究结果如下:1 大豆雄性不育系 W931A 的不育性特征碘化钾染色实验和花粉发芽率实验均表明大豆雄性不育系 W931A 的花粉败育彻底,雄性不育表现稳定。雌性相对可育度(FMR)的计算结果表明,不育系 W931A 与保持系 W931B 的柱头活性基本相当,不育系 W931A 的雌性育性正常,即不育系 W931A 本身不能形成有功能的花粉,但是可以接受外来花粉从而受精直至结荚,完成整个生殖生长过程。该不育株的育性稳定,只要根据环境状况辅以一定措施,就可以有效防止育性转换的现象。W931A 的这种不育性特征,保证了不育株配制杂交种的稳定性,从而为培育高纯度杂交种提供了条件2 大豆雄性不育系 W931A 败育的细胞学原因通过研究认为 W931A 发生败育的细胞学原因主要有两个方面:一、胼胝质的异常积累与降解造成小孢子发育的紊乱; 二、花粉发育过程中的营养供应受阻。至于雄性不育的分子机理,需进一步深入研究。3 大豆雄性不育系 W931A 的杂种一代 HS9816 产量优势的光合生理基础光合能力与作物产量存在客观的正相关性,而光合能力又由叁个指标衡量:净光合速率、蒸腾速率和气孔导度。本试验测定了不同发育时期的杂种一代HS9816 和对照品种中豆 20 的净光合速率、蒸腾速率及气孔导度。通过比较,发现杂种一代 HS9816 的光合能力大于中豆 20,并在结荚期差别最大。通过结荚期全天对杂种一代 HS9816 和对照品种中豆 20 的净光合速率、蒸腾速率及气孔导度的测定,表明 HS9816 在水分胁迫和光强过高的条件下,有更强的抵御能力,能维持较高的净光合速率,作者认为杂种一代 HS9816 具有良好的光合能力,为干物质的累积提供条件,从而构成产量优势的生理基础。4 杂种大豆产量优势的表现和利用前景以质核互作雄性不育系 W931A 为母本培育出的杂种一代大豆 HS9816,农艺性状明显不同于常规大豆。主要表现在:分枝数增加、茎杆粗壮、单株荚数增多、抗逆性增强等方面。产量试验表明:HS9816 小区产量为 4.419Kg,折合亩产为220.95 Kg,相对应而言,中豆20的小区产量为3.822 Kg,折合亩产191.10Kg,
董德坤, 高莎, 刘乐承, 杨清华, 朱丹华[4]2012年在《大豆质核互作雄性不育研究进展》文中指出利用雄性不育进行杂种优势育种是提高大豆产量的有效措施之一。目前发现的大豆雄性不育类型主要包括细胞核雄性不育、光温敏雄性不育和质核互作(细胞质)雄性不育。而对大豆杂种优势利用具有实际应用价值的是质核互作雄性不育。简要回顾了大豆质核互作雄性不育的发现过程,总结了通过叁系配套技术实现的大豆杂交育种的现状与关键生产技术等,并从细胞学、分子生物学和蛋白质组学等方面综述了大豆质核互作雄性不育形成机理方面的研究进展。最后提出不同研究单位之间应该加强协作,通过合理的研究材料交流来加快大豆质核互作雄性不育机理的研究,以使其能够被更好地应用于大豆杂种优势育种中。
邱菊[5]2004年在《大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A育性恢复性的遗传和恢复基因的SSR标记及定位》文中研究说明大豆产量取得突破的重要途径之一是利用杂种优势。到目前为止，大豆上已选育出十几个不同的育性稳定的质核互作雄性不育系，并实现了叁系配套，这使大豆杂种优势利用成为可能。质核互作雄性不育系的育性恢复性是不育系用于生产杂交种子的基础，为此本试验对大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A开展育性恢复性的遗传和恢复基因的SSR标记及定位研究。