张玲玲[1]2012年在《辣椒细胞质雄性不育系FS1030A小孢子发生细胞学观察和败育时期花药差异蛋白质组分析》文中研究指明辣椒(capsicum annuum L)为常异花授粉作物，杂种一代优势明显。辣椒雄性不育系的发现和利用，不仅降低育种成本，提高育种效率，而且也提高种子纯度。特别是细胞质不育系（cytoplasmic male sterility, CMS）的利用，可以避免辣椒雄性不育两用系必须要拔除50%可育植株的缺点，直接应用于辣椒的“叁系”配套育种，促进了辣椒杂种优势的利用。在辣椒CMS利用过程中，恢复系主要分布在羊角椒和线椒中，灯笼椒类型恢复基因很难筛选到，就造成一部分CMS由于找不到恢复系而限制了其在育种中的利用。因此，对辣椒雄性不育发生的机理研究，有利于找出辣椒育性恢复规律，对辣椒CMS利用有着重要意义。对辣椒CMS败育机理的研究已经从细胞学、生理生化、分子水平等方面在败育时期和方式、线粒体嵌合基因的发现、mRNA编辑等方面取得了许多研究成果。但是国内外关于辣椒雄性不育系与其保持系花药蛋白质组中差异蛋白的研究报道较少。本研究在透射电镜细胞学观察的基础上，确定辣椒细胞质不育系FS1030A败育发生时期，又以败育时期花蕾为材料，提取花药总蛋白质组，经纯化，除盐处理，利用2D-DIGE技术进行蛋白质分离，Decyder6.5(GE)软件对凝胶图谱进行分析，选取13个差异蛋白质点进行MALDI-TOF/TOF-MS质谱鉴定，Mascot软件检索ncbi-green plant蛋白质数据库进行蛋白质生物信息学分析，得到如下研究结果：（1）辣椒细胞质不育系FS1030A败育发生在四分体形成之前，花蕾外部形态表现为心叶半展开，花萼紧闭。在小孢子母细胞减数分裂时期，绒毡层细胞结构发生了两种异常变化：部分绒毡层细胞高度液泡化，径向过度伸长，后期生长为多层细胞，导致药室狭小，严重挤压小孢子母细胞致使其发育畸形，进而退化解体，不能形成正常的四分体小孢子，最终导致小孢子败育；部分绒毡层细胞过早解体，解体的绒毡层细胞与小孢子母细胞残迹在药室中形成了一条染色较深的带。绒毡层异化，中层不解体，不能为小孢子母细胞的进一步发育提供营养，从而造成花粉母细胞变形，降解，最终败育。（2）通过Decyder6.5(GE)软件分析，等电点在3～10范围内，可识别约1070个较为清晰的蛋白质点，共确定了13个差异表达蛋白质点，6个在FS1030A中上调表达，7个下调表达。采用MALDI-TOF/TOF-MS肽指纹图谱分析，并结合Mascot软件在ncbi-green plant数据库搜索，鉴定出的蛋白质分别是：β-1,4-N乙酰氨基葡萄糖基转移酶、推定组蛋白H3和组蛋白H1、组成胞液80S核糖体和60S大亚基的核糖体蛋白L31和60S核糖体蛋白L13a、MADS相似蛋白AGL1、Ran结合蛋白1b、pollenless3、蛋白成熟酶K(maturase K)、AS-ZmSLR蛋白、推定的叶绿体RNA加工蛋白、胚胎缺陷蛋白2746(EMB2746)和一个未知蛋白。它们参与了蛋白质的翻译后修饰、基因表达调控、配子体发育调控以及细胞分裂调控等生命过程，辣椒CMS FS1030A的败育可能可能与这些生命过程异常有关。
何长征[2]2004年在《辣椒细胞质雄性不育的细胞学及生理机理研究》文中指出辣椒(Capsicum annum L)是一种非常重要的蔬菜作物，营养价值和经济价值都很高。辣椒具有显着的杂种优势，以细胞质雄性不育系为母本生产杂交种子是辣椒杂种优势利用的重要途径。辣椒细胞质雄性不育的基础研究十分薄弱，远远落后于棉花、水稻和玉米。辣椒细胞质雄性不育系9704A和8214A是国家辣椒新品种技术研究推广中心从田间发现的一株雄性不育天然突变植株选育而来，其细胞学和生理生化方面的研究基本上还是空白。为了探讨该材料雄性不育发生的机理，加快其利用进程，本研究以不育系9704A和8214A及其保持系9704B和8214B为试验材料，分别从形态学、细胞学、光合作用、呼吸作用、膜脂过氧化、多胺和内源激素水平等方面进行了较为系统的研究。研究结果如下： 1．辣椒雄性不育系9704A和8214A的成熟花药短缩、瘦小。在花萼稍裂开，微露花冠时不育系的花药纵径和横径明显小于相应的保持系，而花蕾、花柱的发育与保持系没有差异。不育系的药隔维管组织也发育正常。 2．该不育系属于孢子体败育型；不育系花药的绒毡层在花粉母细胞的细线期进行核裂解，提前解体，解体后的绒毡层类似于变形型绒毡层的周原质团进入花粉囊，渗入花粉母细胞周围，并与花粉母细胞粘连在一起，使花粉母细胞不能继续进行减数分裂形成四分体。而保持系辣椒的绒毡层属于腺质型。绒毡层的提前解体导致不育系花药的中层细胞不退化，为证明中层为绒毡层供给营养的假说提供了证据。 3．不育系叶片的叶绿素含量和光合能力正常，与保持系没有差别。 