收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

水稻红莲型细胞质雄性不育与育性恢复的分子机理

李绍清  
【摘要】:保持粮食产量的稳步提高以满足日益增长的人口需要是国民经济持续健康发展的保证。水稻是我国最主要的粮食作物,在水稻生产中,杂交水稻比常规稻增产约20%,扩大水稻杂交优势的利用对于我国将来的粮食供给保障举足轻重。当前水稻杂交优势利用的基础是细胞质雄性不育系统,探讨水稻细胞质雄性不育和育性恢复的分子机理对于我们进一步开展杂交优势利用具有重要意义。为此,我们以红莲型水稻为材料,对水稻细胞质雄性不育和育性恢复的遗传及其分子机理进行了探讨,获得如下研究结果: 1.为了探讨红莲型水稻细胞质雄性不育的发育机理,我们以粤泰A、B为材料,分析了小孢子败育与细胞凋亡的关系。TUNEL检测发现当小孢子母细胞发育到减数分裂期,粤泰A中的小孢子母细胞发出强烈的绿色荧光信号,而粤泰B则为红色,表明粤泰A小孢子母细胞核DNA发生了断裂。而且粤泰A自四分体时期开始出现DNA的片段化,单核早期则可见有明显的DNA ladder;而粤泰B中则没有观察到类似现象。表明红莲型水稻小孢子的发育过程是一个典型的细胞程序性死亡过程。 在小孢子发育过程中,线粒体膜透势在四分体时期的变化最明显,彼此间达到了极显著水平差异;表明小孢子线粒体内膜透势的变化与小孢子核DNA断裂具有良好的对应关系。在此过程中,粤泰B线粒体中ROS含量保持相对稳定,一直维持在较低水平;而粤泰A的ROS含量从减数分裂期开始逐渐上升,至单核早期最高达到粤泰B的4.5倍;表明在红莲型水稻不育系小孢子的发育早期,氧自由基的增生异常活跃。抗氧化系统酶活性分析表明,在小孢子发育进程中,线粒体内SOD、APX、CAT的活性都受到了氧自由基的调控,表现出下调的趋势,其变化主要出现在减数分裂期以后。这些结果表明红莲型水稻小孢子发 育过程中的细胞程序性死亡与线粒体中的氧化胁迫密切相关。 2.为了探讨红莲型细胞质在野生稻中的分布一与起源,以红莲型细 胞质雄性不育札!关华囚ol刀厂夕作为分子标记,以粤泰A、B作对照, 根据01:/717夕序列设训‘引物,采用PCR扩增对42份AA基因组野生稻 进行了筛选。发现wll、wls、wZo、wZI、w29和w34、w42和w46等 8份野生稻的妇“增带型与粤态A完全一致,而其它野生稻和粤态B一 样为空柱一}。Sotlthcl’n blot分析表明这些野生稻线粒体其因组中含有 o刁了-I7夕同沥}片段,说明这8份野生稻拥有oI刀了7夕基因。这8份野生稻 分布在4个野生稻种中。序列分析表明,除w42和w46与粤态A完全 相同外,在其它6份野生稻中发现了13个核二价酸变异位点,其中9个 变异导致氨纂酸组成发生改变。从中随机选择5份含红莲型细胞质的 野生稻作母木与保持系粤泰B进行杂交,其F:代的育性或不一育或部分 可育。进一步回交,可育F:衍生的BC:FI发生育性分离,分离比符合 l:l。不育株败育花粉粒绝大部分呈圆形,圆败比例随回交1过代的增加 而上刀·;在12一Kl溶液中着浅色或不着色,说明这些野生稻含有典型的 全_{_莲型细胞质。线粒体从囚红_}玄产i构分析表明,野二匕稻与粤态B杂交和 回交过程中,线粒体基因织.‘一!,的部分墓因发斗几了重组,重111.过程主要 发生在回交第·代(BC;);也即野生稻当代、F、的带型基木一致,而 BCIF卜BCZI:l的带型荃木一致。在所分析的8个探针中,只有。lP夕、 eox3不lj,,c,办的·{}护型没有变化,「rlJ‘,州、alj7‘、cob、coxj不!1 nadj的带 型发生了改变。 3.选择9311、密阳23和培C3ll三个红莲型恢复系,对它们所含 的红莲J怜恢复华1引位点关系进行了比较分析。遗子专和等位性分析表明 它们都只含有一对显性恢复荃因,三恢复系中恢复基因彼此间互不等 位。培C3 11与密阳23丘。」f内遗传交换率为7.29;在密阳23不!」9311}、、」 的遗传交换率为11.43:而()311不1一!培C31】问的遗传交换率为2().37。 对培C31】·「一扫的恢复摧因位点与SSR分子标记之间的连锁关系分析发 现,引物RM6704一!只在不育群体l一卜有一个交换株,与恢艾基因的遗传 距离为2.OeM;,〕1物I之M6704一2、RM5629、RM171所检测到的交换株 分别为2株、3株、4株,遗传距离依次为4.IcM、6.IcM和8,ZcM; 根据恢复位点一与SSR分子标记问的遗传距离以及交换单株的不1司,将 恢复基因位点定位于染色体长臂,位于RM6704一l和RM6704一2卜游。 4.以野败型不育系珍汕97A和红莲型不育系粤泰A作母本分别 与野生稻测恢,探讨野生稻中恢复基因的分布。