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遗传 2008年第8期30卷 1063-1068页

作者：刘卫陈蕊红张改生牛娜西北农林科技大学陕西省作物杂种优势研究与利用重点实验室小麦育种教育部工程研究中心杨凌712100

为了研究小麦雄性不育蛋白表达机制，以具有异质同核的3个亲本：即遗传型不育系ms（S）-西农1376、对应的保持系（A）-西农1376和生理型（化学杀雄剂SQ-1诱导）雄性不育系ms（A）-西农1376为材料，利用IEF／SDS-PAGE凝胶电泳技术，对发... 详细信息

为了研究小麦雄性不育蛋白表达机制，以具有异质同核的3个亲本：即遗传型不育系ms（S）-西农1376、对应的保持系（A）-西农1376和生理型（化学杀雄剂SQ-1诱导）雄性不育系ms（A）-西农1376为材料，利用IEF／SDS-PAGE凝胶电泳技术，对发育到单核后期的花药全蛋白特异性进行了比较分析，得到320～350个清晰的蛋白点。结果表明：遗传型和SQ-1诱导的生理型不育系蛋白质图谱与正常保持系在蛋白质（多肽）表达量上存在一定的差异，同时发现有几种蛋白质的表达有明显的特异性，两个不育材料2D胶上共有几个明显的特异蛋白点，而在保持系中未发现；两个不育材料又分别具有自己的特异蛋白表达，不育机理不同；比较分析可知，不育系中某些蛋白的表达受到了抑制，并开启了与花药败育有关的特定蛋白的表达，可能使物质能量代谢受阻导致雄性不育的发生。

关键词：小麦雄性不育系花药蛋白质双向电泳

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小麦遗传型与生理型雄性不育花药蛋白质组分比较与分析

小麦遗传型与生理型雄性不育花药蛋白质组分比较与分析

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作者：刘卫西北农林科技大学

学位级别：硕士

小麦与其它作物一样也具有明显的杂种优势,深入研究与利用是大幅度提高小麦产量与品质的一条重要途径。小麦杂种优势利用有多种途径,其中杀雄剂途径,由于用来配制组合的父母本均可从常规品种中自由地选择与组配,大大地提高了杂交小麦育... 详细信息

小麦与其它作物一样也具有明显的杂种优势,深入研究与利用是大幅度提高小麦产量与品质的一条重要途径。小麦杂种优势利用有多种途径,其中杀雄剂途径,由于用来配制组合的父母本均可从常规品种中自由地选择与组配,大大地提高了杂交小麦育种的效率,目前已成为小麦杂种优势利用中一条最简捷可行的途径,得到了迅速的发展。尤其是杂交剂SQ-1,是我国自行研制的具有自主知识产权的一种新型小麦杂交剂,杀雄效果彻底,对小麦无任何不良影响,解决了制约我国以杂交剂技术利用小麦杂种优势的瓶颈。一般来说,利用小麦杂交剂所诱导的雄性不育,属于生理型雄性不育;而由雄性不育基因控制的雄性不育,如雄性不育“三系”途径,是利用核质互作雄性不育系生产杂交种,所以属于遗传型雄性不育。为了深入揭示小麦雄性不育产生的机理,本研究特将遗传型雄性不育和生理型雄性不育相结合,于相同条件下在蛋白质水平进行了比较研究,以期发现它们在败育过程中的异同点,旨在为揭示小麦雄性不育机理提供理论依据,同时为杂交小麦生产实践提供坚实的技术支撑。实验以具有异质同核的3个亲本,即西农1376（保持系）、ms（S）-西农1376（遗传型不育系）和化学杂交剂SQ-1诱导的生理型雄性不育系ms（A）-西农1376为材料,利用凝胶电泳技术,对花药蛋白质的特异性进行比较与分析,获得下述重要结果: 1.利用醋酸洋红压片法,在光学显微镜下观察了小孢子的发育情况,发现其西农1376花粉发育正常,而ms（S）-西农1376和ms（A）-西农1376不育系的花粉大部分在单核后期开始发生败育。 2.采用两种不同的方法提取花药蛋白质,均得到白色的蛋白质沉淀。在上样量相同的情况下,通过单向SDS-PAGE电泳检测两种方法的蛋白质提取效果。发现三氯乙酸-丙酮法提取的蛋白质提取率高,质量好,纯度高,电泳条带清晰;而方法二提取的蛋白经电泳检测后,大部分已丢失,纯度低,条带模糊,蛋白质提取率很低。 3.通过对发育正常的西农1376、ms（S）-西农1376不育系及化学杂交剂SQ-1诱导的生理型不育系ms（A）-西农1376的花药蛋白质进行SDS-聚丙烯酰氨凝胶电泳比较分析,发现三者分别在单核后期、二核和三核期的蛋白条带差异不明显。推测主要由于三者细胞核遗传背景相同,通过分辨率较低的单向电泳技术不能有效的探明花粉败育在蛋白质水平上的机制。 4.利用分辨率较高的双向电泳技术,对正常发育的西农1376、ms（S）-西农1376不育系和化学杂交剂SQ-1诱导的ms（A）-西农1376不育系发育到单核后期的花药蛋白特异性进行了比较分析,经硝酸银染色后得到320～350个清晰的蛋白点。结果表明:ms（S）-西农1376和ms（A）-西农1376不育系蛋白质图谱与正常西农1376在蛋白质（多肽）表达量上存在一定的差异,同时发现有几种蛋白质的表达有明显的特异性,如P5、P6在两种不育系中特异表达,在保持系中未发现;另外,P4蛋白点只在保持系中发现,而在两种不育系中未表达。两个不育材料又分别具有自己的特异蛋白表达,其败育机理也不完全相同,其中差异明显的P3、P7、P11和P12蛋白点在ms（A）-西农1376中特异表达,而P10只在ms（S）-西农1376中特有。比较分析可知,不育的花药中某些蛋白的表达受到了抑制,并开启了与花药败育有关的特定蛋白的表达,可能使物质能量代谢受阻,导致雄性不育的发生。

关键词：小麦雄性不育系花药蛋白质双向电泳

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