4．不育系早期花蕾的呼吸强度和保持系没有差异，但中后期花蕾的呼吸强度则低于保持系。不育系叶片和各个时期花蕾的抗氰呼吸强度以及抗氰呼吸强度占总呼吸的比例都明显低于保持系，显示了雄性育性与抗氰呼吸强度有密切的关系。 5．不育系花蕾中的(?)产生效率、MDA含量、POD和SOB活性都高于保持系，而花蕾发育中后期的CAT活性则低于保持系；不育系叶片中的(?)产生效率、POD和SOD活性也都高于保持系，但MDA含量和CAT活性则不存在育性之间的差异。该细胞质雄性不育系的不育性与保护酶的活性没有直接关系，花蕾中(?)的水平的升高以及由此产生的膜脂过氧化是导致辣椒细胞质雄性不育的重要原因。 6.不育系花蕾中的乙烯释放速率高于保持系，是造成辣椒雄性不育的原因之一。叶片中的乙烯释放速率较低，并且与保持系差异不明显。 7.辣椒花蕾和叶片中的多胺以腐胺为主。不育系花蕾中的腐胺含量高于保持系，精胺、亚精胺的含量则不存在这种差异;而叶片中的腐胺、精胺和亚精胺的含量都高于保持系。不育系中腐胺含量的升高可能是不育系对其体内氧自由基升高导致膜脂过氧化的一种保护反应。 8.不育系花蕾在造抱细胞期时的GA:，含量明显低于保持系，可能是造成绒毡层发育异常，提前解体的原因:不育系各个时期花蕾中的CTKs含量低于保持系;POD活性的升高并不导致IAA含量的降低，不育系花蕾中工AA含量和ABA含量则都高于保持系。不育系叶片中的ABA、IAA含量低于保持系，GA=;、CTKs含量则高于或者接近于保持系。
戴亮芳[3]2006年在《辣椒（Capsicum annuum L.）细胞质雄性不育性状的生化标记与分子标记研究》文中认为辣椒(Capsicum annuum L.)是世界性的蔬菜和加工调味品，为我国第二大蔬菜作物。利用辣椒细胞质雄性不育系是杂种优势利用的基础和重要途径，是当今辣椒育种的主攻方向。为了更好地利用辣椒雄性不育进行杂种优势育种，进一步阐述和丰富辣椒细胞质雄性不育的相关机理，本文以辣椒细胞质雄性不育系21A及其相应的保持系21B为材料，运用同工酶电泳分析技术、可溶性蛋白SDS-PAGE电泳技术结合减数分裂制片技术，比较分析辣椒细胞质雄性不育系雄配子发育过程中同工酶和可溶性蛋白的变化规律；利用ISSR和AFLP分子标记研究和分析辣椒细胞质雄性不育系和保持系基因组差异。主要研究结果如下：1．辣椒细胞质雄性不育系雄配子发育过程中同工酶的研究运用辣椒细胞质雄性不育系21A和保持系21B的幼叶和不同发育时期花蕾为试材，比较分析过氧化物酶(POD)同工酶的表达特征。结果表明：辣椒花蕾中的POD同工酶谱带都比叶片中的更丰富，表现出明显的组织特异性。不育系21A和保持系21B间的酶谱在幼叶和小花蕾(减数分裂前期)中基本无差异，但从中花蕾(减数分裂中期Ⅰ至四分体时期)开始，保持系21B的一些酶带(POD_(4b)和POD_(4c))染色开始减弱。在大花蕾(单核花粉粒至双核花粉粒时期)和特大花蕾(成熟花粉粒时期)时期，不育系比保持系分别多2条酶带(POD_(2c)和POD_(4b))和1条酶带(POD_(2c))，表明辣椒细胞质雄性不育系21A与保持系21B花蕾中的POD同工酶表达与小孢子的发育过程相关，其酶带表达强弱差异的时期在细胞学上观察到的单核晚期败育之前。雄配子发育过程中不育系和保持系花蕾酯酶(EST)，谷氨酸脱氢酶(GDH)，天冬氨酸转氨酶(AAT)、苹果酸脱氢酶(MDH)的比较分析表明，不育系和保持系盛花期营养器官叶片中4种同工酶谱带的表达都没有明显差异，而随着雄配子的发育，保持系21B从中花蕾至特大花蕾比不育系多1条清晰的酯酶谱带(EST_(3e))，从大花蕾开始保持系21B多6条GDH同工酶条带。表明不育系与保持系花蕾GDH差异表达的发生时期与细胞学上观察到的单核晚期败育一致，而EST同工酶的差异表达发生在细胞学上观察到的单核晚期败育之前。2．辣椒细胞质雄性不育系和保持系蛋白质的比较研究可溶性蛋白SDS-PAGE电泳分析结果表明，辣椒叶片蛋白质比花蕾更丰富，不育系与保持系营养器官叶片中蛋白质谱带没有明显差异。而在生殖器官花蕾中，不育系和保持系之间表现出明显差异，从小孢子减数分裂前期至花粉粒成熟时期的整个雄配子发育过程，不育系21A花蕾比保持系21B多一条大小为28.6kDa的特异蛋白谱带。3．辣椒细胞质雄性不育基因相关的分子标记研究利用77对ISSR引物对辣椒细胞质雄性不育系21A及其相应保持系21B进行比较分析。共有45对引物在两系之间都得到了清晰的扩增产物，其中有38对引物在两系之间的扩增图谱完全一致，只有7对引物在不育系21A与相应保持系21B基因组DNA之间的扩增图谱存在差异，主要表现为条带数目的差异、条带位置的差异和条带强弱的差异。