田再民[1]2007年在《小麦光温敏核雄性不育性的QTL分析》文中研究表明小麦的许多重要农艺性状如产量、生育期、品质性状等均为数量性状,由许多微效基因控制,易受环境条件影响,这些基因在染色体上的位置称为数量性状基因座位(QTL)。为了解小麦光温敏核雄性不育的分子机理及遗传规律,充分利用和改良光温敏不育系。本研究以不育系BS20为母本,F3为父本,在父母本间进行多态性引物的筛选,以BS20/F3的双单倍体群体(DH)为作图群体,建立分子标记遗传连锁图谱。通过对北京和安徽阜阳两地结实情况调查,对小麦光温敏核雄性育性进行QTL分析。研究结果如下:(1)从1082对SSR引物中筛选在父母本中有多态性的引物,其中Xgwm引物多态性个数为83个、Wmc引物72个、Barc引物43个、Cfd引物22个、Gdm引物9个、Cfa引物6个、Dp引物1个。(2)用有多态性的引物检测DH群体的分离情况,并采用QGA_CN软件对标记结果进行连锁分析,构建分子遗传连锁图谱,分布于小麦17条染色体(除4B、4D、6D、7A),包含100个标记,总长度为1631.8cM,标记之间平均遗传距离为16.3cM。(3)用分离群体分组分析法(BSA)进行多态性引物的筛选:构建三个DNA池,按北京、阜阳育性建立恢复池、北京不育池和阜阳不育池,筛出的引物分布在2A、2B、7D等染色体上。(4)对小麦光温敏核雄性不育性进行QTL分析:用WinQTLCart软件,采用复合区间作图法进行分析,共检测到28个QTL,其中主效QTL为7个,分布于2A、2B等染色体,LOD值为2.6-13.3,贡献率为9.1-29.7%。用QTLNetwork软件对小麦育性的QTL分析,共检测到8个QTL,其中主效QTL为4个,分布在2B、7D等染色体,贡献率为1.1-12.5%。综合BSA及QTL分析的结果,将主效QTL定位在2A、2B、7D染色体上。
鲍海滢[2]2000年在《小麦核不育基因Ms2的分子标记》文中研究指明太谷核不育小麦和矮败小麦是我国特有的遗传资源，现已广泛用于国内的小麦育种实践。对这两个材料进行深入的分子生物学研究，将进一步拓宽其应用范围，提高其应用价值。本论文以中国春小麦遗传背景的太谷核不育小麦育性近等基因系和矮败小麦株高、育性近等基因系为材料，采用AFLP和SSR分子标记技术，筛选与显性核不育基因Ms2（Ta1）连锁的分子标记，明确回交的遗传效应。取得以下结果： 利用AFLP银染检测方法，采用4碱基切点的MseI和8碱基切点的SseI双酶切，对中国春背景的近等基因系（NILs）进行AFLP分析。随机筛选669个AFLP引物组合对NILs的可育与不育池进行分析，发现43个引物组合的扩增产物在两池间揭示出多态性，多态性检出率为6.43％。随后对这43个引物组合的多次重复性验证结果显示，只有引物组合M-ACC/P-GGA中扩增出一条与不育基因Ms2有关的稳定的特异带，分子量大小为500bp，暂命名为AF500。近等基因系分离群体的AFLP分析结果运用JOINMAP 1.4作图软件进行目的基因和分子标记位点的遗传连锁测定显示，AF500标记与不育基因Ms2的遗传距离为18.0±1.0cM。 随机选取100个AFLP引物组合对轮回亲本中国春及回交高代的核不育材料进行分子检测，每个引物组合平均扩增出50条明显可辨的带，其中有7个引物组合在亲本和NILs间显示多态性。统计分析表明，轮回亲本与回交高代的高秆可育株、矮秆不育株以及回交高代的可育株与不育株之间的遗传相似系数分别为99.84％、99.78％和99.82％，说明这些回交高代材料中绝大部分遗传物质已被轮回亲本所置换，在分子水平上进一步证明了近等基因系各成员间遗传背景的相似性。 借助NILs-BSA方法，用已经定位在染色体4D上的9个SSR引物和尚未定位的100个SSR引物对中国春背景的NILs进行PCR分析，在所检测位点中没有发现与不育基因Ms2连锁的微卫星标记。
