检索
E-mail
RSS
高级检索 图表检索

当期目录 我要投稿 过刊浏览
高级检索 图表检索

作物杂志,2023, 第5期: 24–29 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2023.05.004

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

TMS5基因在小麦BNS不育系育性转换中的差异表达分析

刘书含1,2(), 陈磊1, 张建朝2, 胡甘2, 孙君艳1, 刘东涛3(), 王军卫2()   

  1. 1信阳农林学院农学院，464000，河南信阳
    2西北农林科技大学农学院/国家杨凌农业生物技术育种中心/国家小麦改良中心杨凌分中心/小麦育种教育部工程研究中心/陕西省作物杂种优势研究与利用重点实验室，712100，陕西杨凌
    3江苏徐淮地区徐州农业科学研究所，221131，江苏徐州
  • 收稿日期:2022-03-22 修回日期:2022-07-22 出版日期:2023-10-15 发布日期:2023-10-16
  • 通讯作者: 刘东涛，主要从事小麦遗传育种研究，E-mail：liudongtao317@163.com; 王军卫为共同通信作者，主要从事小麦生殖发育与杂优利用研究，E-mail：wjw@nwsuaf.edu.cn
  • 作者简介:刘书含，主要从事小麦遗传育种研究，E-mail：435238851@qq.com
  • 基金资助:
    河南省科技攻关项目(212102110049);陕西省作物杂种优势研究与利用重点实验室后补助项目(2018SZS-22);徐州市重点研发（现代农业）计划项目(KC20036)

Gene Differential Expression Analysis of TMS5 in the Fertility Conversion of Wheat BNS Sterile Line

Liu Shuhan1,2(), Chen Lei1, Zhang Jianchao2, Hu Gan2, Sun Junyan1, Liu Dongtao3(), Wang Junwei2()   

  1. 1School of Agriculture, Xinyang Agriculture and Forestry University, Xingyang 464000, Henan, China
    2College of Agronomy, Northwest A & F University/National Yangling Agricultural Biotechnology & Breeding Center/Yangling Branch of State Wheat Improvement Center/Wheat Breeding Engineering Research Center, Ministry of Education/Key Laboratory of Crop Heterosis of Shaanxi Province, Yangling 712100, Shaanxi, China
    3Xuzhou Institute of Agricultural Science, Xuhuai District, Jiangsu Province, Xuzhou 221131, Jiangsu, China
  • Received:2022-03-22 Revised:2022-07-22 Online:2023-10-15 Published:2023-10-16

RichHTML

13

PDF (PC)

184

摘要：

TMS5基因编码RNase Z蛋白，它是水稻中报道的一个温敏核不育基因。分析比较小麦中TMS5同源基因在小麦BNS不育系和可育系花药不同发育时期表达的差异，为揭示小麦BNS温敏核雄性不育的机制提供理论依据。以小麦BNS不育系和可育系花药为试验材料，克隆获得408bp的小麦TMS5同源序列，其与水稻TMS5基因序列一致性达80%。定量分析小麦TMS5在花药发育的四分体期、单核早期、单核晚期、二核期和三核期的表达发现，该基因主要在四分体期表达，并且其在可育系花药中的表达量要远高于不育系。小麦TMS5基因与BNS温敏核雄性不育系的花粉败育密切相关，且四分体期是其调控的关键时期。

关键词: 小麦, 温敏核雄性不育, BNS, TMS5基因, 荧光实时定量PCR

Abstract:

The TMS5 is a thermosensitive sterility gene of rice, which encodes a RNase Z protein. We analyzed the expression differences of wheat TMS5 gene in wheat BNS sterile line and fertile line at different developmental stages of anthers, aiming to provide a theoretical basis for revealing the mechanism of wheat BNS thermosensitive sterility. Using the sterile and fertile anthers of wheat BNS as test materials, a 408bp sequence of wheat TMS5 was cloned, which was 80% identical to the sequence of the TMS5 in rice. Compared the TMS5 expression in stages of wheat anther development including tetrad, early mononuclear, late mononuclear, dinuclear and trinuclear, the results showed that the TMS5 was mainly expressed in the tetrad stage, and the TMS5 expression level in anthers of fertile lines was much higher than that of sterile lines. The wheat TMS5 gene was closely related to the pollen abortion of wheat BNS thermosensitive sterile line, and the tetrad stage was the key period of TMS5’s regulation.