找到了辣椒细胞质雄性不育系21A基因组DNA特有的差异片段ISSR-24_(950)，另外，引物ISSR27对两系的扩增产物图谱中，保持系21B多出一条大小约为1300bp的主带。采用AFLP技术分析，获得不育系21A特异扩增片段CMS_(21A)169。将CMS_(21A)169回收测序并用BLASTn、BLASTX和TBLASTX程序在NCBI GENEBANK数据库中进行同源性检索和相似性比对。结果发现CMS_(21A)169的核酸序列中37个碱基是Penaeus monodon性别与生长性状AFLP标记序列中的串联重复序列，这暗示了特异片段CMS_(21A)169与育性有密切的关系。另外，该特异片段的BLASTX和TBLASTX分析表明，其与马铃薯的假拟gag-pol蛋白、假拟逆转录转座子蛋白、假拟逆转录转座子gag蛋白以及假拟整合酶具有相似性，说明特异片段CMS_(21A)169的功能可能与逆转录转座子有密切关系。这些研究结果为进一步深入探讨辣椒细胞质雄性不育的分子机制奠定了基础。
刘书含[4]2016年在《非1BL/1RS不育系msBi-V9125的分子不育机理研究》文中提出二角山羊草细胞质非1BL/1RS新型小麦雄性不育系ms(Ae.bicornis)-V9125(简称msBi-V9125),其表现为不育彻底,扬花期的花药不外露,不产生单倍体以及恢复性强等特点,为小麦细胞质雄性不育的研究和利用开拓了新的途径。为了探索小麦细胞质雄性不育系msBi-V9125的不育机制,本研究以msBi-V9125与保持系杂交的F1不育花药和msBi-V9125与恢复系T63杂交的F1可育花药为材料,利用石蜡切片细胞生物学技术、Label-free蛋白质基因组学技术以及荧光定量技术对msBi-V9125不育机理进行了初步研究。获得以下结果:1.从石蜡切片的观察结果来看,不育花药的绒毡层比可育花药的绒毡层提早降解。不育花药绒毡层在单核晚期已经完全降解,可育花药绒毡层到二核期才完全降解。不育小孢子和可育小孢子差异在叁核期最为明显。因此推断,绒毡层的提前降解影响了小孢子的发育,推测msBi-V9125败育时期主要发生在单核晚期到叁核期。2.通过Label-free共鉴定得到2142个差异蛋白,其中可育花药未能检测到,不育花药能检测到的差异蛋白有50个;可育花药能检测到,不育花药未能检测到的差异蛋白有285个。将鉴定得到的所有蛋白在线粒体蛋白数据库中进行比对,共得到84个线粒体蛋白,其中可育花药无不育花药有的差异线粒体蛋白有2个,而可育花药有不育花药无的差异蛋白有3个。同时将鉴定得到的所有蛋白去除线粒体蛋白后进行亚细胞定位分析,发现有100种蛋白能够定位于线粒体中。GO分析结果表明目前检测到的差异蛋白涉及到多个细胞过程,主要参与代谢与调节,且分布于各个细胞组分,分子功能主要涉及调节催化的功能。3.荧光定量结果表明,利用label-free技术发现的nad2、COX1、SUV3、ATP6差异蛋白基因在不育花药和可育花药中的表达量存在着显着的差异。在msBi-V9125中,nad2基因从四分体至单核晚期表达量逐渐上升,单核晚期到叁核期表达量逐渐下降,但在可育花药中,nad2基因从四分体至单核晚期表达量逐渐下降,单核晚期到叁核期表达量逐渐上升;COX1基因在不育花药中从四分体至叁核期表达量均较低,差异并不明显,但是在可育花药中,COX1基因在叁核期的表达量明显远远高于其他各个时期;SUV3基因在可育花药的四分体、二核期、叁核期的表达量较大,在单核期的表达量较小,在不育花药中,SUV3的表达量保持较低水平;ATP6基因在不育花药中四分体到单核晚期保持较低水平,但在二核期表达量增加显着,叁核期的表达量与二核期相比略有降低。上述研究结果为进一步找到不育系msBi-V9125的育性相关蛋白,从而揭示新二角山羊草细胞质非1BL/1RS小麦雄性不育系msBi-V9125的育性机理奠定了基础。
吴峰[5]2007年在《辣椒胞质雄性不育系K132A败育的细胞学特征、生化基础研究及其应用》文中认为胞质雄性不育(Cytoplasmic Male Sterility,简称CMS)是广泛存在于高等植物中的一种自然现象,表现为花粉败育、母体遗传、可被显性恢复基因恢复育性。迄今已在150多种植物中发现了CMS,其在农作物的杂种优势利用上具有重要的价值。利用自交系生产杂交种过程中,人工去雄费工费时,选育并利用雄性不育系生产杂交一代种子,可简化制种手续,确保种子纯度,因而引起人们的广泛关注。有关雄性不育的机制人们已进行过多方面的探讨,发现雄性不育与植物器官的物质代谢、能量代谢异常,酶活性的变化有关。辣椒为一种重要的蔬菜作物,但有关辣椒雄性不育的花药发育及导致花粉败育的因素尚不完全清楚。本研究以辣椒胞质雄性不育系K132A及相应的保持系K132B为试材,通过石蜡切片对辣椒胞质雄性不育系及相应的保持系不同花药发育时期的细胞学特征进行观察。