倪飞[3]2017年在《太谷核不育小麦Ms2基因的图位克隆和功能解析》文中提出植物雄性不育是一种重要的性状,广泛用于杂交育种。太谷核不育小麦Ms2基因,属于显性核雄性不育基因,已用于上百个小麦品种或品系的培育,加快了我国小麦育种进程。本研究利用图位克隆技术分离到Ms2基因,通过反向遗传学手段验证了该基因的功能,并采用遗传转化技术证明Ms2基因可以引起小麦、大麦和短柄草的雄性不育。MS2基因只在部分小麦亚族物种出现,显性Ms2基因在太谷反转录转座子(Taigu)的驱动下表达,其表达呈现花药特异性。Ms2基因的克隆对小麦轮回选择或杂交制种具有重要意义。本研究的主要结果如下:1.太谷核不育小麦雄性不育表型:我们统称携带显性Ms2基因的小麦为太谷核不育小麦。与可育小麦相比,太谷核不育小麦的花药瘦小,小孢子发育异常,造成无花粉型雄性不育。太谷核不育小麦雄性组织发育的异常表现在中层细胞的提前降解、花粉母细胞的原生质化、二分体分离受阻和单核花粉粒的急剧退化等。2.太谷核不育Ms2基因的精细定位:本研究利用4个BC1F1群体(PopA、PopD、PopE和PopF)进行Ms2基因的精细定位。利用3,487个Pop D单株,将Ms2基因定位在Xsdauw20和Xsdauw32之间,约0.6cM的区间。同时利用3,954个PopA单株,将Ms2基因进一步定位在Xsdauw27和Xsdauw29之间,约0.05cM的距离,标志着Ms2区域精细遗传图谱的成功绘制。3.太谷核不育Ms2基因的物理图谱和候选基因:本研究构建了‘矮败鲁麦15’的细菌人工染色体文库(bacterial artificial chromosome,BAC),利用Ms2基因的5个连锁标记对该文库进行筛选并获得了Ms2区域的12个BAC克隆。对部分BAC克隆进行测序和拼接,成功绘制了Ms2基因区域的物理图谱。在Xsdauw24和Xsdauw32区间,共预测到8个候选基因,其中PG5P1593S的表达和太谷核不育性状相关联,可能代表Ms2基因。4.PG5P1593S代表太谷核不育Ms2基因:利用TILLING(targeting induced local lesions in genomes)检测,发现PG5P1593S基因的突变引起太谷核不育性状的丧失、雄性可育,基因突变和育性恢复呈现稳定遗传。利用遗传转化互补实验,进一步确认PG5P1593S基因的表达可以引起普通小麦、大麦和短柄草的雄性不育。现有证据显示PG5P1593S就是太谷核不育Ms2基因。5.Ms2基因呈现特异的时空表达模式:自然群体中,Ms2基因只在太谷核不育小麦中表达,并且只在减数分裂前后(S2时期)的花药组织表达。组织原位杂交证明,Ms2基因在花药中层、绒毡层和小孢子母细胞中特异表达。该基因的特异表达可能与MS2启动子区域的Taigu反转录转座子有直接关系。亚细胞定位技术显示,GFP:Ms2融合蛋白可能定位于细胞质和内质网。6.MS2是麦族植株特异进化的产物:MS2或其同源基因只在粗山羊草(Aegilops tauschii)、乌拉尔图小麦(Triticum urartu)以及普通小麦(Triticum aestivum)等麦族物种中存在。通过比较575份小麦族材料,鉴定到MS2基因的18种单倍型(Haplotype),显性Ms2基因对应单倍型A2,是在单倍型A1的基础上由Taigu转座子插入形成的。Ms2基因的单倍型A1在普通小麦形成之前就已经存在,在普通小麦和粗山羊草中分别独立遗传。7.MS2蛋白可能作用于植物蛋白翻译系统:转录组分析和酵母双杂交实验说明MS2蛋白很可能作用于植物蛋白翻译系统从而导致雄性不育。
胡胜武[4]2003年在《甘蓝型油菜（Brassica napus）新型核不育材料Shaan-GMS的遗传及核不育的分子机制研究》文中研究指明细胞核雄性不育是油菜杂种优势利用的重要途径之一，而新不育源的发掘及研究则是其重要的基础工作。“Shaan-GMS”是作者1994年新发现的一种甘蓝型油菜雄性不育材料，其不育性彻底、稳定。本研究从国内外83份甘蓝型油菜材料中筛选出2份“Shaan-GMS”的恢复材料，并对恢复性的遗传机制进行研究；用“Shaan-GMS”与其恢复系进行杂交，从其后代中选育出纯合不育系；以“Shaan-GMS”的近等基因系220AB为材料，对其同工酶、蛋白质和DNA分子标记进行了研究；以PCR技术扩增220AB中与已报道的甘蓝型油菜雄性不育基因MS2Bnap同源的基因组DNA片段，对该核基因的结构特征进行研究，并探讨该基因与显性核不育220A不育性状表现的关系。