Key words: Wheat, Photo-thermo-sensitive male sterility, BNS, TMS5 gene, qRT-PCR

表1

引物序列

引物Primer 序列（5′-3′）Sequence (5′-3′)
TMS5-1F CCCCTCCCCAGCCATAAAG
TMS5-1R AAGGCCCTGACCTTGAGATC
TMS5-2F CCATAAAGCGTAAGGCGAAGC
TMS5-2R GCGTGCGAGATGAAGAGGAA
18S-F CGTCCCTGCCCTTTGTACAC
18S-R AACACTTCACCGGACCATTCA

图1

TMS5序列比对结果 TMS5-CDs表示水稻该基因序列

图2

TMS5基因的半定量分析 STe：不育系四分体时期;SUe：不育系单核早期;SUl：不育系单核晚期;SBi：不育系二核期;STr：不育系三核期;FTe：可育系四分体时期;FUe：可育系单核早期;FUl：可育系单核晚期;FBi：可育系二核期;FTr：可育系三核期

图3

18S和TMS5的溶解曲线

图4

TMS5基因在花药发育各时期的相对表达量 不同字母表示0.05水平差异显著

[1] 付志远, 秦永田, 汤继华. 主要作物光温敏核雄性不育基因的研究进展与应用. 中国生物工程杂志, 2018, 38(1):115-125.
[2] 赵昌平. 中国杂交小麦研究现状与趋势. 中国农业科技导报, 2010, 12(2):5-8.
[3] 杨木军, 李绍祥, 刘琨, 等. 云南温光敏两系杂交小麦制种技术研究. 麦类作物学报, 2006, 26(4):27-31.
[4] 任勇, 李生荣, 陶军, 等. 温光型两系杂交小麦绵杂麦168制种技术研究. 麦类作物学报, 2011, 31(1):30-34.
[5] 姬俊华, 茹振钢, 张改生, 等. 小麦温敏雄性不育系BNY的花粉育性及自交结实性研究. 麦类作物学报, 2004, 24(2):24-26.
[6] 薛香, 茹振刚. 播期对温敏不育系BNY育性的影响. 河南职业师范技术学院学报, 2004, 32(1):12-14.
[7] 张自阳, 胡铁柱, 冯素伟, 等. 温敏核雄性不育小麦BNS的育性转换规律初探. 河南农业科学, 2010(7):5-9.
doi: 10.3969/j.issn.1004-3268.2010.07.001
[8] 宁江权, 茹振刚, 郑炜君, 等. BNS小麦雄性不育性表现及其恢复性的研究. 麦类作物学报, 2011, 31(4):642-647.
[9] 杜黎君, 孙海燕, 苏晴, 等. 15℃以上平均气温显著影响温敏雄性不育小麦BNS的育性转换. 中国农业气象, 2016, 37(5):555-563.
[10] 张保雷, 张卫东, 高庆荣, 等. 温光敏雄性不育小麦BNS育性的遗传效应分析. 中国农业科学, 2013, 46(8):1533-1542.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.002
[11] 王震, 范晓静, 张淼, 等. ATP合成相关基因在小麦BNS不育系育性转换中的差异表达. 作物学报, 2014, 40(8):1501-1505.
[12] 白羿雄, 宋瑜龙, 牛艳波, 等. 温敏核雄性不育小麦中不育系和可育系花药基因的表达谱分析. 农业生物技术学报, 2015, 23(8):1011-1019.
[13] 曹银萍, 杨靖, 卫笑, 等. 小麦BNS雄性不育显性遗传方式的观察与分析. 中国农业科技导报, 2019, 21(7):19-30.
doi: 10.13304/j.nykjdb.2018.0515
[14] Jia J H, Li C Y, Deng Q Y, et al. Rapid constructing a genetic linkage map by AFLP technique and mapping a new gene tms5. Acta Botanica Sinica, 2003, 45(5):614-620.
[15] Wang Y G, Xing Q H, Deng Q Y, et al. Fine mapping of the rice thermo-sensitive genic male-sterile gene tms5. Theoretical and Applied Genetics, 2003, 107(5):917-921.
doi: 10.1007/s00122-003-1327-8 pmid: 12827251
[16] Zhou H, Liu Q J, Li J, et al. Photoperiod- and thermo-sensitive genic male sterility in rice are caused by a point mutation in a novel noncoding RNA that produces a small RNA. Cell Research, 2012, 22:649-650.
doi: 10.1038/cr.2012.28 pmid: 22349461
[17] Zhou H, Zhou M, Yang Y Z, et al. RNase ZS1 processes UbL40mRNAs and controls thermosensitive genic male sterility in rice. Nature Communications, 2014, 5:4884-4892.