通过生化手段对不同发育阶段的花药的生化特性进行比较分析。同时利用该不育系进行了杂交一代的选育。旨在明确雄性不育的败育时期,探求导致辣椒雄性不育的原因,为阐明辣椒胞质雄性不育的败育机理提供理论基础,为利用辣椒雄性不育系进行杂交育种提供依据。得出如下结果:1.通过对不育系K132A、保持系K132B不同大小花蕾中花药的石蜡切片显微观察。比较得出,从造孢细胞期,到花粉母细胞减数分裂末期II二者没有表现出明显差异。之后,保持系四分体解体释放出小孢子正常发育为成熟花粉粒,绒毡层细胞消失。而不育系绒毡层细胞高度液泡化,其细胞体积异常膨大,挤压花粉囊腔发育异常,成“L”细线型,使营养物质没有运输到小孢子细胞,使小孢子得不到营养和受到绒毡层的挤压而不能正常发育,出现败育。败育发生在减数分裂四分体时期。2.花药中脯氨酸含量的测定结果为不育系脯氨酸含量低于保持系。随着花蕾的发育保持系花药中脯氨酸含量逐渐升高而不育系脯氨酸含量逐渐降低。游离脯氨酸是花粉代谢中一种极其重要的物质。脯氨酸的积累,对酶起保护作用,并维持PH值的中性,保证花粉中生化过程的正常进行。因此,游离脯氨酸的缺乏是花粉败育的原因之一。3.通过对不育系K132A、保持系K132B不同发育阶段的花药的生化特性进行比较分析。结果表明,不育系花药不同发育阶段的过氧化物酶、多酚氧化酶、超氧化物歧化酶的比活力明显高于保持系,且呈逐渐增强趋势,保持系逐渐减弱。过氧化氢酶的比活力低于保持系,推断由于酶活性的异常变化引起花粉内代谢的失调导致败育。4.不育系花药中可溶性蛋白质含量低于保持系。随着辣椒花蕾的发育,不育系花药中可溶性蛋白质含量在大花蕾和中花蕾时期均低于小花蕾时期。而保持系的花药中可溶性蛋白质含量则是大花蕾和中花蕾时期的高于小花蕾时期的。5.分春、秋季两次将不育系安排在杭州、内蒙、新疆等地试种,观察育性,结果不育株率均为100% ,未表现出受气候的影响。将不育系在开花前开始用纱网隔离,观察其座果和结籽情况。在调查的50株20个果实中,其果实和正常果实相比,果实干瘪、瘦小,没有结籽,也说明了其不育性的稳定。利用辣椒胞质雄性不育源,通过杂交、对雄性不育株回交,选育出辣椒胞质雄性不育系和相应保持系。通过测交筛选恢复系,配制出一个育性完全恢复的园艺性状优良的辣椒组合,在华中地区可越夏栽培,鲜椒产量达到5000千克/667㎡。完成了对辣椒胞质雄性不育系的保存繁育;进行了该F1代的制种生产。
袁稳[6]2012年在《辣椒细胞质雄性不育相关基因的克隆及表达研究》文中认为辣椒(Capsicum annuum L.)原产中南美洲,是一种世界性的蔬菜和加工调味品,据农业部统计,从2000年起全国每年栽培面积在140万公顷左右,是我国第二大蔬菜作物。作为常异花授粉植物,辣椒的杂种优势极为显着,F1代杂交品种在生产上已得到广泛应用。辣椒细胞质雄性不育系是杂种优势利用的基础和重要途径,是当今世界辣椒育种的主攻方向。为了更好地利用辣椒细胞质雄性不育系进行杂种优势育种,进一步阐述和丰富辣椒细胞质雄性不育的相关机理,本文以辣椒细胞质雄性不育系21A及其相应的保持系21B为材料,采用CTAB法提取基因组DNA,采用蔗糖沉淀与差速离心相结合的方法提取线粒体DNA,运用SRAP分子标记技术研究和分析辣椒细胞质雄性不育系和保持系DNA差异,寻找与辣椒细胞质雄性不育相关的分子标记,利用实时荧光定量PCR技术对找到的不育相关特异片段的表达情况进行了研究,主要研究结果如下：1.辣椒细胞质雄性不育系及其保持系基因组DNA-SRAP分子标记研究利用SRAP分子标记技术对辣椒细胞质雄性不育系21A及其相应保持系21B的基因组DNA进行比较分析,64对SRAP引物组合共扩增获得了1792条从100bp-1000bp大小不同的条带,平均每对引物组合扩增出28条清晰的条带,共检测到4个多态性位点,其中不育系材料中2个,将差异片段进行回收、克隆测序,特异片段Me7Em4-280和Me2Em7-230序列全长分别为283bp和236bp,经NCBI数据库比对分析表明,Me7Em4-280核苷酸序列与多种植物的NADH dehydrogenase subunit D (ndhD) gene具有较高的同源性,片段Me2Em7-230与Oryza sativa Indica Group strain WA-CMS mitochondrion基因同源性为74%。根据差异片段序列特点设计特异SCAR引物,在不育系和保持系单株DNA中进行扩增验证,都仅在不育系中扩增出目的条带,从而推测本研究获得的两个SCAR标记很可能与细胞质雄性不育基因紧密连锁。2.