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大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F育性转变的转录组分析

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生物技术通报 2024年

作者：白志元徐菲杨午王明贵杨玉花张海平张瑞军山西农业大学农学院山西农业大学农业基因资源研究中心农业农村部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室

【目的】探索大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1育性转变在RNA水平上的分子机制，以期从育性转变的角度为大豆细胞质雄性不育的分子机理提供有价值的信息。【方法】以弱恢复型杂种F1(H3A×SXTH3)为研究对象，设置苗期短光照(植株育性不... 详细信息

【目的】探索大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1育性转变在RNA水平上的分子机制，以期从育性转变的角度为大豆细胞质雄性不育的分子机理提供有价值的信息。【方法】以弱恢复型杂种F1(H3A×SXTH3)为研究对象，设置苗期短光照(植株育性不育)和正常光照(植株育性可育)处理，在盛花期分别采集不同大小的混合花芽进行转录组测序和RT-qPCR分析。【结果】筛选出3 917个差异表达基因，苗期短光照处理后，2 134个基因下调表达，1 783个基因上调表达。对差异表达基因进行生物信息学分析，GO显著富集分析表明，碳水化合物代谢过程、跨膜转运活性和细胞外围等功能在育性转变中行使着主要生物学功能；KEGG通路显著富集分析表明，戊糖葡萄糖醛酸的相互转化、淀粉蔗糖代谢和植物昼夜节律等通路为育性转变的主要代谢通路。11个基因的RT-q PCR分析，发现大豆细胞质雄性不育相关基因和PPR基因参与了大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1育性转变过程。【结论】推测大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1育性转变与植物昼夜节律、PPR和大豆细胞质雄性不育相关的线粒体、花粉壁发育、碳水化合物代谢、糖转运和活性氧代谢等基因的异常表达相关，当昼夜节律通路的关键基因变化，引起PPR基因和大豆细胞质雄性不育相关基因的表达水平变化，将会发生育性转变。

关键词：大豆细胞质雄性不育杂种F 育性转录组测序

大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1育性转变的转录组分析

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生物技术通报 2024年第6期40卷 134-142页

作者：白志元徐菲杨午王明贵杨玉花张海平张瑞军山西农业大学农业基因资源研究中心农业农村部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室太原030031 山西农业大学农学院太谷030801

【目的】探索大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1育性转变在RNA水平上的分子机制,以期从育性转变的角度为大豆细胞质雄性不育的分子机理提供有价值的信息。【方法】以弱恢复型杂种F1(H3A×SXTH3)为研究对象,设置苗期短光照(植株育性不育... 详细信息

【目的】探索大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1育性转变在RNA水平上的分子机制,以期从育性转变的角度为大豆细胞质雄性不育的分子机理提供有价值的信息。【方法】以弱恢复型杂种F1(H3A×SXTH3)为研究对象,设置苗期短光照(植株育性不育)和正常光照(植株育性可育)处理,在盛花期分别采集不同大小的混合花芽进行转录组测序和RT-qPCR分析。【结果】筛选出3917个差异表达基因,苗期短光照处理后,2134个基因下调表达,1783个基因上调表达。对差异表达基因进行生物信息学分析,GO显著富集分析表明,碳水化合物代谢过程、跨膜转运活性和细胞外围等功能在育性转变中行使着主要生物学功能;KEGG通路显著富集分析表明,戊糖葡萄糖醛酸的相互转化、淀粉蔗糖代谢和植物昼夜节律等通路为育性转变的主要代谢通路。11个基因的RT-qPCR分析发现,大豆细胞质雄性不育相关基因和PPR基因参与了大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1育性转变过程。【结论】推测大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1育性转变与植物昼夜节律、PPR和大豆细胞质雄性不育相关的线粒体、花粉壁发育、碳水化合物代谢、糖转运和活性氧代谢等基因的异常表达相关,当昼夜节律通路的关键基因变化,引起PPR基因和大豆细胞质雄性不育相关基因的表达水平变化,将会发生育性转变。

关键词：大豆细胞质雄性不育杂种F1 育性转录组测序

OsMYB80下游基因鉴定及其在调控花粉育性中的作用分析

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华南师范大学学报（自然科学版） 2024年第1期56卷 78-91页

作者：李挚爱黄小燕王昌健李永红杨晓怀李平东丘式浚陈舒静吴建新许纯珏唐晓艳陈子晟华南师范大学生命科学学院/广东省植物发育生物工程重点实验室广州510631 深圳市作物分子设计育种研究院深圳518107 深圳市农业科技促进中心深圳518055