doi: 10.1038/ncomms5884 pmid: 25208476
[18] 张龙雨, 李红霞, 张改生, 等. 黏类小麦细胞质雄性不育相关基因cMDH的克隆与表达分析. 作物学报, 2009, 35(9):1620-1627.
[19] Ding J H, Lu Q, Ouyang Y D, et al. A long noncoding RNA regulates photoperiod-sensitive male sterility, an essential component of hybrid rice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2012, 109(7):2654-2659.
[20] 陈镇, 马雪丽, 曾汉来. 水稻光温敏核不育调控基因及作用机理研究进展. 世界科技研究与发展, 2015, 37(1):97-104.
[21] 周美兰, 唐启源, 程尧楚, 等. 光温敏核不育小麦ES-10雄性败育机制研究. 湖南农业大学学报, 1997, 23(2):117-122.
[22] 李云伏.小麦光温敏不育系BS20. BS210的遗传特性及不育候选基因的分离研究. 武汉:华中农业大学, 2006.
[23] 张亚勤, 宗学风, 余国东, 等. 重庆温光敏核不育小麦C49S的育性稳定性分析. 麦类作物学报, 2007, 27(5):787-790.
[24] 李柯, 周菊红, 何蓓茹, 等. YS型小麦温敏雄性不育系育性控制遗传模型的初步分析. 麦类作物学报, 2009, 29(5):770-776.
[25] 庞启华, 黄光永, 李生荣, 等. 两系杂交小麦绵阳32的选育及其配套技术. 中国种业, 2003(12):50-51.
[26] 李紫良, 张建朝, 李政, 等. 小麦转录因子基因TaERF7的克隆及其表达分析. 西北植物学报, 2020, 40(2):210-217.
[1] 王义凡, 任宁, 董向阳, 赵亚南, 叶优良, 汪洋, 黄玉芳. 控释尿素与普通尿素配施对小麦产量、氮素吸收及经济效益的影响[J]. 作物杂志, 2023, (5): 117–123
[2] 杨梅, 杨卫君, 高文翠, 贾永红, 张金汕. 生物质炭与氮肥配施对灌区冬小麦干物质转运、农艺性状及产量的影响[J]. 作物杂志, 2023, (5): 138–144
[3] 黄杰, 葛昌斌, 王君, 曹燕燕, 乔冀良, 廖平安, 宋丹阳, 卢雯瑩. 基于主成分回归模型的漯河市小麦相对气象千粒重的模拟模型[J]. 作物杂志, 2023, (5): 212–218
[4] 张东旭, 胡丹珠, 闫金龙, 冯丽云, 邬志远, 张俊灵, 李岩华. 不同茬口晚播小麦喷施链霉菌剂对产量及光合特性的影响[J]. 作物杂志, 2023, (5): 255–263
[5] 宋桂成, 余桂红, 张鹏, 马鸿翔. 不同小麦品种（系）拔节期耐渍性评价[J]. 作物杂志, 2023, (5): 30–36
[6] 葛昌斌, 秦素研, 乔冀良, 王君, 齐双丽, 卢雯瑩, 张振永. 2001-2021年豫南和江苏淮河以南审定小麦品种农艺、品质性状和病害演变对比分析[J]. 作物杂志, 2023, (5): 49–58
[7] 杨程, 张德奇, 杜思梦, 张丽佳, 靳海洋, 李滢, 邵运辉, 王汉芳, 方保停, 李向东, 刘美君. 黑暗和强光下脱水对小麦离体叶片光系统活性的影响[J]. 作物杂志, 2023, (5): 98–103
[8] 张明伟, 丁锦峰, 朱新开, 郭文善. 稻茬过晚播小麦高产密度和氮肥调控效应分析[J]. 作物杂志, 2023, (4): 126–135
[9] 宋晓, 张珂珂, 岳克, 黄晨晨, 黄绍敏, 孙建国, 郭腾飞, 郭斗斗, 张水清, 裴敏楠. 不同氮效率品种小麦根际土壤酶活性和细菌群落的差异[J]. 作物杂志, 2023, (4): 188–194
[10] 傅晓艺, 王红光, 刘志连, 李东晓, 何明琦, 李瑞奇. 水分胁迫对不同小麦幼苗期生长的影响及抗旱品种筛选[J]. 作物杂志, 2023, (4): 224–229
[11] 刘颖, 顾昀怿, 张伟杨, 杨建昌. 水分与氮素及其互作调控小麦产量和水氮利用效率研究进展[J]. 作物杂志, 2023, (4): 7–15
[12] 李宏生, 李绍祥, 杨忠慧, 杨家李, 刘琨, 熊世安, 李富乾, 郭辉, 杨木军. 温光敏两系杂交小麦杂交种纯度的表型和标记检测比较[J]. 作物杂志, 2023, (4): 71–76
[13] 赵鹏鹏, 李鲁华, 任明见, 安畅, 洪鼎立, 李欣, 徐如宏. 小麦GzCIPK7-5B基因的生物信息学及表达分析[J]. 作物杂志, 2023, (4): 77–84
[14] 李浩然, 李瑞奇, 李雁鸣. 海河平原小麦行距形式变化及其影响因素研究综述[J]. 作物杂志, 2023, (3): 12–19
[15] 李俊志, 常旭虹, 王德梅, 王艳杰, 杨玉双, 赵广才. 施氮水平对不同强筋小麦品种产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2023, (3): 148–153
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!