辣椒细胞质雄性不育系及其保持系线粒体DNA-SRAP分子标记研究以辣椒细胞质雄性不育系21A及其保持系21B为材料,采用差速离心与蔗糖沉淀相结合的方法提取辣椒黄化苗线粒体DNA,进行SRAP分子标记,结果表明：(1)128对引物组合共扩增获得了3072条100-1000bp的条带,多态性位点仅有9个,占0.29%,其中7条多态性条带位于21A中。(2)对多态性条带回收、克隆和测序,分析比对后发现,9个克隆在Genbank中找到了相似的功能,绝大部分与能量代谢有关。(3)根据21A中的多态性序列特点设计特异SCAR引物,在21A和21B的单株基因组DNA中进行扩增验证,4对引物在21A中扩增出目的条带,表明已成功地将SRAP标记转化为SCAR标记,是新发现的与辣椒细胞质雄性不育基因相关的片段。3.辣椒细胞质雄性不育相关基因的表达分析实时荧光定量PCR (qRT-PCR)技术作为一种精确的基因表达分析技术而广泛应用于多种植物的表达研究中。本文利用荧光定量PCR技术对从辣椒细胞质雄性不育系21A线粒体DNA分离出的与不育性状相关的基因CMS721在不同组织中的表达情况进行了分析。结果表明：该基因只在不育系中表达,并且在所检测的组织中均有表达,但表达量差异很大,基因表达量在中花蕾时期迅速下降,推测该基因控制辣椒花药中与能量代谢相关的蛋白的表达,中花蕾时期表达量减少,能量代谢异常,引起小孢子发育障碍,最终导致雄性不育。这些研究结果为进一步深入探讨辣椒细胞质雄性不育的分子机理奠定了基础。
侯杰[7]2017年在《两个辣椒雄性不育系败育机理及育性稳定特性研究》文中研究表明以辣椒雄性不育系O-9、O-6及其相应保持系为研究材料,利用田间试验结合实验室分析,从植物形态学、生理生化、细胞学等方面对辣椒雄性不育性及其机理进行了研究。对不同育性材料的植株形态以及花器官性状测量比较;测定了不育系和保持系的花粉活力以及单个花药的花粉量;对试材进行分5期播种,测定了过氧化物酶活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶活性、游离脯氨酸、丙二醛含量随着花蕾发育的动态变化;利用石蜡切片法,从细胞学角度研究了供试材料小孢子的发育过程。主要结果如下:1.雄性不育材料花药皱缩,雄蕊明显高于雌蕊,花粉极少或无花粉;而其相应保持系花药发育良好,雄蕊与雌蕊近乎平齐,花粉量大。2.细胞学观察结果显示,不育材料在四分体时期发生小孢子败育现象,其原因是绒毡层细胞高度液泡化,挤压致四分体破裂进而导致降解,无花粉粒产生;在单核小孢子时期,会出现其内部细胞质被降解现象。3.不育材料随着花蕾的发育可溶性糖含量、可溶性蛋白含量均低于保持系,可溶性糖含量最高时期保持系比两不育系材料分别高22%、43%,可溶性蛋白含量最高时期保持系比两不育系材料分别高45%、55%;游离脯氨酸含量在不育材料花蕾发育过程中逐渐降低,在花粉粒成熟期分别为73.41μg/g和62.29μg/g,其相应保持系则迅速积累,含量为339.25μg/g;过氧化物酶活性比其相应保持系活性低;超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量均高于保持系,丙二醛含量雄性不育材料比保持系分别高25%、66%。4.不同播期雄性不育材料花蕾发育过程中,可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、丙二醛含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性各生理生化指标,在不同播期间有所变化但无显着性差异。5.O-6、O-9雄性不育材料育性稳定。
黄炜[8]2012年在《辣椒核雄性不育两用系创制及其不育机理研究》文中指出辣椒（Capsicum annuum L.）是世界上主要的常异花授粉蔬菜作物之一，在熟性、产量、品质及抗病性等方面具有明显的杂种优势。目前我国辣椒杂交种已在生产上占据主要地位，大面积主推品种都是品种间或自交系间一代杂交种。这类杂交种子在生产上虽然增产潜力很大，但其制种时必须人工去雄，成本较高，而且由于辣椒生殖器官同花同位，种子纯度很难保证。目前国内外已将辣椒雄性不育成功应用在辣椒杂种优势育种及杂种一代种子生产之中，对于解决人工去雄以降低生产成本，提高种子纯度具有重要的推动作用。当前辣椒雄性不育应用中的一个关键问题是雄性不育源匮乏或其农艺性状难以改良，已选育的不育系母本遗传背景大多数基本一致，这些都不利于辣椒杂种优势的进一步充分发挥利用。本研究针对这一辣椒育种中出现的瓶颈，自2002年以来利用远缘杂交结合人工诱变技术创制了MS4辣椒雄性不育种质资源，在明确其遗传规律的基础上选育出HW58AB雄性不育两用系，并对其主要农艺性状、细胞学、生理生化和分子生物学等方面进行研究，从而探索该辣椒核雄性不育两用系的不育机理，为进一步更好地利用这一新不育源奠定基础。主要研究结果如下：1.