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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

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麦类作物学报 2011年第5期31卷 805-810页

作者：李亚鑫盛英张改生宋瑜龙王亮明张龙雨王书平李莉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陕西杨凌712100

为了揭示小麦生理型雄性不育败育过程与交替氧化酶(AOX1)基因表达的关系,利用荧光定量技术分析了小麦交替氧化酶基因家族AOX1基因(AOX1a和AOX1c)在K型遗传型不育系[ms(Kots)-90-110]、K型不育系和恢复系杂交后经多代回交选育的可育系(BC... 详细信息

为了揭示小麦生理型雄性不育败育过程与交替氧化酶(AOX1)基因表达的关系,利用荧光定量技术分析了小麦交替氧化酶基因家族AOX1基因(AOX1a和AOX1c)在K型遗传型不育系[ms(Kots)-90-110]、K型不育系和恢复系杂交后经多代回交选育的可育系(BC5F1)以及杀雄剂SQ-1诱导的BC5F1小麦生理型雄性不育系的旗叶和花药(单核期、二核期、三核期)中的表达情况。结果表明,AOX1a基因在供试可育系(BC5F1)和遗传型不育系[ms(Kots)-90-110]中的表达规律一致,都表现为旗叶中的表达量较少,花药单核期表达量最高,二核期和三核期表达量下降;SQ-1诱导的生理型不育系中AOX1a基因在旗叶中表达量也最少,花药单核期表达量最高,二核期表达量减少,但三核期略呈上升;与其他2个材料相比较,生理型不育系的单核期AOX1a基因的表达量极显著增加,二核期极显著降低。AOX1c基因在3个材料各时期的表达规律一致,都表现为先升后降;但在表达量上,可育系与生理型不育系各时期的表达量两者几乎没有差异,遗传型不育系中的单核期表达量极显著低于可育系和生理型不育系。推测,AOX1a基因在生理型不育系单核期和二核期的异常表达,可能影响了花药发育过程中抗氰呼吸途径,导致呼吸代谢紊乱,引起花药败育;AOX1c基因没有参与生理型不育的代谢调节。

关键词：小麦杀雄剂SQ-1 AOX1基因荧光定量PCR

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内参法在线粒体DNA纯度鉴定中的应用

麦类作物学报 2009年第6期29卷 1088-1093页

作者：袁正杰张改生孙瑞胡俊敏位明明张龙雨李红霞陈蕊红牛娜马守才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陕西杨凌712100

为了确定普通差速离心法提取的小麦线粒体DNA（mtDNA）的纯度，以小麦肌动蛋白β亚基（β-Ac～tin）、1，5-二磷酸核酮糖羧化酶／加氧酶大亚基（RabcL）和细胞色素C氧化酶第三亚基（COXⅢ）基因的片段作为内参标记，依靠聚合酶链式反应... 详细信息

为了确定普通差速离心法提取的小麦线粒体DNA（mtDNA）的纯度，以小麦肌动蛋白β亚基（β-Ac～tin）、1，5-二磷酸核酮糖羧化酶／加氧酶大亚基（RabcL）和细胞色素C氧化酶第三亚基（COXⅢ）基因的片段作为内参标记，依靠聚合酶链式反应（PCR）及琼脂糖凝胶电泳技术，对提取的mtDNA进行了检测。结果表明，普通差速离心法提取的mtDNA中混杂有核DNA和叶绿体DNA（ctDNA）。对提取的mtDNA稀释后再进行内参法检测，结果发现，当mtDNA稀释到DNA原液的300～400倍时，混杂其中的核DNA已达不到PCR反应的敏感度，但mtDNA、ctDNA仍能满足作为PCR反应体系模板的要求。此时，提取到的mtDNA可视为无核DNA污染的细胞质基因组DNA。

关键词：小麦线粒体DNA 内参法纯度鉴定

小麦生理型雄性不育花药绒毡层和孢粉素变化与RAFTIN1表达的关系

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中国农业科学 2011年第19期44卷 3937-3944页

作者：盛英张改生李亚鑫张龙雨王书平赵新亮王亮明宋瑜龙西北农林科技大学农学院/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