主要结果如下： 1、不育系NJCMS1A的花药均不散粉、雄性不育度很高(花粉发芽率均为0.00％)，且在不同年份间不育性稳定。通过花药散粉性、花粉发芽率和成熟期植株表现调查叁种方法，来判别NJCMS1A不育株，这叁者基本能互相对应，均能判别不育株。其中以花药散粉性来判别不育株的方法较为简便易行，容易掌握，且可在早期进行鉴定，在利用NJCMS1A进行杂交育种和大面积生产杂交种等方面将发挥重要作用。 2、选用4份大豆材料与大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A测交，杂种F_1的育性分析表明：中豆5号是NJCMS1A的完全恢复系，诱处4号、南农94-16和南农94-156是NJCMS1A的不完全恢复系。所以选取(NJCMS1A×中豆5号)这一组合进行大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A育性恢复性的遗传和恢复基因的SSR标记及定位研究。 3、组合(NJCMS1A×中豆5号)的F_2在春播大棚条件下和夏播大田条件下，均表现育性分离，可育株与不育株的分离比例经测验均符合3：1，说明(NJCMS1A×中豆5号)F_2的育性分离不受日照长度、光照强度和温度等诸多环境因素的影响，即中豆5号对NJCMS1A的育性恢复性是稳定遗传的。 4、根据(NJCMS1A×中豆5号)F_1表现全部可育，F_2出现育性分离，分离比例经测验符合3：1，可初步推断在组合(NJCMS1A×中豆5号)中NJCMS1A的育性恢复性是由一对显性基因控制的，其中恢复基因是显性，不育基因为隐性。 5、用498对大豆SSR引物对亲本不育系NJCMS1A和恢复系中豆5号进行多态性筛选，共筛选出111对SSR引物在亲本间有多态，然后用这111对具多态性的SSR引物，对亲本NJCMS1A和中豆5号以及(NJCMS1A×中豆5号)F_2单株进行扩增，得出的全部标记型数据结合各株的表型数据，经Mapmarker软件分析，结果显示SSR引物Satt179、Sat-036、Sat-141、Satt145与NJCMS1A的育性恢复基因连锁，连锁距离分别为17.8cM、21.0cM、24.3cM和29.8cM，其中Sat-036和Satt179位于D1a+Q连锁群上，Sat-141位于D1b+W连锁群上，Satt145位于F连锁群上。
姜伟[6]2010年在《大豆质核互作雄性不育系与保持系基因差异表达分析及atp9基因RNA编辑研究》文中研究指明质核互作雄性不育在作物杂种优势利用中起着重要的作用,研究其遗传基础和机制具有重要的理论价值和实践意义。为揭示大豆质核互作雄性不育的分子机理,本研究开展了大豆质核互作雄性不育系与保持系基因差异表达分析及atp9基因RNA编辑研究,获得如下结果：1. cDNA-AFLP分析获得大量差异片段,包括特异表达片段和高表达片段；对特异表达片段TDFs进行分析,结果显示在不育系NJCMS1A和保持系NJCMS1B中特异表达片段TDFs主要集中出现在中花蕾期和大花蕾期,而在不育系NJCMS2A和保持系NJCMS2B中特异表达片段TDFs主要集中出现在小花蕾期和中花蕾期；对回收测序的55条特异表达片段TDFs进行分析,发现它们的功能主要涉及信号转导、电子传递和能量代谢、细胞壁合成与调控、蛋白质代谢、防卫和胁迫反应等；对其中12个特异表达片段TDFs进行荧光定量分析,结果显示它们的表达存在时空差异性。2.