利用辣椒3个栽培种C. annuum、C. chinense、C. peruvianum远缘杂交结合人工诱变技术创制的MS4不育株花药干瘪皱缩，花粉量极少甚至无花粉，花粉无生活力，雌蕊具有正常的发育和异交授粉受精能力，不育性状典型，具有一定的研究和利用价值。通过对MS4株系内成对兄妹交和父本自交，结果表明若F1代植株为全可育，F2代群体中可育与不育性状分离符合3:1分离比例；若F1代植株育性发生分离，则不育与可育性状分离符合1:1分离比例。因此认为该不育源不育基因对可育基因为隐性，且仅受单基因控制。通过MS4株系中不育株与6个高世代自交系间成对杂交、自交及测交结果分析表明：F1代表现均为全可育，未在供试自交系中发现保持系。因此MS4株系中出现的不育性状为细胞核单基因控制的隐性质量性状。2.采用株系内固定单株进行成对兄妹交，同时结合主要农艺性状选择，经多代选育获得辣椒核雄性不育两用系HW58AB。该两用系雄性不育性状典型，花粉败育彻底，不育度高，育性受环境影响较小，不育性状稳定，果实圆锥形，抗辣椒疫病。本研究还利用二环系法将其不育性状转育至甜椒自交系CK15中，为进一步深入研究辣椒雄性不育机理及杂种优势利用奠定育种材料基础。3.利用石蜡切片和电镜技术对小孢子细胞学观察表明辣椒核雄性不育两用系HW58AB小孢子败育发生在小孢子母细胞末期，即四分体形成之前，部分绒毡层细胞过度膨大，液泡化现象严重，导致在药室内腔挤压小孢子母细胞破裂解体。在四分体时期，绒毡层细胞液泡化加剧膨大侵占了小孢子母细胞空间，不育株小孢子母细胞受绒毡层严重挤压解体自溶，并与绒毡层粘连在一起形成深着色带。不育株小孢子母细胞不能完成减数分裂，不能形成正常的四分体。4.利用酶联免疫检测技术研究不育株和可育株花蕾在小孢子不同发育时期内源激素含量的动态变化及激素平衡关系。结果表明：两用系中不育株花蕾组织中IAA、ZRs、GA3含量在小孢子发育的大部分时期均低于可育株，而不育株花蕾中ABA含量在小孢子发育各个时期均显着高于可育株。不育株花蕾ZRs/GA3均高于可育株，而IAA/ABA、ZRs/ABA、GA3/ABA均低于可育株，这说明辣椒花蕾发育过程中不育系中的内源激素的平衡关系发生了变化，ABA与IAA之间存在着相互拮抗的作用，IAA、ZRs及GA3供给失调导致雄性不育。5.利用cDNA-AFLP技术研究了辣椒核雄性不育两用系HW58AB不育株和可育株蕾期基因表达差异，共获得了93条阳性差异表达片段。经序列比对发现这些差异片段分别属于细胞壁合成及跨膜运输、电子传递与能量调控、防卫与胁迫反应、细胞周期、生理生化代谢、核酸代谢、信号传导、转录调控、未知或假定蛋白等，其中53条TDFs无同源基因功能或为假定蛋白，可能为新基因。在37条育性表达差异的TDFs中，27条在可育株花蕾中特异表达，其余10条在不育株花蕾中特异表达，不育株特有的差异片段数明显少于可育株，这可能是由于某些基因的沉默或特异表达导致不育株小孢子在发育途中败育，而可育株小孢子继续正常发育。6.通过半定量RT-PCR技术对小孢子发育过程中有代表性的差异片段时空表达模式进行分析，结果表明：分别与果胶裂解酶基因、酰基辅酶A合成酶、精氨酸脱羧酶基因高度同源的差异片段在可育株花蕾发育过程中特异表达或表达量很高，而与过氧化物酶基因、脯氨酸氧化脱氢酶基因高度同源的差异片段在不育株花蕾发育过程中特异表达或表达量很高。结合两用系小孢子发育过程中蕾期IAA含量、过氧化物酶活性和游离氨基酸含量的分析，说明不育株小孢子败育与胞间连丝或胞质通道形成受阻，多胺等信号物质合成不足，过氧化物酶过量表达引起的IAA亏缺，以及脯氨酸大量降解引起的细胞膜系统完整性受到破坏密切相关。
王述彬[9]2005年在《辣（甜）椒细胞质雄性不育系遗传机制及不育基因分子标记研究》文中指出辣(甜)椒(Capsicum annuum L.)是世界性重要的蔬菜和加工调味品,为我国第二大蔬菜作物。辣(甜)椒细胞质雄性不育系是杂种优势利用的基础和重要途径。利用辣(甜)椒细胞质雄性不育系培育辣(甜)椒杂交品种是当今世界辣(甜)椒育种的主攻方向。同时,辣(甜)椒细胞质雄性不育系也是联系普通遗传、细胞遗传和分子遗传的极好材料,通过研究其遗传规律、败育机理与不育基因相关的分子标记,对于丰富植物细胞质雄性不育机理具有重要的理论意义。 本文采用辣(甜)椒细胞质雄性不育系21A、延A、8A与相应的保持系21B、延B、8B和不同基因型的辣(甜)椒恢复系构建F_1群体、F_2群体、F_1×B群体、F_1×F_1群体、A×(R_1×R_2)群体,研究和分析辣(甜)椒细胞质雄性不育系的遗传类型和特点、不育胞质基因的遗传效应和不育恢复基因的遗传与分布;运用减数分裂制片技术、石蜡切片法和电子显微超薄切片技术系统观察了辣(甜)椒细胞质雄性不育系21A、8A、金A与相应的保持系21B、8B和金B减数分裂和雄配子发生的整个过程,分析了辣(甜)椒细胞质雄性不育系的败育机理;利用RAPD和AFLP分子标记技术,研究不育系和保持系间基因组DNA、线粒体DNA多态性差异,寻找辣(甜)椒细胞质雄性不育基因相关的分子标记。