现将主要结论摘要如下： 1．本研究从国内外83份甘蓝型油菜材料中筛选出2份“Shaan-GMS”的恢复材料。遗传研究表明，“Shaan-GMS”育性恢复性的遗传机制符合2对核基因互作控制假说。假设不育基因为MS，其对应的隐性可育等位基因为ms，Rf为Ms的显性抑制基因，rf为Rf的隐性等位基因，基因型Ms_rfrf表现为雄性不育，其他7种基因型都表现为雄性可育，则“Shaan-GMS”的基因型为Msmsrfrf，恢复系“96-803”的基因型为msmsRfRf，隐性测交系“84004”的基因型为msmsrfrf。“96-803”和其它8份材料的测交结果表明，Shaan-GMS同6CA恢保关系相同。 2．以“Shaan-GMS”与其恢复系“96-803”杂交，F_1自交，从育性分离的F_2家系中选可育株自交得F_3，从育性分离的F_3家系中选不育株同隐性测交系“84004”进行测交，在其不育株测交F_1全为不育的F_3家系中，进行兄妹交，育成了纯合不育系803AB(MsMsrfrf×MsMsRfrf)。 3．分析了“Shaan-GMS”的近等基因系220AB和对照F_1(6CA×220)不育株、可育株不同大小花蕾及雄蕊中同工酶和水溶性蛋白质(Prot)的电泳图谱。结果表明：3mm、4-5mm花及其雄蕊中酯酶(EST)、Prot条带数目减少，一些条带迁移率增大，表明功能物质的降解与不育发生有关。两种不育型花中过氧化氢酶(CAT)变化规律相似。220AB 4-5mm花雄蕊的α-淀粉酶(α-AMY)增加了5条新带，说明败育甘蓝型油菜新型核不育材料Shaan-GMS的遗传及核不育的分子机制研究 可能与能源物质的不足有关。4.用825条10碱基随机引物对“Shaan一GMS”的近等基因系22OAB和对照F，(6以 x 220)的可育集团及不育集团进行PCR扩增，其中632条引物共扩增出2043条 带，引物BAn02在22OAB的可育集团及不育集团间扩增出多态性条带 BAI 102，500，而在对照F，(6CA x 220)的可育集团及不育集团间未扩增出多态性 条带:引物BAI 102对220AB群体的30个单株进行PCR扩增，15株不育株全都 扩增出BAI 1 02.500条带，而巧株可育株未扩增出该条带，说明BAI 102.500条 带与Shaan-GMS的显性核不育基因Ms密切相关。5.以，’ Shaan一GMS”的近等基因系220AB为试材，用4对引物(Pl+PZ，P3+P4，PS+P6， Pl+P6)对可育集团(220B)与不育集团(220A)的基因组DNA进行PCR扩增。结 果表明，Pl+PZ的扩增产物为1123bp，P3+P4的扩增产物为1016bp，PS+P6的扩 增产物为571bp，Pl+P6扩增产物为2580bp。将引物PI+PZ，P3+P4，PS+P6的扩 增产物进行克隆、测序分析，得到22OAB中与己报道的甘蓝型油菜雄性不育基因 MSZBnap同源的核基因MSZBnap一DNA全长为2580bp，比MSZBn即基因增加了总长 为653bp的6个内含子。这6个内含子长度分别为236bp(+504一+739bp)、88bv (+844~+93lbp)、93bp(+1132~1224bp)、73bp(+1326~+1398bp)、79bp(+1763~ +184lbp)、84bp(+2334~+2417 bp)，其两端均存在典型的GT/AT双核昔酸结构， AT%平均含量为70.33%，变幅为66一76%.首次发现报道了甘蓝型油菜MSZBnap一DNA 全长序列及6个内含子序列，并在GeneBank上登陆，220B、220A中与MsZBnap 基因同源的核基因22OB.DNA、2加A.DNA的GeneBank登录号分别是丛鱼辽丝旦， AY288778。220B一DNA与220A--DNA序列间存在9处碱基差异，这9处碱基差异可 分为2种类型。