水稻红莲型不育系花药败育过程中线粒体亚显微结构的观察及ORFH79蛋白的亚细胞定位

为了了解水稻红莲型细胞质雄性不育系小孢子发育过程中线粒体的结构特征以及水稻红莲型细胞质不育系基因orfh79蛋白的亚细胞的定位,利用透射电镜分别观察了红莲型性不育系水稻小孢子发育过程中花粉母细胞,四分体和单核期三个发育时期花药线粒体的超微结构的变化,并结合胶体免疫     

水稻雄性不育与杂种优势的利用

研究植物雄性不育尤其是农作物的雄性不育不仅有助于了解小孢子发育的生物学机理,还可以直接服务于农业生产实践.本文从模式作物水稻的角度综述了雄性不育的类型及其特征,包括细胞核不育、细胞质不育两大类型,并探讨了其形成的机理,总结了细胞质不育中育性恢复的研究进展.     

水稻雄性不育系和保持系花粉发育的透射及扫描电子显微镜研究

本工作对水稻雄性不育系及其保持系的小孢子发育,应用透射和扫描电子显微镜进行了研究,得到如下的结果:1.水稻不育系和保持系在小孢子后期,开始时亚显微结构没有明显的区别,都具有明显的内外两层花粉壁,内有浓密的细胞质,可见到数量较多的线粒体,以及质体、高尔基体、溶酶体等细胞器;内质网较发达,大量分散的核糖体,并有丰富的各种形状的膜状结构,和明显而完整的核结构。2.随着小孢子的进一步发育,保持系的花粉,继续充实,积累淀粉,而不育系就逐步有明显的区别,开始败育。其特征:溶酶体明显减少,线粒体的嵴及各种膜状结构、内质网等模糊不清,数量也逐渐减少,核糖体凝聚,核膜消失,染色质也凝集成块,随后细胞质、核物质稀薄,结构破坏,最后只留下一些碎片或残迹,成为只具有花粉壁的空壳不育花粉。3.在扫描电镜下观察,保持系花粉呈球形或近椭圆形,外壁有极细突起的花纹,萌发孔突起成缘部,孔口明显;而不育系花粉外壁花纹虽无明显变化,但外壁内陷严重,整个花粉呈三角形或不规则多角形,有的花粉萌发孔口被堵塞起来。     

水稻细胞质雄性不育的分子机制研究——不育系、保持系苗期基因表达差异初步探讨

应用ｍＲＮＡ差异显示技术研究了珍汕９７、马协和丛广４１等３套水稻细胞质雄性不育系（Ａ）及保持系（Ｂ）在二叶苗期基因表达情况，发现这３套材料的不育系和保持系在苗期都存在着基因表达的差异，且基因表达的差异情况各有特点．     

水稻红莲型细胞质雄性不育性及其恢复性的遗传

以花粉可育率和自然结实率为指标,对红莲型细胞质雄性不育系丛广４１ Ａ 与其恢复系配制的 Ｆ１ 、 Ｆ２ 、 Ｂ Ｃ１ 和 Ｂ Ｃ２ 等世代的育性表现进行了调查,结果表明,红莲型细胞质雄性不育系丛广４１ Ａ 属配子体不育,其不育性受一对隐性核主基因和不育细胞质共同控制,其核不育基因与珍汕 ９７ Ａ 不等位 其恢复性受显性单基因控制,密阳 ２３ 有一对强恢复基因,珍汕 ９７ 有一对弱恢复基因     

云南紫稻细胞质雄性不育系和保持系线粒体基因组BAC文库的构建

以云南紫稻细胞质无花粉型水稻樱香不育系和保持系为材料,构建了不育系和保持系的线粒体基因组BAC文库.每个文库均保存2 304个菌落,外源插入片段介于10～20 kb之间.将两个文库的2 304个克隆分别集中于96孔板中,根据已发表的水稻线粒体序列对atp6、atp9、cob、cox2等4个基因设计特定引物,对96孔板中的菌落进行了PCR鉴定,均能筛选得到阳性克隆,通过对96孔板中阳性克隆的位置进行推导,可以得到文库中含有相应基因克隆的大致位置及数目.PCR筛选结果显示两个文库均包含用于检测的目的线粒体基因,说明文库典型性良好,并且PCR法用于文库基因筛选具有快速简便的优点.     