试验发现,在35份野 生稻中,有22份检测到恢莲型恢复葵因;而在测恢的31个野z!:.稻生 态型中有16份检测到野败型恢复基因,红莲型恢复基因的分布频率高 于野败型。对比红莲和野败的可恢复性,发现恢复基因的分布具有如 下特点:(l)除a/(; ngi“aojllicll“没有测恢外,其它6个种均有恢复基 因分布,但绝大部分集“一},在().,·砚肠,o即n不l}0.nivara两个种。(2)0. ruf加ogon和0 niva阳大部分可同时恢复两利,不育类型,但个别的例外。 (3)同一生态型中的恢复基因对两种不育细胞质类型的可恢复强度也 不一致,强恢复源主要存在于野生稻0.oivara中,而口.r咖090。’4一” 含强恢复基因的生态型较少。遗传分析表明,


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;导读[J];作物杂志;2011年04期
2 闫影;王春连;刘丕庆;赵开军;;野生稻抗病虫基因的挖掘和利用[J];作物杂志;2011年04期
3 吕玉华;陆普媛;李虎;张晓东;韦清源;周瑞阳;关和新;;禾谷类作物编码与雄性不育相关线粒体蛋白核基因筛选策略[J];南方农业学报;2011年08期
4 张扬勇;方智远;王庆彪;刘玉梅;杨丽梅;庄木;孙培田;;两种甘蓝Ogura细胞质雄性不育源的分子鉴别[J];中国农业科学;2011年14期
5 ;第二届国家农作物品种审定委员会第四次会议审定通过品种(四)[J];种子世界;2011年08期
6 ;最新PNAS研究证实水稻起源于中国[J];中学生物教学;2011年06期
7 ;玉米雄性不育制种值得一试[J];北京农业;2011年23期
8 李亚鑫;盛英;张改生;宋瑜龙;王亮明;张龙雨;王书平;李莉;;杀雄剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育系交替氧化酶基因(AOX1)的表达分析[J];麦类作物学报;2011年05期
9 ;第二届国家农作物品种审定委员会第四次会议审定通过的品种介绍(Ⅷ)——油菜(3)[J];种子科技;2011年08期
10 朱红艳;;玉米细胞质雄性不育(CMS)制种技术[J];种子世界;2011年08期
11 刘化;王辉;;稻谷的生产和加工技术[J];粮食与饲料工业;2011年05期
12 朱家成;张书芬;文雁成;王建平;赵磊;曹金华;;高含油量油菜新品种杂双5号的选育[J];河南农业科学;2011年06期
13 ;科技文摘[J];中国园艺文摘;2011年05期
14 ;科学出版社生物分社新书推介[J];作物学报;2011年08期
15 杨绍华;杨玲;李建君;单提波;;水稻落粒性的研究进展[J];天津农业科学;2011年03期
16 李晏军;;从“水稻杂交”到“杂交水稻”——对中国水稻杂交育种前期探索的反思[J];农业考古;2011年04期
17 崔彬彬;朱维红;张妍;蓝岚;;植物线粒体遗传的研究进展[J];河北林果研究;2011年02期
18 黎冬华;王林海;张艳欣;吕海霞;张晓燕;刘佳;张秀荣;;芝麻高纯度线粒体DNA提取技术研究[J];华北农学报;2011年03期
19 孙晓敏;李英;李艳明;习广清;谌国鹏;邓根生;;我国油菜育种研究技术和品质育种研究进展[J];安徽农学通报(上半月刊);2011年03期
20 李晏军;;解读杂交水稻技术发明的内在逻辑[J];产业与科技论坛;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 宋兆建;陈冬玲;何玉池;蔡得田;;以栽培稻/野生稻杂种为例,试论整体基因组转移与多倍体化结合创新植物保护与育种新途径[A];中国的遗传学研究——遗传学进步推动中国西部经济与社会发展——2011年中国遗传学会大会论文摘要汇编[C];2011年
2 章禄标;王英;柴路;徐建龙;潘学彪;黎志康;;长雄蕊野生稻导入栽培稻诱发配子选择效应的初步研究[A];中国作物学会50周年庆祝会暨2011年学术年会论文集[C];2011年
3 罗荡平;刘振兰;徐红;吴豪;郭晶心;张群宇;叶珊;纪宠辉;吴鸿;刘耀光;;水稻细胞质雄性不育的分子机理——核质互作不育的分子证据[A];中国遗传学会植物遗传和基因组学专业委员会2009年学术研讨会论文摘要汇编[C];2009年
4 陶大云;胡凤益;杨友琼;;长雄野生稻繁殖特性的研究利用[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
5 黄威;汪莉;易平;谭学林;张雪梅;张再君;李阳生;朱英国;;细胞质雄性不育水稻线粒体基因组的RFLP分析[A];湖北省遗传学会第七次代表大会暨学术讨论会论文摘要集[C];2004年