第1类发生在内含子区，该类碱基变化虽不直接引起编码的氨基 酸序列变化，但可能影响该基因的表达;第2类碱基变化发生在氨基酸编码区， 引起了编码的氨基酸序列变化，特别是MSZBnaP一DNA中+1 62bp处的碱基突变 (220B一DNA中为T，220A一DNA中突变为A)引起220B一cDNA中编码Leu的密码子 TTG突变为220A一cDNA中的终止密码子TAG，使得220B一cDNA中编码含616个氨基 酸的蛋白质多肤的开放阅读框在22OA--oDNA中只编码30个氨基酸便终止，该功能 蛋白的丧失，可能是导致220A表现不育的主要原因。6.本研究表明:“Shaan一G璐”与上海农业科学院李树林等人的甘蓝型油菜显性核不 育系“6以”的恢保关系相同，但在同工酶和DNA分子水平上存在一定差异。 “Shaan一GMS”的发现拓宽了油菜遗传育种可利用的不育源，它在油菜亲本改良及 杂种优势利用等方面将有广阔的应用前景。
钟欢[5]2012年在《转P_(SAG12)-IPT基因小麦后代雄性不育材料TR1376A的研究》文中提出小麦雄性不育的研究对于杂种优势的利用具有重要意义，本研究以TR1376A不育系为材料，对该不育材料的育性遗传、花粉败育以及花粉显微镜结构进行研究，并采用了SSR和AFLP两种分子标记对转基因雄性不育基因进行定位，构建转P_(SAG12)-IPT基因小麦不育系育性基因的遗传连锁图谱，进一步探索小麦雄性不育的遗传机理。结果表明：1.用TR1376A不育株与9个正常可育品种杂交F1都分离出1/2的可育株和1/2的不育株，经卡方检验符合1：1的比例，表明其不育性受一对显性核不育基因控制，所有不育株都是杂合基因型。2.采用TTC和碘-碘化钾染色（IKI）两种染色方法检验花粉活性，同可育花粉相比，不育花粉染色较浅，且在同一放大倍数视野下，不育植株的产生的花粉数量明显少于可育植株。由此可知，不育植株同可育植株相比，花粉量较少且花粉大多数发育不良或者败育。3.采用1049对SSR引物对育性池进行初步筛选，其中10对引物在育性池间存在差异，它们分别是：Xbarc129、Xbarc232、Xbarc380、Xgdm98、Xcfd13、Xcfd29、Xcfd46、Xcfd76、Xcfd188、Xwmc28。后经含有170个单株的大群体对以上多态性引物进行验证，其中3对SSR引物多态性稳定，它们分别是： Xgdm98、Xcfd188和Xcdf76，该3对SSR引物均位于小麦6D染色体上。4.采用AFLP反应体系和程序，由BSA法建立的育性池筛选已合成的512对AFLP引物组合，经初步筛选，30对引物组合在育性池间存在差异，后经小群体和170个单株大群体检验后，其中3对引物组合存在较稳定的多态性，它们分别是：P-GCA/M-GAC、P-GTT/M-GTG、P-TGT/M-GGG，但引物组合P-GCA/M-GAC和P-TGT/M-GGG同目的基因之间的距离大于40cM，只有P-GTT/M-GTG引物组合同目的基因之间连锁紧密。5.用MapDraw V2.1绘制遗传连锁图谱，可知微卫星位点Xgdm98、Xcfd188和Xcdf76与目的基因之间的遗传距离分别为19.2cM、7.7cM、9.5cM，且分布在目的基因的两侧，AFLP标记位于目的基因和SSR标记之间，同目的基因之间的遗传距离为4.7cM。4个标记的发掘，为分离克隆小麦不育基因奠定了基础。
陈军方[6]2003年在《太谷核不育基因ms2的分子生物学研究》文中提出太谷核不育小麦是我国1972年发现的一份珍贵小麦材料，其独特之处主要表现在：其不育性受显性单基因控制，雄性不育彻底，至今未发现一例自交结实现象；雄性不育稳定，不受环境条件的影响；不育性只受显性基因ms2控制，不受遗传背景的影响。它是世界上发现的第一份小麦显性核不育材料，具有巨大的经济价值和理论研究价值。在此基础上育成的矮败小麦是具有矮秆基因标记的显性核不育材料，其显性不育基因ms2与显性矮秆基因Rht10紧密连锁，二者之间的连锁交换率不超过0.18％。本研究所用材料为以中国春为轮回亲本连续回交十二代的矮败中国春小麦近等基因系，该近等基因系的高杆可育及矮杆不育株除在育性、株高上存在差异外，其它遗传背景相同，是进行各项分子生物学研究的好材料。 