【摘 要】
：
玉米作为利用杂种优势最早的作物之一,也是最早利用不育化制种的作物。玉米细胞质雄性不育（cytoplasmic male sterility,CMS）作为杂种优势利用的重要工具以及核质互作研究的理想材料,长期以来受到遗传学家和育种学家的广泛关注。玉米CMS-T和CMS-S型不育系在感病、育性相对不稳定等方面的缺点而限制了它们在生产上的应用。因此,研究玉米C型胞质败育与育性恢复机制具有十分重要的理论和
论文部分内容阅读
玉米作为利用杂种优势最早的作物之一,也是最早利用不育化制种的作物。玉米细胞质雄性不育（cytoplasmic male sterility,CMS）作为杂种优势利用的重要工具以及核质互作研究的理想材料,长期以来受到遗传学家和育种学家的广泛关注。玉米CMS-T和CMS-S型不育系在感病、育性相对不稳定等方面的缺点而限制了它们在生产上的应用。因此,研究玉米C型胞质败育与育性恢复机制具有十分重要的理论和实践意义。1991年,Dewey等人对玉米CMS-C的研究发现,在CMS-C线粒体基因组中存在两个拷贝的atp9基因:正常的atp9以及嵌合的atp9即atp9-c基因;cox2基因也有两个拷贝:正常的cox2与嵌合的cox2即cox2-c基因;而atp6在CMS-C胞质中只存在1个拷贝,即嵌合的atp6-c。本课题组前期通过PCR（35循环）扩增,却在玉米CMS-C不育系mt DNA中检测到了atp6基因的扩增产物。这与1991年Dewey等人的研究报道不完全符合。本试验拟采用绝对荧光定量与微滴数字PCR的方法对以上研究结果进行进一步的分析及验证。现将本试验主要研究结果归纳如下:1.分别采用20、25、30、35循环数对CMS-C不育系及保持系中atp6基因进行PCR扩增,当循环数少于30个循环时,具有正常细胞质的保持系及具有CMS—C胞质的不育系中均未检测到atp6的扩增产物。当循环数为30时,在不育系中未扩增出atp6基因,而在含有正常细胞质的保持系中却能够检测到atp6的扩增产物。但当循环数提高到35时,在所有供试不育系中均能扩增出atp6基因的目的片段,由此推测atp6基因可能是以亚化学计量的形式存在于CMS-C胞质材料中。而后采用绝对荧光定量以及微滴数字PCR等技术,在CMS-C胞质材料中均检测到了atp6基因,同时对atp6基因进行克隆测序,结果也显示N、C胞质中的atp6基因一致性较高,因此我们认为atp6基因是以亚化学计量的形式存在于CMS-C胞质材料中。2.我们通过对不育系、保持系中的atp6-c基因进行绝对荧光定量,结果显示在供试保持系中均检测到了atp6-c基因,并且相比于C胞质中atp6-c基因的拷贝数,保持系中检测到atp6-c的拷贝数均较低。同时本研究还采用微滴数字PCR技术对48-2和C48-2、黄早四和C黄早四中atp6-c基因检测,结果显示在48-2和C48-2中atp6-c基因在单细胞中的拷贝数分别为2.96、16.38,在黄早四和C黄早四中atp6-c基因在单细胞中的拷贝数分别为1.90、11.51,可见在正常可育系中虽然含有atp6-c基因,但拷贝数远低于不育系,由此推测atp6-c基因以亚化学计量形式存在于N胞质材料中。3.对课题组自选的多个CMS-C胞质不育材料中atp6、atp9-c、cox2-c以及atp6-c基因进行扩增测序,分析发现这些基因序列在自选CMS-C胞质不育材料与C黄早四中一致性较高（＞98%）。课题组自选CMS-C胞质不育材料来源多样,包括太空诱变、远缘杂交、组织培养突变,虽然这些CMS-C细胞质来源有所不同,但在均能扩增出CMS-C胞质特异基因,由此我们推测atp6、atp9-c、cox2-c以及atp6基因可能原本就以亚化学计量的形式存在于自选的CMS-C基础材料中,当处于逆境或材料内在因素发生变化时,这些亚化学计量基因就会发生转换,材料的细胞质类型也发生转换。基于CMS-C胞质中存在atp6亚化学计量基因,N胞质材料中存在atp6-c亚化学计量基因,以及不同来源的CMS-C胞质材料都能产生CMS-C特异基因这两个论据,我们推测在玉米CMS-C与N胞质中可能发生了亚化学计量转换,而atp6、atp6-c、atp9-c、cox2-c则为亚化学计量转换的结果。4.采用C黄早四与C48-2的不育系、保持系及育性恢复F1与育性保持F1花粉母细胞时期及单核期的花药c DNA为模板,对atp6及atp6-c基因进行相对荧光定量。试验表明atp6基因只在保持系中表达,在不育系、育性恢复F1及育性保持F1中并不表达。而atp6-c基因在保持系中不表达,在不育系及育性恢复F1及育性保持F1中表达。说明亚化学计量基因在花粉母细胞及单核时期中并不表达,但并不排除两个亚化学计量基因在小孢子发育其他时期的表达,这一问题还有待进一步探究。
其他文献