从保持系NJCMS1B中分离得到一个仅在大花蕾期特异表达的片段TDFs25,经网上预测该基因为DUF620, cDNA全长1308bp,编码436个氨基酸,是一个未知功能蛋白；半定量和荧光定量分析结果表明DUF620基因在不育系NJCMS1A和NJCMS2A的大花蕾时期表达量均极显着低于其相应保持系NJCMS1B和NJCMS2B,推测该基因可能与大豆质核互作雄性不育相关。3.序列分析显示以不育系NJCMS1A和保持系NJCMS1B的cDNA为模板扩增的atp9基因的序列一致,而以不育系NJCMS2A和保持系NJCMS2B的cDNA为模板扩增的ap9基因的序列存在差异；蛋白质跨膜结构预测结果显示不育系NJCMS2A和保持系NJCMS2B中ap9基因编码的蛋白的跨膜结构存在较大差异。至于ap9基因的RNA编辑与大豆质核互作雄性不育的关系有待进一步研究。
陈蕊红[7]2008年在《小麦质核互作型雄性不育系及其保持系差异蛋白质组学研究》文中研究表明小麦是世界上最重要的农作物，也是我国仅次于水稻的主要的粮食作物。小麦杂种优势的研究与利用是大幅度提高小麦产量和品质的重要途径，为了更好地利用小麦杂种优势为农业发展服务，小麦雄性不育和杂种优势构成机理的探讨多年来一直是本领域的科学焦点。蛋白质组学研究是功能基因组学研究的主要内容之一，双向凝胶电泳是进行蛋白质组学研究的关键技术之一。为了能从蛋白质水平来揭示小麦雄性不育的机理，本研究以质核互作型雄性不育系(S)-1376A及其保持系(A)-1376B为材料，采用双向凝胶电泳研究技术，对小麦花药全蛋白质组学及其线粒体蛋白质组学进行了系统深入的研究，获得如下重要结果：1．以小麦单核期花药为材料，首先对小麦花药蛋白质组双向电泳技术体系进行了优化，结果表明，以TCA-丙酮法提取小麦花药组织中的蛋白，用蛋白质裂解液Ⅱ[7 mol／L尿素、2 mol／L硫脲、4％CHAPS、2％TBP、65 mmol／L DTT、0．2％载体两性电解质(其中0．1％pH 3～10，0．1％pH4～6)]溶解蛋白，以pH4～7 17cm的IPG胶条进行双向凝胶电泳，在上样量为800μg，13％SDS-PAGE胶浓度下，蛋白质得到了更好的分离，2-DE图谱上可分辨出602-631个蛋白点，图谱质量最佳。2．以IEF／SDS-PAGE双向凝胶电泳技术，对小麦质核互作型雄性不育系(S)-1376A及其保持系(A)-1376B在花药发育的单核期、二核期蛋白质进行了差异蛋白质组学研究。在分子量9．0～100．0 kD、等电点4～7线性范围内，可识别约610个蛋白质点，PDQuest软件分析结果表明：在单核期不育系和保持系之间存在40个差异蛋白质点，二核期两者共有49个差异点；不育系在单核期和二核期两者之间存在有15个差异点，保持系在两个不同时期有16个差异点；不育系与保持系间在表达量上的差异蛋白质点以及不育系与保持系间特异表达或特异缺失的蛋白质点很可能与小麦雄性不育有关。3．对28个差异表达的蛋白质点采用基质辅助激光解吸分离飞行时间质谱进行肽指纹图谱分析(MALDI-TOF-MS)，并利用Mascot软件在NCBInr数据库搜索，鉴定出了19个蛋白质点，9个蛋白质点未得到鉴定，19个蛋白质点分别被鉴定为苏氨酸合酶，泛素结合酶E2，甘氨酸富集蛋白，半胱氨酸蛋白酶抑制剂，1，5-二磷酸核酮糖羧化酶／加氧酶小链克隆512，抗坏血酸过氧化物酶，磷酸丙糖异构酶，4个蛋白质点被鉴定为同一个蛋白即1，5-二磷酸核酮糖羧化酶／加氧酶小亚基，2个蛋白均为光系统Ⅱ放氧蛋白，假定的果糖-1，6-二磷酸醛缩酶，叁个假定蛋白及一个功能未知的蛋白，鉴定的蛋白质点其功能涉及到物质能量，糖代谢，蛋白质降解，细胞防卫等代谢过程，小麦雄性不育的发生很可能与这些代谢体系相关。