利用拟南芥中已克隆的雄性核不育基因Ms2和水稻中假定雄性不育蛋白的保守区域，设计一对简并引物MSP，在太谷核不育小麦可育株及不育株花药中扩增出了一条134bp的片段，序列分析发现该片段在可育及不育花药cDNA间没有差异。该序列电子延伸得到一个长为1，604bp的小麦Contig，序列比较发现，该拼接Contig推测编码的氨基酸序列包含有一段由200个氨基酸组成的雄性不育保守区，与拟南芥核不育蛋白Ms2和水稻假定雄性不育蛋白同源性分别为88％和98％。与拟南芥雄性不育蛋白Ms2相同，推测的雄性不育保守区也含有一个微体结合信号序列：Gly-Arg-Ala。RT-PCR分析表明该拼接Contig只在小麦可育花药中表达，而在败育花药、叶片和根中不表达，说明该雄性不育同源基因属于花药发育特异基因，为太谷核不育基因ms2的一个下游基因。本研究表明基于同源序列的定位候选克隆策略与电子克隆技术相结合可大大加快基因克隆的速度。 本研究首先试图寻找与太谷核不育基因紧密连锁的分子标记，以矮败小麦的高杆可育及矮杆不育DNA为亲本，分别筛选了已定位在小麦4D染色体上的11对SSR引物和4个RFLP探针，另外还筛选了大麦、节节麦上的4个RFLP探针，结果这11对SSR引物和8个RFLP探针在可育及不育小麦DNA间均无差异。分别选取小麦4D染色体短臂上两个顶端区域内的4条EST序列设计4对PCR引物，在矮败小麦可育及不育基因组DNA中进行扩增，结果4对来自EST序列的PCR引物在矮败小麦中有较强的扩增带，但在可育及不育材料间均不表现多二衣 根据比较基因组的共线性原理，推断水稻第三染色体长臂上m:7-bcj区域与小麦4D染色体短臂上的msZ一Rht了O区域具有可能的共线性。其中水稻BAC克隆AC087797含有的赤霉酸反应迟钝基因伪，GAI与小麦4DS上的矮杆基因RhtIO高度同源，利用该BAC克隆中的22个假定基因设计22对PCR引物，在矮败小麦可育及不育基因组DNA中进行扩增，有扩增产物的16对引物在可育与不育基因组DNA间扩增条带均无差异。用可育及不育花药cDNA为探针与水稻22个基因做反向Northern杂交，表明水稻BAC克隆AC087797中的赤霉酸反应迟钝基因OsG月I在小麦花药中表达，推断小麦矮杆基因RhtIO在小麦花药中也表达。 在己有的SSR引物中，本研究未发现有与太谷核不育基因msZ连锁的标记，为了寻找与m对紧密连锁的SSR标记，本研究在从EST中开发新的SSR引物方面进行了尝试。小麦EST数量的迅速增加为开发新的SSR标记提供了宝贵的数据资源，从国际小麦族EST协作网(ITEC)上公布的1 0，380条EST序列中检索到444条含有SSR的EST序列，检出率为4.1%。其中含二核营酸重复单元和三核普酸重复单元的SSR一ESTs分别为34条(7.7%)和347条(78%)。利用这些小麦SSR一ESTs序列共设计135对cSSR引物，在矮败小麦近等基因系的高杆可育株和矮杆不育株基因组DNA间进行筛选，其中82对cSSR引物在小麦上有扩增产物，占所设计引物总数的61%，但这82对引物在两个亲本间均不表现差异。利用小麦一套缺体一四体系列，32对cSSR引物分别被定位到小麦除ZD、4B和4D外的18条染色体上，丰富了SSR引物来源。 为探讨太谷核不育小麦败育机制，本文利用。DNA一AFLP技术，以太谷核不育小麦减数分裂开始前的可育株及不育株花药mRNA为材料，对太谷核不育小麦败育发生过程中基因的差异表达进行了分析。结果表明，在花药减数分裂开始前，可育花药与不育花药中基因的表达存在很大差异。在所统计的144对引物组合扩增结果中，在gobp至622bp之间的扩增条带数共为2712条，平均每对引物了扩增出18.8条带纹。在所筛选的469对AFLP引物组合中合在可育株与不育株间表现多态，筛选出232条差异片段。共有193对引物组在反向Northem印迹鉴定的50条差异片段中共有30条为阳性克隆。对30条阳性克隆进行了序列测定和同源性比对分析，其中22条序列与GenBank中己知功能基因同源，17条序列在可育花药中特异表达或表达量高，5条序列在败育花药中特异表达或表达量高。24条序列与小麦EST同源，这些序列绝大多数来源于小麦减数分裂期花药的cDNA文库。其中1条可育花药特异表达序列与大麦参与成花的MADS一box保守结构域同源性高达94%，而该序列在败育花药中不表达。 总之，本研究从小麦EST中共开发新的EST一SSRS引物82对，其中32对定位到了小麦具体