水稻孢子体雄性不育系小孢子发育过程中的蛋白质分析

以孢子体雄性不育系马协Ａ、马协Ｂ、马协６３（Ｆ１）和珍汕９７Ａ、珍汕９７Ｂ、汕优６３（Ｆ１）为材料，对小孢子发育的花粉母细胞时期、四分体时期、单核期、二核期、三核期的花药蛋白质进行ＳＤＳ－ＰＡＧＥ分析．结果表明：在马协型细胞质雄性不育系中，有１２种多肽的表达具有时序特征，其中９种多肽可能与马协Ａ雄性不育有关；在野败型细胞质雄性不育系中，有１０种多肽的表达具有时序特征，其中６种多肽可能与珍汕９７Ａ雄性不育有关     

不同细胞质雄性不育小麦中依赖钙/钙调素 的蛋白激酶的SDS-PAGE电泳图谱分析

以几种新型细胞质雄性不育型小麦为材料,对分蘖期小麦叶片中的依赖钙/钙调素的蛋白激酶(Ca2+/CaM-PK)的SDS-PAGE电泳图谱进行了分析,实验结果表明,不育系与保持系的蛋白激酶酶带之间存在差别,并且不育系之间也有差别,说明不育细胞质对核基因的表达也有影响,这可能与雄性不育有关,而且不育材料中存在潜在优势,可用来选育具有更强优势组合的核质杂种.     

编者按

自1972年起,历经40来年的研究与积累,武汉大学的杂交水稻研究取得了令人瞩目的成绩:在红莲型、马协型水稻细胞质雄性不育水稻的发现与利用、湖北光敏核不育水稻研究与两系杂交稻育种、水稻生殖生物学、水稻新基因资源的挖掘与利用等方面取得一系列原创性成果;在Plant Cell和PNAS等杂志上发表高水平学术论文100多篇;先后育成的红莲型不育系珞红3A、珞红4A及两系不育系Bph68S通过鉴定;组配的高产优质稳产杂交水稻新组合红莲优6号、珞优8号、粤优938和两优234等通过省(市)或国家审(认)定;多次获得国家科技进步奖、发明奖和省部级各项奖励,得到国家和湖北省的高度重视,2011年获国家科技部批准与袁隆平院士领衔的湖南杂交水稻研究中心共同建设杂交水稻国家重点实验室。     

水稻孢子体、配子体雄性不育系小孢子败育时期花药线粒体蛋白质的分析

利用ＳＤＳ－聚丙烯酰胺凝胶电泳方法分析了水稻孢子体雄性不育系珍汕９７Ａ、保持系珍汕９７Ｂ、Ｆ１代汕优６３和配子体雄性不育系丛广４１Ａ、保持系丛广４１Ｂ、Ｆ１代广优青在小孢子败育时期的花药线粒体蛋白质．结果表明，在这两种类型的组合中，不育系同保持系、Ｆ１代的带型差异很大，保持系的带型和Ｆ１代的带型差异较小．其中，汕优６３比珍汕９７Ｂ多１条分子量为３１０００的多肽带，广优青比丛广４１Ｂ多１条分子量为４３３００多肽带．     

热分析法研究马协水稻花药的发育及败育过程

用热分析法研究了花粉不同育期马协保持系与不育系水稻花药的热分解过程，获得了花粉不同育期马协保持系与不育系水稻花药的ＴＧ／ＤＴＡ曲线，初步探讨了马协水稻花药的热分解规律及发育过程中花药干物质含量与发育期的关系．计算了马协保持系水稻花药发育的表观动力学参数，建立了相应的动力学经验式，并讨论了马协不育系水稻花药的败育过程．     

马协型杂交稻不育系和保持系花粉发育的细胞学比较

对湖北马协型杂交稻不育系Ａ和保持系Ｂ从花粉母细胞至花粉发育过程各时期进行了细胞学的比较观察．醋酸洋红染色结果表明马协Ａ和马协Ｂ都能顺利地通过花粉母细胞减数分裂的各个时期．采用改进的快速银染法对花粉粒发育的细胞学观察，表明马协Ａ的败育主要发生在二核期末至三核期初之间，先是营养核解体，生殖核后解体．说明马协Ａ是一种新型的细胞质雄性不育系．对快速银染法的优越性和马协Ａ的败育途径进行了讨论．     

新质源水稻雄性不育系马协A的遗传分析

用马协Ａ和珍汕９７Ａ与１３个水稻品系杂交，对两者的遗传行为进行了比较．结果表明，马协Ａ和珍汕９７Ａ的恢保关系基本相同；它们与丛广４１Ｂ、密阳２３的杂交后代表现一对基因的分离规律，与明恢６３的杂交后代表现２对基因的遗传规律；等位性测验表明两者的核不育基因是等位的．马协Ａ和珍汕９７Ａ在遗传上属同一类型．     

光敏胞质雄性不育小麦NAD激酶和NADP磷酸酶对光周期的反应

研究了光敏感胞质雄性不育小麦及其对照可育系，在不同生育期叶片内ＮＡＤ激酶和ＮＡＤＰ磷酸酶的活性对不同光周期的反应．ＬＤ下可育核供体小麦叶片内的ＮＡＤ激酶总活性、ＣａＭ依赖性和ＣａＭ非依赖性ＮＡＤ激酶活性均略高于ＳＤ，但差别不显著；ＮＡＤＰ磷酸酶活性在孕穗、抽穗和籽粒灌浆期均高出ＳＤ一倍以上．光敏胞质雄性不育小麦在ＬＤ和ＳＤ下，叶片中的ＮＡＤ激酶总活性、ＣａＭ依赖性和ＣａＭ非依赖性ＮＡＤ激酶活性以及ＮＡＤＰ磷酸酶活性均有明显差别，而且ＬＤ下ＣａＭ依赖性ＮＡＤ激酶活性逐渐被ＣａＭ非依赖性ＮＡＤ激酶活性所取代．这反应出光敏胞质雄性不育小麦体内的ＮＡＤ激酶和ＮＡＤＰ磷酸酶活性比核供体正常可育系对光周期的反应更敏感，这可能是ＬＤ导致光敏小麦育性转换和花粉败育的原因之一．     