OsMYB80是水稻花药和花粉发育过程中的重要转录因子,其下游靶标基因的相关研究仍有待补充。该研究从可能受OsMYB80直接调控的基因中筛选出24个可能参与信号转导、泛素化修饰、囊泡运输和未知功能的候选基因,利用qRT-PCR验证其表达模式,... 详细信息

OsMYB80是水稻花药和花粉发育过程中的重要转录因子,其下游靶标基因的相关研究仍有待补充。该研究从可能受OsMYB80直接调控的基因中筛选出24个可能参与信号转导、泛素化修饰、囊泡运输和未知功能的候选基因,利用qRT-PCR验证其表达模式,并通过CRISPR/Cas9基因编辑技术对其中7个基因(LOC_Os06g11930、LOC_Os09g26470、LOC_Os01g04409、LOC_Os06g35160、LOC_Os06g11135、LOC_Os05g13650、LOC_Os01g14880)加以敲除。经I2-KI花粉染色分析和结实情况考察发现,上述7个基因敲除后对植株育性影响都不显著,说明上述7个基因并非OsMYB80下游调控花粉育性的关键基因。这些结果也暗示某些受OsMYB80调控的下游基因及其参与的生物化学反应可能在花药花粉发育过程中功能冗余或者只发挥微效作用。

关键词： MYB80 水稻花粉育性

甘蓝型油菜在海南种植的生育期、品质性状和育性分析

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分子植物育种 2024年第8期22卷 2673-2683页

作者：李孟娜竺莲农美英薛倩张文豪李赟刘平武海南大学园艺学院海口570100 海南大学三亚南繁研究院三亚572000 广西大学农学院南宁530000

为进一步拓展自育早熟甘蓝型油菜新品种(系)的种植区域及多功能用途,本试验主要在海南省海口市和东方市种植并研究了63份甘蓝型油菜和3份白菜型油菜品种(系)分期播种和不同栽培方式下各材料生育期、菜籽品质和高温耐热表现的变化。结果... 详细信息

为进一步拓展自育早熟甘蓝型油菜新品种(系)的种植区域及多功能用途,本试验主要在海南省海口市和东方市种植并研究了63份甘蓝型油菜和3份白菜型油菜品种(系)分期播种和不同栽培方式下各材料生育期、菜籽品质和高温耐热表现的变化。结果表明,在海口市越冬种植单作甘蓝型油菜有33份品种(系)呈现早熟的特点,生育期为77~124 d,在东方市与苦瓜间作秋播的生育期在89~145 d之间,可与苦瓜套作收获的甘蓝型油菜有22份品系(苦瓜生育期≤120 d)。越冬种植和间作种植的甘蓝型油菜含油量均值为32.82%和32.35%,其中‘利油杂718’的含油量最高,为42.52%。海口越冬种植品种有4个低芥酸品种(≤3%)和17个低硫苷品种(≤30%);在东方市与苦瓜间作的29份材料中有3份低芥酸和13份低硫苷,其中越冬品种20N9-314-1和秋播品种20N9-314-2符合双低标准,不同季节或地点种植种子品质略有变化。在海口夏播参试材料中5份材料(20N9-114-1×20N9-115-1,440-1,20N9-356-1,‘硒滋圆2号’和21QZ-314-2)由室外移入室内培养箱后,不育转变为部分不育(PS)。本研究结果可为甘蓝型油菜新品系突破南方甘蓝型油菜种植区域提供技术支持,在海南省进行观赏+蔬菜+榨油等多功能开发应用提供参考依据。

关键词：甘蓝型油菜(Brassica napus L.) 生育期品质性状育性

高糖饮食抑制后代雄性果蝇寿命和育性及其作用机制

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现代食品科技 2022年第10期38卷 9-18页

作者：文明明毕洁贺艳萍戴煌张威舒在习肖安红武汉轻工大学食品科学与工程学院湖北武汉430023

该文研究了高糖饮食对后代雄性黑腹果蝇的寿命和育性的影响。通过构建高糖果蝇模型,测定果蝇的寿命、运动能力和胚胎孵化率。采用酶活力测定方法检测果蝇体内总超氧化物歧化酶(T-SOD)、过氧化氢酶(CAT)活力和丙二醛(MDA)含量;采用细胞核... 详细信息