4．线粒体是植物细胞能量转换的重要器官，其在核酸，氨基酸、脂肪以及维生素、辅因子等生物合成方面也起着重要的作用，同时线粒体与植物雄性不育的发生也有着密切的关系。本研究采用差速离心及Percoll密度梯度离心法对小麦幼穗线粒体进行了分离，经过一次不连续密度梯度离心后，线粒体在23％及45％的Percoll层形成了一个浅黄色的线粒体环，酶活性及叶绿素含量监测结果表明，小麦幼穗线粒体主要有过氧化氢体，质体和叶绿体的污染，而作为对照的小麦黄化苗无叶绿体的污染，仅有少量的过氧化氢体及质体的污染。为了获得高纯度的线粒体，对分离的小麦幼穗线粒体再进行了一次28％Percoll自形成密度梯度离心，结果表明，分离的线粒体中无胞液的污染，仅有微量的过氧化氢体、叶绿体及质体的污染，线粒体的完整性也从88％升至90％，并保持有较高的活性。5．对分离纯化的线粒体蛋白进行了双向凝胶电泳，在pH3～10，13cm IPG，上样量80ug条件下，通过银染显色，可在双向电泳图谱上分辨出306～327个清晰的蛋白质点，获得了重复性高，分辨率较好的双向凝胶电泳(2-DE)图谱；对分离纯化的小麦雄性不育系(S)-1376A及保持系(A)-1376B单核期幼穗线粒体蛋白进行了线粒体蛋白质组比较分析，经过PDQuest8．0．1分析，共获得11个差异蛋白质点，其中5个在不育系中上调表达，2个下调表达；仅在不育系中特异表达的点1个，仅在保持系中表达的3个。对其中5个差异蛋白质点进行了基质辅助激光解吸分离飞行时间质谱进行肽指纹图谱分析(MALDI-TOF-MS)，并利用Mascot软件在NCBInr数据库搜索，其中spot 1，4蛋白质点被鉴定为锰型超氧化物歧化酶(Mn-SOD)，锰型超氧化物歧化酶是由核编码的存在于线粒体中的一种清除线粒体氧自由基抗氧化酶系，Mn-SOD在雄性不育系中的缺失很可能与小麦雄性不育的发生有关。
李海波[8]2004年在《大豆质核互作雄性不育系和保持系间蛋白质的比较研究》文中提出随着蛋白质研究的发展，双向电泳技术已经在许多领域获得了应用。 双向电泳是将等电聚焦电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳结合起来的一项新型试验技术。主要步骤是首先进行蛋白质的样品制备，然后进行第一向等电聚焦电泳，再进行胶条的平衡，然后转移进行第二向聚丙烯酰胺凝胶电泳，再进行胶块的染色，最后扫描成像，利用分析软件进行分析。 本试验以大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A、NJCMS2A及其各自的保持系NJCMS1B、NJCMS2B为材料，提取种子、叶片和花药的蛋白质。在大量摸索蛋白质双向电泳技术方法的基础上，建立起了一套适合大豆蛋白质双向电泳的技术体系。 首先利用叁氯醋酸—丙酮提取法提取大豆蛋白，以BIO-RAD公司的CELL等电聚焦仪进行等电聚焦电泳，平衡之后在BIO-RAD公司的MINI-CELL微型电泳仪上进行第二向SDS-PAGE电泳，电泳完毕后使用通用的银染方法染色，所得的图谱利用BIO-RAD公司的VERSEA-DOC 3000进行凝胶的扫描，最后运用PDQuest软件进行蛋白质点的匹配和比较分析。 