【目的】研究小麦生理型雄性不育花药绒毡层变化、孢粉素累积与RAFTIN1表达间的关系,为揭示小麦生理型雄性不育的机理奠定基础。【方法】以杀雄剂SQ-1诱导的生理型雄性不育系、质核互作遗传型雄性不育系,正常可育近等基因系为试材,通过... 详细信息

【目的】研究小麦生理型雄性不育花药绒毡层变化、孢粉素累积与RAFTIN1表达间的关系,为揭示小麦生理型雄性不育的机理奠定基础。【方法】以杀雄剂SQ-1诱导的生理型雄性不育系、质核互作遗传型雄性不育系,正常可育近等基因系为试材,通过石蜡切片、细胞荧光染色和荧光定量PCR技术,研究小孢子不同发育时期花药绒毡层的形态变化、孢粉素的累积及RAFTIN1的表达。【结果】单核期生理型不育系花药绒毡层提前降解,分泌孢粉素的含量降低,RAFTIN1提前高表达,使大量孢粉素转运至花粉壁层;二核期和三核期,生理型不育系绒毡层完全退化,停止分泌孢粉素,RAFTIN1呈现明显的下调表达模式。【结论】杀雄剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育其败育机理与绒毡层的提前降解和定向转运孢粉素的RAFTIN1表达高低直接相关。

关键词：小麦(Triticum aestivum.L.) 杀雄剂SQ-1 绒毡层孢粉素 RAFTIN1 实时荧光定量PCR

15个化杀杂交小麦亲本配合力和杂种优势群的初步研究

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麦类作物学报 2011年第4期31卷 630-636页

作者：陈晓文马守才王志军李清峰朱东旭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陕西杨凌712100

为给小麦杂种优势利用提供依据,以15份普通小麦为材料,采用NCⅡ设计组配44个组合,研究了8个农艺性状的杂种优势和配合力。结果表明,杂种F1的杂种优势是普遍存在的,各性状大都表现出正向优势;周麦22、西农889、西农375和罗大穗316的产量... 详细信息

为给小麦杂种优势利用提供依据,以15份普通小麦为材料,采用NCⅡ设计组配44个组合,研究了8个农艺性状的杂种优势和配合力。结果表明,杂种F1的杂种优势是普遍存在的,各性状大都表现出正向优势;周麦22、西农889、西农375和罗大穗316的产量性状一般配合力相对效应较高,参与组配的强优势组合较多。在44个杂交组合中,(D177×罗大穗316)、(周麦22×花培87-8)、(周98165×西农375)、(周麦22×西农889)、(周麦22×200(1)穗2)、(周麦22×郑育麦9987)、(周麦22×07常-261)、(周98165×西农889)、(周麦22×罗大穗316)、(周麦22×西农375)为强优势组合。利用普通小麦亲本8个性状的一般配合力将15份亲本划分为5类,直接以普通小麦亲本8个性状的表现值亦可将15份普通小麦划分为5类。

关键词：杂交小麦配合力杂种优势群

黏类小麦细胞质雄性不育相关基因cMDH的克隆与表达分析

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作物学报 2009年第9期35卷 1620-1627页

作者：张龙雨李红霞张改生王俊生韩艳芬袁正杰牛娜马守才西北农林科技大学/陕西省作物杂种优势研究与利用重点实验室/教育部小麦育种工程研究中心陕西杨凌712100

为深入研究黏类小麦雄性不育的分子遗传机制,利用抑制差减杂交技术构建了黏类小麦育性相关基因的二核期SSH文库。经文库筛选后,得到一个在可育文库中表达的与胞质苹果酸脱氢酶基因同源的EST序列。以该EST序列为信息探针,经电子克隆、RT-... 详细信息