玉米是重要的粮食作物,它在饲料加工及其他工业原料加工方面占有越来越大的比重。因此,玉米的品质直接关系到人类和牲畜的营养健康。玉米籽粒的颜色多种多样且变化复杂,类胡萝卜素是影响玉米籽粒颜色的物质之一。玉米籽粒中含有丰富的类胡萝卜素,如玉米黄素、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、隐黄素、叶黄素等,均是人体所必需的营养元素。所以,鉴定并解析玉米籽粒颜色突变体,发掘类胡萝卜素生物合成途径的关键基因及辅助因子,研
黑米和红米是最常见也是研究得较多的有色米,黑米富含花色素,红米含有丰富的原花色素。大量研究表明有色米除了含有丰富的花色素以外,还富含微量元素,维生素等,具有很强的生理功能活性,如抗氧化,抗衰老,抗癌等。因而成为重要的天然保健食品而被大量的研究。本文结合转录组,代谢产物和生理学功能,对三种不同颜色的水稻进行了研究,旨在寻找调控类黄酮生物合成的遗传因子和具有更强生理功能活性的类黄酮类成分。结合生理功能
钙调磷酸酶B类蛋白（Calcineurin B-Like protein,CBL）是一类Ca2+感受器,在细胞信号转导过程中发挥着关键作用。CBL与其靶蛋白CIPK结合形成复合体,参与形成复杂的信号转导通路网络。烟草是一种重要的经济作物,研究烟草Nt CBL基因响应非生物逆境胁迫的分子机制具有重要意义。试验通过CBLs的基因克隆及功能分析,获得的主要结果如下:（1）采用同源克隆,通过RT-PCR扩
phasiRNA（phased,secondary,small interfering RNA）是一类特殊的非编码小RNA,研究发现它在植物细胞核雄性不育中具有重要作用。然而,其在细胞质雄性不育中的有关研究还未见报道。本研究对玉米C型不育系C48-2与保持系48-2花粉母细胞时期（Pollen mother cell,PMC）及小孢子单核期（Uninucleate microspore,UM）的花
玉米（Zea mays L.）是重要的粮食作物,在粮用、饲用、能源等各方面都有重要的作用,玉米产量的提高始终是育种家关心的问题。玉米是C4植物,具有更为高效的光合作用,叶绿体作为光合作用的场所,对其发育、合成及代谢通路中的关键基因进行克隆、鉴定和功能解析,同时对光合作用途径中的关键基因进行应用研究,对改良和提高作物的光合作用效率有重要的意义。我们前期利用EMS突变体构建、表型鉴定、遗传分析及图位克
滇杨（Populus yunnanensis）是我国乡土杨柳科树种,具有速生、抗逆境等优良特性。同时,杨树也是典型的雌雄异株植物,前期研究表明,不同性别的杨树对环境胁迫的响应存在明显的差异,性别间对养分和水分的竞争存在不同的能力。但是,目前对不同性别间有关光照的竞争研究十分缺乏,不利于认识野外郁闭条件下杨树幼苗的天然更新及性别比例变化。因此,本研究以滇杨雌雄幼苗为实验对象,采用盆栽控制试验,在10
为解决国内种苗资源短缺问题,经过3年的攻关研究,已成功建立了蓝花丹组织培养无菌快繁体系。但在进一步的工厂化育苗关键技术研究中,不定根形成和发育出现不稳定现象,具体表现为不同激素条件下生根的速度和类型均有很大差异,且在连续培养后生根和发育效果参差不齐。生根是该组培快繁体系的关键环节,植物生长调节物质不仅常用于改善组织培养的条件,还可增强生根能力。本研究首先在茎段外植体不定根的形成过程中,结合表观变化
玉米叶片作为源,是产量形成的物质基础,其光合作用对干物质的积累及产量有非常重要的影响。玉米叶发育受一系列基因的调控,任何一个发生突变都可能会导致叶片形态或叶片组分、含量发生变化。叶型突变是育种家追求“理想株型”的宝贵材料,因而,克隆与玉米叶型发育有关的基因,并对其功能进行解析,具有重大的理论意义和应用价值。玉米EMS（甲基磺酸乙酯）突变体库是进行玉米功能基因组学研究的“宝库”。本课题组利用EMS诱
蓝花丹是一种集观赏和药用价值的园林造景新材料。自非洲引种我国四川栽培,观察到当年生枝条开花,且花期长,耐修剪,萌蘖能力强。修剪可调节植株营养分配改变碳氮营养分配,对植物营养和生殖生长起到关键作用。为探究不同程度修剪对蓝花丹生长、营养分配、源库关系影响,本研究以五年生植株材料,设计四种（不短截、短截1/5、短截2/5、短截3/5）不同强度的修剪方式,结合田间抽样统计分析,综合比较了不同短截强度下蓝花
薏苡（Coix Lacryma-jobi L.）是一种重要的药用作物,与玉米、小麦等同属禾本科。我国主要投入使用的薏苡大都为栽培品种,而与传统栽培薏苡相比,野生薏苡具有饲用品质优良、抗逆性突出、生物量大等优点,是一种重要的禾草种质资源。本课题组利用野生薏苡选育出的饲用薏苡品种大黑山薏苡已在我国西南地区得到较大面积推广。然而,饲用薏苡种子发芽慢,休眠期较长的问题,限制了其在生产中的更广泛应用。因而鉴