该文研究了高糖饮食对后代雄性黑腹果蝇的寿命和育性的影响。通过构建高糖果蝇模型,测定果蝇的寿命、运动能力和胚胎孵化率。采用酶活力测定方法检测果蝇体内总超氧化物歧化酶(T-SOD)、过氧化氢酶(CAT)活力和丙二醛(MDA)含量;采用细胞核DAPI染色并结合拉曼光谱和拉曼成像观察了组织细胞结构和生物化学成分的变化;运用转录组测序和荧光定量PCR从基因水平探明影响其变化的机理。结果显示,与对照组相比,高糖组雄蝇的寿命显著缩短,中位生存期由34 d缩短到29 d(p育性,可能是通过加剧氧化应激反应造成损伤。

关键词：高糖饮食黑腹果蝇寿命育性转录组

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牡丹异源四倍体核型和育性分析

园艺学报 2023年第7期50卷 1444-1454页

作者：钟原杜明杰成仿云李坤彦季润泽崔珺北京林业大学园林学院牡丹国际研究院花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室国家花卉工程技术研究中心城乡生态环境北京实验室北京100083

通过核型分析首次发现3个牡丹异源四倍体,并通过杂交试验分析其育性特点与育种潜力。分析表明,3个材料均具有20条染色体。核型公式,材料07-LB-30为2n=4x=20=16m(1SAT)+4st(1SAT),07-LB-22为2n=4x=20=15m(1SAT)+1sm(1SAT)+4st(3SAT),07-LB-56为2n=4x=20=16m(3SAT)+4st。杂交试验表明,07-LB-30分别作父、母本均具良好育性,是优良亲本材料;07-LB-22是雄性不育的优良母本,具有重要育种价值;07-LB-56虽然作母本不育,但作父本有一定育性,是培育重瓣多倍体牡丹的重要材料。

关键词：芍药属牡丹组亚组间杂种牡丹四倍体育性

辣椒细胞质雄性不育突变体CMS102的败育机理及其育性遗传

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湖南农业大学学报（自然科学版） 2022年第4期48卷 423-429页

作者：杨慧萍潘路招汤冰倩邹学校戴雄泽刘峰湖南大学研究生院隆平分院湖南长沙410125 湖南农业大学园艺学院湖南长沙410128 园艺作物种质创新与新品种选育教育部工程研究中心湖南长沙410128 蔬菜生物学湖南省重点实验室湖南长沙410128 南京农业大学园艺学院江苏南京210095

以辣椒细胞质雄性不育突变体CMS102及其相应的恢复系ST–8为材料,对其造孢期、小孢子母细胞期、小孢子减数分裂期、四分体时期、单核小孢子期、双核小孢子期和花粉粒成熟期的花蕾进行细胞学形态观察,测定小孢子减数分裂期、四分体时期... 详细信息

以辣椒细胞质雄性不育突变体CMS102及其相应的恢复系ST–8为材料,对其造孢期、小孢子母细胞期、小孢子减数分裂期、四分体时期、单核小孢子期、双核小孢子期和花粉粒成熟期的花蕾进行细胞学形态观察,测定小孢子减数分裂期、四分体时期、单核小孢子期和双核小孢子期发育时期的花蕾中与育性相关的生理活性物质的含量。结果表明:CMS102败育发生在四分体时期,绒毡层过度膨大挤压四分体,使其不能正常发育成单核小孢子,属于孢子体不育;CMS102花蕾中可溶性蛋白和游离脯氨酸含量低于ST–8的,可溶性糖、MDA含量及POD酶活性高于ST–8的;构建F_(2)遗传分离群体并调查其育性,对CMS102的育性进行遗传学分析,CMS102育性恢复由1对显性基因调控。

关键词：辣椒细胞质雄性不育突变体花药细胞形态学生理生化特征育性

基于拟南芥异源转化的天目铁木育性相关基因研究

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基于拟南芥异源转化的天目铁木育性相关基因研究

作者：王敏杭州师范大学

学位级别：硕士

濒危植物天目铁木(Ostrya rehderiana Chun.)为浙江省特有植物,目前仅存5株野生成年植株。这5个野生个体间存在巨大的育性差异,其中仅1株可以正常结种。前期针对不同育性个体的形态学研究发现,雌花序中雌蕊是否败育是影响育性的关键因素... 详细信息