为深入研究黏类小麦雄性不育的分子遗传机制,利用抑制差减杂交技术构建了黏类小麦育性相关基因的二核期SSH文库。经文库筛选后,得到一个在可育文库中表达的与胞质苹果酸脱氢酶基因同源的EST序列。以该EST序列为信息探针,经电子克隆、RT-PCR、PCR克隆与序列分析,获得了小麦胞质苹果酸脱氢酶(cytosolic malate de-hydrogenases,cMDH)基因的cDNA与DNA序列,利用荧光定量PCR技术对该基因在不育株和可育株花药中的表达进行了分析,并比较了MDH在小麦不育株和可育株中的活性变化。结果表明,该基因的cDNA序列长1213bp,编码333个氨基酸;DNA序列长2908bp,含有7个外显子和6个内含子;该基因在不育株和可育株花药发育3个时期(单核、二核和三核)的表达均表现为先升后降的模式,而且该基因在不育株花药发育的二核期和三核期的表达相对于可育株被明显抑制;MDH在小麦不育株和可育株中的活性变化趋势与定量结果一致。推测该基因在花粉发育早期表达,它的下调表达可能影响了小麦雄蕊发育过程中的能量供应而导致雄性不育。

关键词：小麦胞质苹果酸脱氢酶基因克隆荧光定量PCR

粘类小麦细胞质雄性不育系育性基因的地区分布

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西北植物学报 2007年第8期27卷 1661-1667页

作者：郭艳萍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陕西杨陵712100

以具4种细胞质、2种核类型的粘类小麦雄性不育系为测验种,对309份来自国内外不同地区普通小麦品种对应粘类小麦不育系的育性恢复和保持关系进行调查,研究粘类小麦雄性不育系育性基因的地理分布.结果表明：（1）普通小麦品种中广泛存在... 详细信息

以具4种细胞质、2种核类型的粘类小麦雄性不育系为测验种,对309份来自国内外不同地区普通小麦品种对应粘类小麦不育系的育性恢复和保持关系进行调查,研究粘类小麦雄性不育系育性基因的地理分布.结果表明：（1）普通小麦品种中广泛存在着粘类雄性不育系的恢复基因,所配组合中,高恢复度以上的组合占到45.24%;（2）所配组合F1小穗结实率范围在0-91.35%之间,其中0和60%-80%的分布范围较多;（3）具有恢复能力的品种在供试6个地区均有分布,但比例不同,中国南方、新疆内陆、青藏高原等春麦地区高,可育品种的分布比例均超过50%;具有育性保持作用的品种在中国黄淮海暖温带冬麦气候生态区和加拿大地区分布较多,在新疆麦区分布最少;（4）恢复度80%以上的品种在6个地区均有分布,但在各地区供试材料中的比例都不高.

关键词：小麦粘类雄性不育系育性基因地区分布

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小麦花药蛋白质组双向电泳技术体系的优化

核农学报 2008年第4期22卷 404-409页

作者：陈蕊红张改生刘卫叶景秀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陕西杨凌712100

以小麦单核期花药为材料,比较了两种不同蛋白质提取方法TCA/丙酮法和酚提取法及不同的蛋白质裂解液组成对双向电泳的影响,并在蛋白质上样量和SDS-PAGE胶浓度等方面也进行了探索与优化。结果表明,采用TCA/丙酮提取法比用酚提取法提取的... 详细信息

以小麦单核期花药为材料,比较了两种不同蛋白质提取方法TCA/丙酮法和酚提取法及不同的蛋白质裂解液组成对双向电泳的影响,并在蛋白质上样量和SDS-PAGE胶浓度等方面也进行了探索与优化。结果表明,采用TCA/丙酮提取法比用酚提取法提取的蛋白质所得的2-DE胶图谱上蛋白质点数增加,图谱背景也比较清晰;样品溶解于含有硫脲和TBP的蛋白质裂解液Ⅱ中,可显著提高蛋白质的溶解性,在2-DE图谱上可分辨出554个蛋白质点,比用蛋白质裂解液Ⅰ提取的蛋白多39个点。以TCA-丙酮法提取小麦花药组织中的蛋白,用蛋白质裂解液Ⅱ[7mol/L尿素、2mol/L硫脲、4%CHAPS、2%TBP、65mmol/L DTT、0.2%载体两性电解质（其中0.1%pH 3-10,0.1%pH4-6）]溶解蛋白,以pH4-7线性17cm的IPG胶条进行双向凝胶电泳,在上样量为800μg,13%SDS-PAGE胶浓度下,蛋白质得到了更好的分离,2-DE图谱上可分辨出631个蛋白点,图谱质量最佳。优化后的双向电泳技术体系,适合于小麦花药全蛋白质的双向电泳分析。