光敏细胞质不育小麦花药发育过程中ABA免疫电镜定位

运用胶体金免疫电镜定位方法研究了不同光周期条件下光敏细胞质不育小麦发育过程中ABA的分布,短日照条件下,花粉母细胞细胞质基质及小液泡内有金颗粒分布;单核至二核花粉时期花粉内金颗粒逐渐增多,二核至成熟花粉时期花粉内金颗粒逐渐减少,不同发育时期的花粉内金颗粒的分布位置有变化,绒毡层或降解中的绒毡层细胞内有较多金颗粒分布,长日照条件下花粉败育,不同发育时期的花粉内金颗粒分布数量均比同时期的可育花粉内明显增多,单核期以前败育的花粉,解体的花粉细胞质及细胞核内有较多金颗粒分布;后期败育的花粉,花粉母细胞至二核花粉时期花粉（母细胞）内金颗粒有不断增加的趋势,二核期以后,花粉逐渐液泡化,解体的花粉细胞质及逐增大的中央液泡内在大量的金颗粒分布,绒毡层细胞内金颗粒有逐渐减少的趋势,文中对ABA在雄蕊,花粉发育过程中的作用,由光周期诱导的ABA含量增加在雄性不育中的作用进行了讨论。     

G-蛋白与光敏胞质雄性不育小麦育性转换关系

用孔雀绿定磷法测定在不同光照条件下 ,光敏胞质雄性不育小麦育性转换期叶片和幼穗中 G-蛋白的GTPase活性变化 .结果表明 :在 16 h/d光照 (L D)下 ,(牡山羊草 )白皮 2 2 4[(Aegilopsjuvenalis) baipi2 2 4]和 (牡山羊草 ) NPFP[(Aegilops juvenalis) NPFP]在光敏感期 ( )内 G-蛋白的 GTPase活性分别高出 10 h/d(SD)处理下的30 %和 6 0 % .光敏期后 ,幼穗的 GTPase活性也表现出 L D处理高于 SD处理 .这种差异表明 :G-蛋白的 GTPase活性变化与光敏胞质雄性不育小麦的育性转换有关系 .     

大麦光温敏雄性不育系的基本特性研究

雄性不育系 40 A是由核基因和环境条件互作而致的光温敏雄性不育新品系 .对其在不同播期下的育性表现及 F1 杂种优势的研究结果表明 :该不育系早播表现为雄性可育 (武汉地区在 10月 2 0日以前播种 ) ,晚播表现为雄性不育 (武汉地区在 12月上、中旬播种 ) .与多个测交恢复系配制的 F1 杂种育性完全正常 ,具有较强的杂种优势 .     

不同细胞质雄性不育小麦中谷胱甘肽过氧化物酶活性比较

以几种具有较好应用前景的细胞质雄性不育型小麦为材料,对分蘖期小麦叶片中的谷胱甘肽过氧化物酶的活性进行了测定,实验结果表明,亲本中国春的谷胱甘肽的含量和谷胱甘肽过氧化物酶的比活最高,华麦8号次之,细胞质雄性不育小麦均低于保持系中国春与华麦8号,这可能意味着细胞质雄性不育小麦在分蘖斯植株体内清除活性氧代谢的能力的能力低于可育品种,是小麦以后发育过程花粉走向败育的内在原因之一。     

细胞质雄性不育小麦抽穗期阳离子过氧化物酶同工酶的研究

选用Ｃ－型、Ｇ－型、Ｍ－型、Ｍｔ２－型４种细胞质类型的７个不育系小麦为材料，以其保持系中国春作对照，用低ｐＨ值（ｐＨ４．６）提取酶液，采用正极和负极向垂直板聚丙烯酸胺凝胶电泳，对抽穗期时、穗和花药的阳离子过氧化物酶同工酶进行了研究．结果表明：花药中不育系和保持系之间无论是正极向还是负极向的过氧化物酶差异均显著．负极向的过氧化物酶不育系比保持系多了两条带且酶带显色更深，反映其酶活性更强；正极向的过氧化物酶中，不育系也比保持系多了两条带，但没有保持系特有的４条酶带（Ａ７～Ａ１０），并且快带也只有一条．花药中阳离子过氧化物酶同工酶谱带数增多，活性增强，可能是小麦雄性不育发生的原因之一．