在大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A和保持系NJCMS1B的种子、叶片和花药的蛋白质图谱的比较中，发现不育系NJCMS1A种子蛋白质相对于保持系NJCMS1B种子蛋白质一方面多出现5个蛋白质点，另一方面又少出现2个蛋白质点；保持系NJCMS1B叶片蛋白质相对于不育系NJCMS1A叶片蛋白质多出现8个蛋白质点；保持系NJCMS1B花药蛋白质相对于不育系NJCMS1A花药蛋白质多出现46个蛋白质点。不育系NJCMS1A与保持系NJCMS1B是同核异质材料，造成以上蛋白质点差异可能是由于细胞质中的育性调节基因所致。 在大豆质核互作雄性不育系NJCMS2A和保持系NJCMS2B的种子、叶片的蛋白质图谱的比较中，发现不育系NJCMS2A种子蛋白质相对于保持系NJCMS2B种子蛋白质一方面多出现1个蛋白质点，另一方面又少出现5个蛋白质点；保持系NJCMS2B叶片蛋白质相对于不育系NJCMS2A叶片蛋白质多出现26个蛋白质点。不育系NJCMS2A与保持系NJCMS2B是同核异质材料，造成以上蛋白质点差异可能是由于细胞质中的育性调节基因所致。 在不育系NJCMS1A与NJCMS2A的种子、叶片的蛋白质图谱的比较中，发现不育系NJCMS1A种子蛋白质相对于不育系NJCMS2A种子蛋白质一方面多出现3个蛋白质点，另一方面又少出现2个蛋白质点；不育系NJCMS1A叶片蛋白质比不育系NJCMS2A叶片蛋白质多出现25个蛋白质点。由于不育系NJCMS1A、NJCMS2A是同质异核材料，以上蛋白质点差异可能是由于不同的细胞核基因作用的结果。
王书平[9]2016年在《小麦生理型雄性不育分子机理研究及其败育分子模型的建拓》文中研究说明小麦是我国最重要的粮食作物之一,随着人口的增长,小麦的生产量和需求量之间的差距越来越大,因此,为了确保国家粮食安全,大幅度的提高小麦产量已刻不容缓。利用杂种优势可以显着的提高作物的产量和品质。目前,小麦杂种优势利用的主要途径:包括核遗传雄性不育(Genetic male sterility)、质遗传雄性不育(Cytoplasmic male sterility)、光温敏雄性不育(Photo-thermo-sensitive Male Sterility)和化学杂交剂(Chemical hybridizing agents)诱导的雄性不育。其中化学杂交剂诱导的雄性不育,育种过程简单、操作方便、亲本选配灵活,应用范围较广。同时化学杂交剂诱导的雄性不育可以规避基因型和环境因素对育性的波动,减小制种风险;特别是可免去其它不育途径不育系一定需要隔离繁殖的繁琐工序,可实现真正意义上的“两系”育种的方法来生产小麦杂交种。近年来,杀雄剂SQ-1的研制成功为小麦杂种优势利用提供了崭新途径。正常发育的小麦植株,在特定的生长时期喷施适宜剂量的杀雄剂SQ-1后,其不育率可达95%-100%,饱和授粉结实率可达85%以上。经多年的生产实践证明,杀雄剂SQ-1已成为稳定性很高的化学杂交剂,利用杀雄剂途径已经培育出一批超高产的杂交小麦,很有希望应用于大面积生产。然而,有关杀雄剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育的败育机理目前仍不清楚。鉴于此,本文以杀雄剂诱导的小麦生理型雄性不育系西农1376与其正常可育系西农1376为供试材料,利用显微和亚显微技术分别对生理型不育系的旗叶、花药及小孢子的细胞形态学变化进行了观察分析,并通过活性氧含量和抗氧化物酶活性测定分析了细胞内氧化胁迫变化规律;通过双向电泳技术与质谱分析技术的结合,分别对旗叶膜蛋白质组学及线粒体蛋白质组学进行了深入系统的研究,并采用TUNEL和DAPI染色方法,比较分析了程序性细胞凋亡的变化规律,获得如下主要结果:1.