主要研究结果如下: 1、辣(甜)椒细胞质雄性不育系的遗传基础研究 辣(甜)椒细胞质雄性不育系21A、延A和8A均属孢子体细胞质雄性不育类型且不育性遗传特点相同,其不育性是由不育细胞质基因和1对隐性核基因共同决定。 辣(甜)椒雄性不育细胞质基因的遗传效应之一表现为单性结果且不育系间单性结果率有显着差异。不育胞质基因对F_1代主要农艺性状株高、株幅、单株结果数、果实大小、产量有一定正效应和促进作用,不育胞质对繁种没有影响。不育系的扩繁与保持以及F_1杂交种子的繁制以大棚人工辅助授粉为最佳,单株结果数和单果种子数显着高于露地人工辅助授粉和自然授粉。 匈804、LS_7、湘紫、洛紫、SI201、转育R甜和转育R辣均能完全恢复21A
李六林[10]2007年在《‘新高’梨花粉败育的细胞学和生理特性研究》文中研究表明梨(Pyrus)属于典型的自交不亲和性植物，生产中需要合理配置授粉树，才能达到预期的产量和品质。在栽培的品种中，一些雄性败育的品种，如‘新高’、‘爱宕’和‘黄金梨’等，增加了授粉树选配的问题和生产管理上的困难。为克服梨雄性不育给生产上带来的负面影响和利用雄性不育资源在解决梨花粉直感效应及改善品质方面的潜在价值，本试验以雄性不育‘新高’梨和雄性可育‘丰水’梨为材料，开展梨雄性不育机理的研究。为此，本试验在对‘新高’梨雄性不育性进行鉴定的基础上，研究其花粉败育的时期和特征；并以此为依据，从细胞和亚细胞水平以及荧光物质的分布特性等方面研究了‘新高’花粉败育的细胞学机制；分析花蕾发育过程中矿质营养变化，对Ca~(2+)及其影响Ca~(2+)分布的酶进行了细胞化学定位，以探讨其分布的变化与花粉败育的关系；最后对花蕾中的激素及其影响IAA的酶和多胺进行分析，以从生理角度进一步揭示‘新高’花粉败育的机制。研究主要结果如下：1．‘新高’花药皱缩，发白，虽可以正常开裂，但花粉很少。在少数花药的横切面上虽然可看到微量花粉，但花粉染色很浅，且不规则，没有生活力。‘新高’花粉母细胞能正常进行减数分裂产生四分体；在小孢子产生后，发育缓慢，小孢子壁薄，加厚不明显；随着单核小孢子的液泡化，小孢子粘连降解，或小孢子细胞壁破损，细胞质、细胞核降解消失，很少见到二核花粉。说明‘新高’属于小孢子退化类型的雄性不育品种，小孢子退化主要发生在单核小孢子中期到晚期。2．在花粉母细胞减数分裂前，‘新高’花粉母细胞和花药壁的发育与‘丰水’没差异，药壁包含表皮、药室内壁、中层和绒毡层，花粉母细胞被胼胝质包围。‘新高’四分小孢子染色很浅，胼胝质解体后，‘新高’较‘丰水’小孢子浅染，外粉壁发育迟缓而显得较薄。单核中期大部分小孢子收缩变形，且大小不等，细胞质解体，大部分不见细胞核。随后，小孢子壁破损，内含物外流，小孢子逐渐解体成为空壳或仅留下小孢子壁降解的残余物。在游离小孢子形成时，‘新高’绒毡层出现了不均匀的染色，其它花药壁结构与‘丰水’差异不明显。3．‘新高’在小孢子母细胞时期出现包裹小孢子母细胞的胼胝质厚薄不均匀，部分不完整，胞内线粒体等细胞器的结构模糊，内质网分布少等早期异常现象；在四分体小孢子内小囊泡分布少，线粒体等细胞器的膜呈透明状，之后小孢子液泡膜破裂，细胞质开始解体，线粒体、质体、内质网等细胞器相继解体或退化，核仁解体，最后出现了同心环状的膜状体，以及细胞质及细胞核降解的残骸。而‘丰水’小孢子母细胞和雄配子体的线粒体结构清晰，液泡膜完整，且含有丰富的内质网、核糖体和高尔基体等细胞器，此外在四分体小孢子膜内分散着大量的小囊泡，这些小泡可能与原外壁的形成有关。4．‘新高’四分小孢子表现出局部形成原外壁，或质膜和原外壁分离等不良现象，同时在胞内有很少的小囊泡。在单核小孢子时期，外壁上不能沉积孢粉素或只有表面沉积孢粉素，形成了透明状的外壁或无基足层的外壁，即使有的可以形成完整的外壁，但较正常孢子的外壁薄。而‘丰水’在四分小孢子时期形成了良好的原外壁，在雄配子体发育过程中，其外壁迅速发育。在花粉成熟时，花粉壁由薄的内壁及由基足层、基柱、覆盖层共同组成的外壁构成。两个品种的小孢子母细胞或四分体时期的胼胝质均能正常形成，并能及时降解，没有差异；‘丰水’小孢子外壁的自发荧光物质随雄配子体的发育而逐渐增多，在单核小孢子后期，小孢子外壁上除萌发的孔沟外均匀地沉积大量的自发荧光物质。‘新高’在单核小孢子早期小孢子外壁的荧光物质与‘丰水’差异不大，之后从局部到整个小孢子表面呈透明状，随之变形和相互粘连，有的小孢子表面荧光物质呈网状分布等异常表现。5．