关键词：小麦花药蛋白蛋白质提取方法蛋白质裂解液双向电泳技术

粘类非1BL/1RS小麦CMS基因定向选择及其育性特性的研究

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西北植物学报 2008年第6期28卷 1075-1081页

作者：牛娜张改生张瑜王青马守才曹栎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陕西杨陵712100

对携有不同不育基因的4个粘类小麦雄性不育系进行了定向选择与鉴定,并对其育性特性进行研究,以选育更具应用价值的粘类非1BL/1RS小麦雄性不育系,推动三系杂交小麦的实际应用.结果表明:(1)根尖体细胞随体鉴定和A-PAGE技术分析筛选出的SP... 详细信息

对携有不同不育基因的4个粘类小麦雄性不育系进行了定向选择与鉴定,并对其育性特性进行研究,以选育更具应用价值的粘类非1BL/1RS小麦雄性不育系,推动三系杂交小麦的实际应用.结果表明:(1)根尖体细胞随体鉴定和A-PAGE技术分析筛选出的SP4、莫迦小麦为非1BL/1RS类型,其它供试不育系均属于1BL/1RS类型;(2)减数分裂及成熟花粉粒形态观察,粘类非1BL/1RS小麦雄性不育系其不育性是在整个配子发育过程中连续产生的,且在B型不育细胞质背景下,SP4和莫迦小麦的花粉细胞学形态与在K、Ven型2种不育细胞质背景下的不同,B型不育细胞质背景下SP4和莫迦不育系的花粉萌发率比K、Ven型不育细胞质背景下的花粉萌发率高;(3)以不同来源不育基因培育成的粘类K、Ven型非1BL/1RS不育系育性恢复性测定发现,SP4、莫迦小麦2种雄性不育系育性恢复性有一定差异,莫迦小麦不育类型育性恢复性高于SP4.

关键词：小麦非1BL/1RS易位系 CMS基因育性特性

小麦生理型和遗传型雄性不育系及其保持系小花完整叶绿体蛋白质组分比较研究

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作物学报 2011年第7期37卷 1134-1143页

作者：李莉王书平张改生王亮明宋瑜龙张龙雨牛娜马守才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陕西杨凌712100

采用固相pH梯度SDS聚丙烯酰胺双向凝胶电泳技术,以小麦遗传型雄性不育系ms(S)-1376、杀雄剂SQ-1诱导的生理型雄性不育系ms(A)-1376,以及对应的保持系(A)-1376(杀雄剂诱导前的正常可育系)所构建的等基因和等生理差异系为试材,比较分析了... 详细信息

采用固相pH梯度SDS聚丙烯酰胺双向凝胶电泳技术,以小麦遗传型雄性不育系ms(S)-1376、杀雄剂SQ-1诱导的生理型雄性不育系ms(A)-1376,以及对应的保持系(A)-1376(杀雄剂诱导前的正常可育系)所构建的等基因和等生理差异系为试材,比较分析了2种分离纯化完整叶绿体的方法。在确立了一套适用的技术方法的基础上,研究了三者在花粉小孢子萌发单核早期小花完整叶绿体蛋白之间的差异。采用30%、45%和60%的不连续蔗糖密度梯度离心的方法能够获得完整且纯度较高的叶绿体,经TCA-丙酮提取蛋白质后,PDQuest软件分析,在分子量14.4～66.2kD,等电点4～7的线性范围内可分辨出2-DE图谱上239个较为清晰的蛋白质点,对其中的6个差异表达蛋白质点进行MALDI-TOF肽质量指纹图谱分析,从生物信息学数据库检索鉴定出6个差异蛋白质点分别是酰基辅酶A脱氢酶结构域蛋白、钙调结合蛋白磷酸酶、多催化功能肽酶、热休克蛋白60、光受体蛋白2及1个未知功能的表达蛋白质。这些蛋白质在供试小麦叶绿体物质能量代谢、叶绿体防卫抵御机制、叶绿体细胞内信号转导及植物极性生长等生理应答反应中起调控作用,它们能在本研究供试两不育系和对应可育系中差异表达,可能与雄性不育相关。

关键词：小麦遗传型和生理型雄性不育完整叶绿体蛋白质组差异表达 2D—PAGE MALDI-TOF-MS