本研究采用组织切片技术,DNA片段化检测的TUNEL原位杂交及DNA Ladder技术,并结合ROS代谢的动态变化,对不同处理时间段(2 h、4 h、6 h、10 h和24 h)小麦旗叶的应急反应体系进行了比较分析。杀雄剂SQ-1在喷施后2 h后被小麦旗叶迅速的吸收,作用6 h后得到了100%的不育率。在处理早期,旗叶活性氧的代谢平衡被破坏,使得叶片内大量细胞启动PCD过程而降解,细胞呈现畸形的发育状态。这些异常的变化造成了旗叶膜质过氧化及光合作用产物降低。但随着处理后时间的增加,杀雄剂SQ-1逐渐被转运,旗叶又逐渐的恢复正常。2.应用比较蛋白质组学的方法对对照及杀雄剂SQ-1处理的2 h和6 h的小麦旗叶膜系统蛋白质动力学变化进行分析,共检测到150个差异表达的膜蛋白质,质谱分析成功鉴定出了149个蛋白质;依据这些蛋白质的生物学功能和参与的生理反应,差异表达的膜蛋白质影响了光合作用,ATP合成和离子转运,蛋白质折迭和组装,蛋白质合成,细胞修复和防御,电子传递,糖代谢,蛋白质降解,信号传导,蛋白质转运,及叶绿素合成。生物信息学分析暗示杀雄剂SQ-1主要影响了旗叶的光合作用、ATP合成、胁迫应答和蛋白质合成四大生理过程。3.利用细胞形态学的研究方法,包括光学显微技术、电子显微技术和细胞凋亡检测技术。全面系统的展示了子房、绒毡层和小孢子发育的细胞学特征及育性差异(可育与不育)的变化特征。结果表明:在整个败育过程中,子房表现为正常发育,小孢子自单核后期开始发育紊乱,绒毡层提前一个发育时期完全降解;进一步采用TUNEL和DAPI检测发现绒毡层细胞和小孢子的PCD过程均起始于单核早期。且相应的细胞活力(FDA染色)也逐渐降低。基于这些研究结果,提出杀雄剂诱导SQ-1诱导的生理型不育系雄性败育起始于单核早期,且绒毡层细胞过早的PCD是导致花粉败育的主要原因。4.以小麦正常可育系及其遗传型雄性不育系作为对照,研究杀雄剂SQ-1诱导产生的小麦生理型不育系在不同发育时期小花线粒体蛋白质组的变化情况。两个发育时期共获得了71个线粒体差异表达蛋白质;其中,单核期,生理型雄性不育系存在35个差异表达蛋白质,遗传型雄性不育存在47个差异蛋白质;叁核期,生理型雄性不育系存在66个差异表达蛋白质,而遗传型不育系存在60个差异表达蛋白质。MS/MS成功鉴定了71个差异表达蛋白质,结合小麦生殖发育的代谢及生理功能特点,涵盖了广泛有序的代谢途径和生理功能。这些蛋白质参与12个不同的细胞代谢过程,主要干扰了线粒体中电子传递链和蛋白质代谢过程。依据这些蛋白质的丰度变化,结合它们的生物学功能和参与的生理反应及在介导败育中的变化规律,首次构建了线粒体反向介导雄性不育的蛋白质网络模型。进一步通过生理指标测定和TUNEL检测对该模型进行了验证。这些结果反映了线粒体蛋白质的异常表达与不同败育类型的网络关系。
苏晴[10]2012年在《小麦BNS温敏雄性不育相关蛋白及基因的差异表达分析》文中研究说明BNS是一个新发现的温敏型小麦雄性不育系,有良好的不育性和转换性,该特性在小麦杂种优势利用上有重要价值。为了探究该不育系的不育机制,本文以BNS雄性不育系及其转换系小孢子发育的关键时期——四分体期、单核期和二核前期的花药为材料,观察BNS败育发生时期及小孢子败育细胞学特征,利用双向电泳及质谱分析技术分离鉴定差异表达蛋白,并使用荧光实时定量PCR方法分析重要差异表达蛋白基因的mRNA表达水平,主要结果如下：1.BNS不育系从减数分裂四分体到二核初期发育正常,小孢子能完成第一次核分裂,二核中期以后开始败育,出现细胞团变小、核消融和空孢等现象。成熟期的不育花粉主要为染败和圆败型,约1%花粉可育。