矫永庆[7]2005年在《小麦太谷核不育基因ms2紧密连锁的分子标记开发》文中提出太谷核不育基因ms2是世界上在小麦中发现的第一个显性雄性核不育基因,在理论研究和育种实践上具有重大的价值,克隆ms2基因的意义十分重大。ms2基因被定位在小麦4D染色体的短臂上,在小麦中4DS染色体的多态性最低,分子标记的开发非常困难,因此开发与ms2紧密连锁或共分离的分子标记已成为图位克隆ms2基因的限速步骤。矮败小麦中,矮秆基因Rht10与ms2紧密连锁,交换率不超过0.18%。矮败—中国春小麦近等基因系是本实验室以中国春为轮回亲本,与矮败小麦连续回交12代所得的材料,理论上除了矮秆基因和ms2基因所在区域外,其它区域遗传背景完全相同。本研究主要在实验室已有工作的基础上,利用各种方法寻找与ms2紧密连锁的分子标记,为图位克隆ms2奠定基础。 BAC1J9是由位于Rht10基因内部的一个等位PCR标记筛选矮败小麦BAC文库所得到的。在BAC1J9上,CDS1约有15kb,距离矮秆基因约90kb。通过对这段序列的分析,共设计了10对引物,在中国春中进行扩增并对其产物进行测序。所得序列与BAC序列进行比对分析,结果发现其中一对引物扩增所得的序列出现3个SNPs。利用其中一个SNP引起的Alw Ⅰ酶切位点差异,本研究开发出一个CAPS标记,命名为MSCAPS-1。通过在矮败—中国春近等基因系后代分离群体及其重组体的鉴定,该标记与矮秆基因Rht10共分离,与ms2基因紧密连锁。 此外,根据水稻与小麦的共线性原理。本研究对小麦中已经定位的单拷贝ESTs进行了选择,共选择12条ESTs。这些被选择的ESTs与水稻BACAC087797及其附近BAC所含的基因具有同源关系。并且已经被定位在小麦4DS染色体上。通过与水稻同源基因的比对分析,共设计出56条保守引物。然后利用二倍体小麦D基因组材料和四倍体AB基因组材料,并结合测序峰图比较,开发出小麦D基因组特异性引物。用该特异性引物在矮败小麦和中国春小麦中进行扩增并测序,从而在材料之间实现了基因组的特异性比对。尽管在材料之间没有找到差异,无法开发出标记,但这却为在小麦中排除异源基因组的干扰。提供了一种可行的方法。
孙正娟[8]2011年在《太谷核不育小麦Ms2基因蛋白质的表达差异》文中进行了进一步梳理本试验以鲁麦15为背景的太谷核不育小麦近等基因系(鲁麦15,Ms2鲁麦15和Rht10+Ms2鲁麦15)不同时期的幼穗为材料,从蛋白质组学角度利用双向电泳技术和质谱技术对太谷核不育基因Ms2的差异表达蛋白进行了研究,得出了以下结果:1、经多次重复建立了适用于小麦幼穗蛋白的双向电泳体系。利用TCA-丙酮提取法提取了供试材料减数分裂期、单核期、二核期的全蛋白质组取得了较好的效果。用PH4-7的24cm线性预制干胶条对所提取的蛋白质进行等电聚焦后,用浓度为12%的聚丙烯酰胺凝胶电泳分离后得到了分离效果较好的电泳图谱。2、在PH4-7,分子量10-115KD的范围内,在减数分裂期得到约500个蛋白点,单核期、二核期得到600多个蛋白点。大多数等电点在PH4.5-7之间,分子量10-80KD之间居多。各个试验材料的幼穗之间蛋白质表达均存在差异,不同时期的差异蛋白有所不同,即不同时期表达的与育性相关的蛋白不同。3、选取差异蛋白点,进行胶内酶解后进行MALDI-TOF-MS进行肽指纹图谱分析。利用Mascot软件对SWISSPROT数据库搜索发现三个时期中共有47个差异蛋白质点得分较高,均在50以上。选取了得分值较低(低于50分)的30个差异蛋白点进行了高效液相色谱质谱(HPLC-MS/MS)鉴定,有8个蛋白点获得了较好的肽指纹图谱。