‘新高’和‘丰水’小孢子母细胞时期的绒毡层细胞都含有大量的线粒体、内质网等细胞器；随着减数分裂的进行，两个品种的绒毡层细胞质收缩，细胞间和内切相面形成了许多空腔，细胞内高尔基体和分泌小泡增多，内质网膨胀形成槽库结构；四分体时期，‘丰水’绒毡层内分泌小囊泡和槽库结构的内质网进一步增多，并向药室分泌大量的乌氏体，而‘新高’绒毡层细胞内的部分细胞器消失，内质网垛迭，线粒体等细胞器边缘呈透明状，并产生了大量的小液泡；在小孢子发育的过程中，‘新高’并没有像‘丰水’一样出现结构清晰的内质网、线粒体等细胞器，而且出现了一些形态各异、结构模糊的细胞器；在绒毡层细胞解体时，‘丰水’绒毡层细胞内主要为油体等结构，并呈极性分布。而‘新高’细胞内还含有槽库结构的内质网，并和其它结构一起呈无序分布。‘新高’和‘丰水’绒毡层中自发荧光物质都产生于小孢子母细胞时期，以后荧光增强。在四分体小孢子即将释放单核小孢子时，‘丰水’绒毡层细胞表面分布大量的自发荧光物质颗粒，而‘新高’表面的自发荧光物质颗粒较少。6．‘新高’结果枝和结果母枝中Fe、Zn、Cu、Ca、Mg和K含量较‘丰水’低，尤其是结果枝中ca和zn的含量差异更大，只有Mn的差异不显着。从四分体时期开始到单核小孢子后期，‘新高’和‘丰水’梨在花蕾中各矿质营养含量总体上呈逐渐下降的趋势，但‘新高’中Fe、zn、cu、Mg和Ca含量均低于‘丰水’，差异达到显着水平，Mn含量在单核花粉期后显着地高于‘丰水’，K的差异不明显。7．运用焦锑酸钾沉淀法，对‘新高’和‘丰水’花药发育过程中Ca~(2+)进行了细胞化学定位研究。‘新高’和‘丰水’小孢子母细胞膜表面均有Ca~(2+)淀颗粒的分布。在四分体时期，‘丰水’小孢子表面积累了大量的Ca~(2+)沉淀颗粒，而在‘新高’中基本没有Ca~(2+)沉淀颗粒。随着胼胝质的解体，在‘丰水’小孢子的液泡、外壁以及细胞膜等部位均积累了Ca~(2+)沉淀颗粒，‘新高’小孢子中的Ca~(2+)沉淀颗粒则更多地分布在细胞质以及一些细胞器上。‘新高’小孢子中的Ca~(2+)常分布与其花粉败育有关。从小孢子母细胞开始，‘丰水’花药绒毡层的径切向面和内切向面均分布着大小不等的Ca~(2+)沉淀颗粒。随着小孢子的产生和发育，Ca~(2+)沉淀颗粒分布的量逐渐增多。在单核晚期，Ca~(2+)沉淀颗粒又减少。但‘新高’在四分体时期绒毡层中Ca~(2+)沉淀颗粒明显比‘丰水’要少，而单核小孢子时期Ca~(2+)分布较‘丰水’多。8．应用铅沉淀法，分析了花药发育过程中Ca~(2+)-ATPase的分布。‘丰水’小孢子母细胞膜上基本上没有Ca~(2+)-ATPase的分布，只是在一些细胞器上有少量的分布；单核小孢子发育过程中，‘丰水’小孢子质膜及内壁上的Ca~(2+)-ATPaS逐渐增加，但在胞质内分布较少。从小孢子母细胞时期开始，在‘丰水’绒毡层细胞膜和液泡膜等细胞器以及乌氏体上分布有大量的Ca~(2+)-ATPase，随绒毡层的解体而逐渐减少。自四分小孢子开始，‘新高’和‘丰水’花药Ca~(2+)-ATPase就有差别：‘新高’四分小孢子细胞膜几乎没有Ca~(2+)-ATPase的分布，随小孢子的发育质膜上Ca~(2+)-ATPase虽逐渐增多，但比‘丰水’明显少；‘新高’绒毡层膜以及乌氏体有明显Ca~(2+)-ATPase分布，除小孢子母细胞时期外，与‘丰水’的差异不明显。9．‘新高’梨花蕾中IAA含量从四分体后极显着地低于‘丰水’，在单核花粉早期和单核花粉晚期仅为‘丰水’的22．7％和27．0％，‘新高’梨IAA含量的亏缺可能是导致‘新高’败育的原因之一；‘新高’梨在花粉发育的前期IAA氧化酶活性显着地高于‘丰水’，而两个品种POD活性变化一致，并且活性的差异不显着，说明POD不是导致‘新高’IAA含量的亏缺的关键酶；‘新高’梨ABA含量从四分体以后却显着地高于‘丰水’。10．‘新高’花蕾发育过程中游离态的Put和Spd变化幅度不大，‘丰水’则在单核花粉到二核花粉时期出现高峰，其含量是‘新高’的3-5倍；‘新高’中游离态的Spm也显着地低于‘丰水’。‘丰水’中高氯酸可溶共价结合态Put、Spd和Spm含量逐渐增加，‘新高’在花粉败育期或败育前期出现不同于‘丰水’的高峰，此种形态多胺含量的增加可能影响到游离态多胺含量的增加，而影响到花粉的发育。‘新高’和‘丰水’中高氯酸不可溶结合态多胺含量的变化基本一致。‘丰水’中不同种类的多胺均以游离态为主，‘新高’以高氯酸可溶结合态为主。综上所述，本研究从细胞形态、亚细胞水平、细胞化学和生理生化水平上首次对‘新高’雄性不育机理进行了系统的研究。明确了‘新高’花粉败育的时期和主要细胞学机制，探明了‘新高’雄性不育在细胞化学和某些生理生化方面的败育机理。为从分子水平来研究‘新高’雄性不育的机理和人工调控育性的表达提供了理论依据。
参考文献：
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