濒危植物天目铁木(Ostrya rehderiana Chun.)为浙江省特有植物,目前仅存5株野生成年植株。这5个野生个体间存在巨大的育性差异,其中仅1株可以正常结种。前期针对不同育性个体的形态学研究发现,雌花序中雌蕊是否败育是影响育性的关键因素,但未见有关于其内部分子机制的深入报道。本项目立足于天目铁木雌花序转录组测序及高、低育性差异表达基因分析结果,延续育性相关差异表达候选基因的筛选、克隆、载体构建等工作,开展基于拟南芥异源转化的基因功能研究。本研究筛选获取转天目铁木育性相关候选基因的纯合拟南芥,挑选OrHMT1和OrGEX1两个候选基因作为重点研究对象,开展表型观察、生理数据测定和基因功能探索,分析其与天目铁木育性差异间的联系,旨在为该物种的致濒机制研究提供进一步的数据和理论支撑。现阶段取得的研究成果如下:1、开展天目铁木育性相关差异表达候选基因的拟南芥异源转化、抗性植株筛选、多代繁殖直至收获纯合系等基础工作,获得9个候选基因的纯合转基因拟南芥。开展转基因系中候选基因的分子鉴定和表达检测,阳性条带的出现证明了异源转化的成功,以及相关基因的稳定异源表达。2、开展候选基因中类同型半胱氨酸S甲基转移酶编码基因OrHMT1的功能研究。利用6个独立转基因纯合株系,开展育性相关开花、结实及种子性状研究。结果表明,天目铁木OrHMT1基因在拟南芥中的异源表达虽然对植株的开花、结实不产生明确影响,但可通过促进种子中MET的生物合成、减少自由基、降低脂质过氧化损伤,从而提升种子质量、提高种子活力和萌发力。3、开展候选基因中类精子表达蛋白编码基因OrGEX1的功能研究。利用3个独立转基因纯合株系,开展育性相关开花、结实及种子性状研究。结果表明,天目铁木OrGEX1基因在拟南芥中的异源表达一定程度上延缓了开花时间,可能对植株结实率的相关调节有所影响,但能提高种子质量的作用,可能通过促进受精作用和胚胎发育,提升了种子重量和萌发率。综上所述,天目铁木OrHMT1和OrGEX1基因可通过影响转基因拟南芥的多重性状,参与植物育性调节,间接提示这二个基因在天目铁木中的潜在功能,为解释天目铁木野生个体存在的育性差异提供关键证据。

关键词：异源转化拟南芥天目铁木育性基因功能

甘蓝型油菜在海南种植的生育期、品质性状和育性分析

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分子植物育种 2023年

作者：李孟娜竺莲农美英薛倩张文豪李赟刘平武海南大学园艺学院海南大学三亚南繁研究院广西大学农学院

为进一步拓展自育早熟甘蓝型油菜新品种(系)的种植区域及多功能用途，本试验主要在海南省海口市和东方市种植并研究了63份甘蓝型油菜和3份白菜型油菜品种(系)分期播种和不同栽培方式下各材料生育期、菜籽品质和高温耐热表现的变化。结... 详细信息

为进一步拓展自育早熟甘蓝型油菜新品种(系)的种植区域及多功能用途，本试验主要在海南省海口市和东方市种植并研究了63份甘蓝型油菜和3份白菜型油菜品种(系)分期播种和不同栽培方式下各材料生育期、菜籽品质和高温耐热表现的变化。结果表明，在海口市越冬种植单作甘蓝型油菜有33份品种(系)呈现早熟的特点，生育期为77～124 d，在东方市与苦瓜间作秋播的生育期在89～145 d之间，可与苦瓜套作收获的甘蓝型油菜有22份品系(苦瓜生育期≤120 d)。越冬种植和间作种植的甘蓝型油菜含油量均值为32.82%和32.35%，其中利油杂718的含油量最高，为42.52%。海口越冬种植品种有4个低芥酸品种(≤3%)和17个低硫苷品种(≤30%)；东方与苦瓜间作的29份材料中有3份低芥酸和13份低硫苷，其中越冬品种20N9-314-1和秋播品种20N9-314-2符合双低标准，不同季节或地点种植种子品质略有变化。在海口夏播参试材料中5份材料(20N9-114-1×20N9-115-1， 440-1， 20N9-356-1，硒滋圆2号和21QZ-314-2)由室外移入室内培养箱后，不育转变为部分不育(PS)。本研究结果可为甘蓝型油菜新品系突破南方甘蓝型油菜种植区域提供技术支持，在海南省进行观赏+蔬菜+榨油等多功能开发应用提供参考依据。

关键词：甘蓝型油菜(Brassica napus L. 海南生育期品质性状育性