4、鉴定出了与败育相关的蛋白:减数分裂时期鉴定出的弹性蛋白酶抑制剂和50S核糖体蛋白L6,单核期鉴定出的含TPR重复的硫氧还原蛋白TTL1,核酮糖1,5二磷酸羧化酶大亚基和ATP合成酶前体;以及二核期鉴定出的磷酸激酶,醌还原酶2和J结构域蛋白是与育性相关的蛋白。另外,还有一些蛋白可能与育性有关,减数分裂期的查尔酮异构酶,细胞周期蛋白依赖性酶抑制因子1;单核期的F-box蛋白、UDP-葡萄糖4差向异构酶、GTP结合蛋白yptV2;二核期的减数分裂重组蛋白SPO11-2、S-腺苷甲硫氨酸合成酶、ras基因相关蛋白Rab7。5、对鉴定出的蛋白功能进行分析发现,能量代谢紊乱导致代谢供能不足,信号转导受阻导致细胞抗性减弱,活性氧积累导致细胞中毒,细胞凋亡导致花药发育异常及花粉败育等生理现象很可能导致不育的发生。这些差异蛋白很可能直接或间接地参与了供试材料育性正常发育与败育的某些关键途径。与糖类代谢有关的蛋白,与ABA的合成及分解代谢有关的蛋白可能直接或间接减缓了幼穗的生长发育。
王艳[9]2015年在《太谷核不育小麦花药及花粉发育过程的细胞形态学研究》文中研究说明小麦(Triticum aesitivum L.)是重要的禾本科作物,在我国粮食生产中发挥着举足轻重的作用。雄性不育在植物界普遍存在,利用雄性不育实现杂种优势是作物产量提高的重要基础。因此,开展小麦雄性不育的理论研究对粮食生产具有重要的意义。小麦为自花授粉作物,在配制杂交种子的过程中,利用雄性不育系作母本进行杂交、获得杂交种,既省去人工去雄过程,又能降低成本,还能提高种子纯度。本研究针对小麦雄蕊发育,探索了太谷核不育小麦雄性不育的发展进程及细胞形态学特点;另外观察了大麦(Hordeum vulgare L.)雄性不育特点,并比较了它们与太谷核不育小麦的异同点。主要研究进展如下:(1)比较太谷核不育小麦后代中可育与败育的单株发现,两者的雌蕊发育无明显差异,但花药发育差异显著。在减数分裂前,可育和败育花药之间无明显差异;四分体后期至小孢子形成期间,败育株的花药几乎不再伸长,但可育株的花药继续发育。至雌蕊成熟呈现柱头散开状态,可育株的花药长度约3.5 mm,但败育株的花药只有1.3 mm;败育花药呈小箭头状、灰白色、不开裂,属于无花粉类型。(2)明确了小麦花药发育时期与叶环距(旗叶与倒二叶叶耳之间的距离)的对应关系。叶环距小于-3cm时,穗中部第一朵小花的花药处于造孢细胞时期;叶环距介于-3至-0.5cm时,处于花粉母细胞时期;叶环距为-0.5至2cm时,为减数分裂时期;叶环距为2至3 cm时,为四分体时期;叶环距为3至8cm时,为单核小孢子时期;叶环距为8至13cm时,为二核花粉粒时期。在小孢子形成之前,不同材料之间的叶环距标准相对一致,但小孢子形成之后,不同材料的花药发育时期与叶环距的对应关系降低。另外,幼穗长度及花药长度来也能用来判断花药发育时期。在叶环距为3cm(减数分裂时期),比较了“鲁麦15Ms2”矮败植株中不同穗位花药的发育时期,中部小穗发育早于基部和顶部小穗,同一小穗上不同小花的发育时期差别也很大。(3)对比了可育与败育花药在发育过程中花药壁及小孢子的细胞学变化,以及不同遗传背景对太谷核不育性状的影响。“小偃6号Ms2”败育单株的减数分裂过程异常,几乎看不到小孢子发生,“鲁麦15Ms2”矮败植株的减数分裂过程异常,能形成早期小孢子,但随后解体。(4)大麦雄性核不育类似太谷核不育表型,也存在其它败育类型和半不育现象。
姜辉[10]2009年在《太谷核不育小麦Ms2改良群体的遗传多样性分析及Ms2基因分子标记的筛选》文中指出本研究以由含有Glu-A12*、Glu-D1x5+y10和Glu-B1x14+B1y15等HMW-GS的优质亲本和高产抗病亲本分别与Ta1小麦杂交构建而成的优质轮回选择群体为材料,用A-PAGE对改良群体亲本及其不同轮回世代C6,C7,C8部分籽粒醇溶蛋白进行分析,旨在研究不同轮回世代的遗传多样性及其差异,为Ms2群体的组建、评价和改良提供科学依据;同时为了提高后代不育株的筛选效率,用SRAP分子标记,以鲁麦15、鲁麦15(Ms2)和鲁麦15(Ms2+Rht10)为材料筛选与Ms2基因共分离的分子标记。主要研究结果如下:1.轮回选择中的自由重组可以产生一些新的基因位点,但是也有部分基因位点丢失,多态性随世代的增加而逐渐降低。