转换系可育花粉达50%以上2.双向电泳及质谱技术分别分离鉴定单核至二核初期花药的蛋白质点,不育系193个,转换系241个,2倍以上差异蛋白点23个。该23个差异蛋白仅在转换系中表达的13个,转换系上调表达的3个,不育系上调表达的7个。一级和二级质谱鉴定了在转换系表达或上调的差异蛋白质点16个,其中阳性蛋白有14个,未知蛋白2个。14个阳性蛋白中,在代谢上属呼吸和能量代谢相关蛋白8个,与光合作用相关的蛋白3个,结构蛋白2个,其它功能蛋白1个。根据功能分析,认为其中5个差异表达蛋白与BNS不育性密切相关,分别为23.5KD小热激蛋白(HSP23.5)、ATP合酶α亚基(ATP1)、叶绿体ATP合酶β亚基(ATPβ)、细胞质苹果酸脱氢酶(cMDH)和醛脱氢酶(ALDH2)。3.利阳荧光实时定量PCR方法分析了该5个差异表达蛋白的基因,hsp23.5、atpl、atpβ、cmdh和aldh2的mRNA的表达水平,结果表明,atp1、atpβ、hsp23.5基因在转换系中表达量随发育时期持续上升,在不育系中显着下调,与差异表达蛋白分析结果一致。cmdh和aldh2表达模式与差异表达蛋白分析结果不一致,在不育系中表现出高mRNA表达量。克隆的基因序列在Genebank中同源序列搜索比对,atpl和atpβ分别达99%和100%的一致性,hsp23.5基因序列一致性为94%。上述结果表明,BNS雄性不育,在蛋白质表达水平存在多个差异表达蛋白,这些蛋白在基因表达水平也存在显着差异,尤其是hsp23.5、atpl和alpβ基因,在不育系中表达量显着下调,因此认为可能是BNS重要不育相关基因。在获得的差异表达蛋白及相应基因体系中,hsp23.5对温度敏感,在不育系中下调表达,可能是BNS上游不育基因。atp1、atpβ基因序列变异小,与能量供应有关,因此可能是不育基因调控下的重要不育相关基因。在2DE和质谱鉴定的其它差异表达蛋白应是不育基因放大影响下的下游代谢差异蛋白。
参考文献：
[1]. 大豆质核互作雄性不育系的细胞形态学和细胞化学特征的研究[D]. 凡军民. 南京农业大学. 2003
[2]. 大豆新质核互作雄性不育系的选育及NJCMS3A雄性育性基因的定位[D]. 李曙光. 南京农业大学. 2009
[3]. 大豆质核互作不育系W931A的细胞学败育特性及杂种优势利用研究[D]. 任冲. 安徽农业大学. 2005
[4]. 大豆质核互作雄性不育研究进展[J]. 董德坤, 高莎, 刘乐承, 杨清华, 朱丹华. 中国农学通报. 2012
[5]. 大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A育性恢复性的遗传和恢复基因的SSR标记及定位[D]. 邱菊. 南京农业大学. 2004
[6]. 大豆质核互作雄性不育系与保持系基因差异表达分析及atp9基因RNA编辑研究[D]. 姜伟. 南京农业大学. 2010
[7]. 小麦质核互作型雄性不育系及其保持系差异蛋白质组学研究[D]. 陈蕊红. 西北农林科技大学. 2008
[8]. 大豆质核互作雄性不育系和保持系间蛋白质的比较研究[D]. 李海波. 南京农业大学. 2004
[9]. 小麦生理型雄性不育分子机理研究及其败育分子模型的建拓[D]. 王书平. 西北农林科技大学. 2016
[10]. 小麦BNS温敏雄性不育相关蛋白及基因的差异表达分析[D]. 苏晴. 河南科技学院. 2012
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