6 杨景华;张明方;;线粒体定位表达orf220基因介导的线粒体反向调控细胞质雄性不育发生的机制[A];中国园艺学会十届二次理事会暨学术研讨会论文摘要集[C];2007年
7 吴绮;李刚;刘虹;刘学群;段峰森;刘如亮;马西祥;覃瑞;;利用稻属A、C基因组gDNA和COt-1 DNA对两个异源四倍体野生稻的比较分析[A];基因开启未来:新时代的遗传学与科技进步——湖北省遗传学会第八次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编[C];2009年
8 吴绮;李刚;刘虹;刘学群;段峰森;刘如亮;马西祥;覃瑞;;利用稻属A、C基因组gDNA和C0t-1 DNA对两个异源四倍体野生稻的比较分析[A];基因开启未来:新时代的遗传学与科技进步——湖北省遗传学会第八次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编[C];2009年
9 何光存;;野生稻遗传基础研究和重要基因的发掘鉴定[A];湖北省遗传学会第七次代表大会暨学术讨论会论文摘要集[C];2004年
10 易平;桂文君;汪莉;朱英国;;红莲型水稻细胞质雄性不育线粒体相关基因转录本的末端分析[A];中国的遗传学研究——中国遗传学会第七次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李绍清;水稻红莲型细胞质雄性不育与育性恢复的分子机理[D];武汉大学;2004年
2 袁美;甘蓝型油菜生态型细胞质雄性不育两用系温度调控机理的初步研究[D];华中农业大学;2002年
3 何长征;辣椒细胞质雄性不育的细胞学及生理机理研究[D];湖南农业大学;2004年
4 赵丽梅;大豆细胞质雄性不育的遗传和分子基础研究[D];东北师范大学;2005年
5 杨景华;茎用芥菜细胞质雄性不育相关基因的克隆及机制研究[D];浙江大学;2006年
6 李亚宁;粳稻全基因组物理图谱及非洲野生稻BIBAC/TAC文库的构建[D];河北农业大学;2004年
7 杨路明;棉花细胞质雄性不育恢复基因的图位克隆及PPR基因家族的分析[D];南京农业大学;2009年
8 张艳;甘蓝细胞质雄性不育性对核背景的响应研究[D];西南大学;2010年
9 余舜武;荧光原位杂交和分子标记在水稻和小麦种质资源研究中的应用[D];华中农业大学;2002年
10 吴成军;云南野生稻资源的保护生物学与遗传性状研究[D];复旦大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄福龙;大豆(Glycine max)细胞质雄性不育系线粒体基因组的RAPD分析[D];东北师范大学;2007年
2 林宝刚;甘蓝型油菜细胞质雄性不育系Pol、Shan2A、Ogu和Gli的比较研究[D];浙江大学;2005年
3 张少丽;大白菜温度敏感细胞质雄性不育系同工酶分析[D];西北农林科技大学;2005年
4 张彩霞;六倍体小黑麦T型细胞质雄性不育体系的研究[D];西北农林科技大学;2005年
5 马继鹏;辣椒细胞质雄性不育相关基因的克隆及表达研究[D];西北农林科技大学;2007年
6 吴丽丽;大豆线粒体细胞色素氧化酶基因分离及序列分析[D];东北农业大学;2007年
7 闫其涛;水稻线粒体乙醛脱氢酶在转基因烟草中的研究[D];上海师范大学;2005年
8 曾秀存;甘蓝型油菜新型不育系mtDNA的RAPD分析[D];甘肃农业大学;2005年
9 燕妮;几个油菜不育胞质的mtDNA的SSR分析[D];甘肃农业大学;2007年
10 唐群;小麦线粒体及其mtDNA转移初试[D];西北农林科技大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 陈云芬;“长雄野生稻地下茎基因克隆和功能验证”项目启动[N];云南日报;2009年
2 记者 梁宇广;梧州万年野生稻,生命超强虫病不侵[N];新华每日电讯;2009年
3 记者 郑劲松;院士呼吁抢救野生稻[N];中国环境报;2004年
4 ;我们不能失去野生稻[N];农民日报;2000年
5 王勇;野生稻[N];农民日报;2001年
6 记者 马晓刚;西双版纳野生稻收集保护示范点获好评[N];农民日报;2010年
7 辛华;广东发现罕见野生稻[N];农民日报;2001年
8 ;我国自主完成首个野生稻全基因组框架图谱[N];中国食品报;2010年
9 马波;世界首个野生稻全基因组框架图谱完成[N];粮油市场报;2010年
10 林叶;云南省设立国内首个野生稻保护示范区[N];中国经济导报;2005年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978