亲本和改良群体的醇溶蛋白带型统计发现,亲本及改良群体共鉴定出63种带型,亲本包括46种,每个亲本所含的带型数在18-30之间,平均为23种;改良群体中的遗传类型多,个体所含的带型数在15-32之间,平均也为23种,C6～C8产生了24种多态带型和11种特异带型,远高于亲本的7种和4种;对于不同轮回世代,带型的表现有一定差异,三个世代的多态带和特异带种类依次为:C6(17种)>C7(10种)>C8(8种)和C6(5种)>C7(2种)>C8(0种),呈下降态势;对于四个不同的分区,ω和γ区的多态性下降尤为明显。2.群体改良可以在一定程度上增加群体的遗传异质性,但群体的遗传基础逐渐狭窄。亲本及改良群体的遗传距离分析表明,C6中个体间的最大遗传距离和最小遗传距离分别为0.6585和0.0385,均大于亲本个体间的最大遗传距离和最小遗传距离为0.5349和0.0213;遗传距离的分布也因轮回世代的不同而异,最大遗传距离,最小遗传距离和平均遗传距离均呈下降趋势,C6～C8的平均遗传距离分别为0.2687、0.2652和0.1987,C8较C7降低了0.0665,差异极显著(T=37.9718,P<0.01)。3.聚类分析和主坐标分析显示,随世代的增加,群体的遗传异质性下降。C6在遗传相似系数为0.72时可聚为两类,涵盖的基因型分别为45、31,类内的平均遗传相似系数为0.782和0.772;C7在遗传相似系数为0.75时也可聚为两类,分别包涵57和17个个体,两类的0.797和0.846,其比例有别可能与选择压力的大小有关,C8则在平均遗传相似系数分0.78时聚为一类,有82个基因型。4.亲本和改良群体中的1BL/1RS易位系比例不断降低。亲本中有4个1BL/1RS易位系:D9401、鲁麦14、鲁麦15和小偃6号,C6世代中包涵6个1BL/1RS易位系:L610、L641、L659、L664、L666、L680,C7世代中包涵3个1BL/1RS易位系:L720、L735、L782,C8世代中也检测到3个1BL/1RS易位系,分别为L820、L833、L879。5. Ms2基因可能具有特异的结构,需要用新的方法来筛选其分子标记。用837个SRAP引物组合对鲁麦15、鲁麦15(Ms2)和鲁麦15(Ms2+Rht10)近等基因系分析发现,25个组合在近等基因系间表现出差异,但是经过验证,以上差异均不与Ms2表现共分离。以上说明,利用Ms2进行群体改良有利于创制变异类型,在一定程度上可以丰富群体的遗传基础,但如果围绕某一育种目标进行多个轮回的选择,将会因轮回世代的增加而降低遗传多样性,遗传基础变得狭窄。因此,在Ms2群体改良中通过对改良群体遗传多样性的评价,可以把握群体内基因的变化,随时向群体注入目的基因,不断丰富群体的遗传基础,从而能更准确的把握育种方向,保持Ms2群体育种的高效持久性;应该采用新的方法或者思路来筛选Ms2基因的分子标记,以便于尽早的鉴定出优良不育株,同时也为克隆Ms2基因奠定基础。
参考文献：
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[4]. 甘蓝型油菜（Brassica napus）新型核不育材料Shaan-GMS的遗传及核不育的分子机制研究[D]. 胡胜武. 西北农林科技大学. 2003
[5]. 转P_(SAG12)-IPT基因小麦后代雄性不育材料TR1376A的研究[D]. 钟欢. 西北农林科技大学. 2012
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[7]. 小麦太谷核不育基因ms2紧密连锁的分子标记开发[D]. 矫永庆. 中国农业科学院. 2005
[8]. 太谷核不育小麦Ms2基因蛋白质的表达差异[D]. 孙正娟. 山东农业大学. 2011
[9]. 太谷核不育小麦花药及花粉发育过程的细胞形态学研究[D]. 王艳. 山东农业大学. 2015
[10]. 太谷核不育小麦Ms2改良群体的遗传多样性分析及Ms2基因分子标记的筛选[D]. 姜辉. 山东农业大学. 2009