晚粳水稻生长点在光周期反应中的地位

光敏核不育水稻晚粳农垦58S具有长日下不育，短日照下可育的特点。为了确定突变体NK58S突变基因的作用器官及功能。我们设计了一系列光周期处理实验，并对不同光周期处理的生长点或幼穗进行细胞学及细胞化学观察，同时选择光调节基因对其在NK58S上表达特性进行分析。材料选用突变体NK58S，及其野生型NK58S，和它的回复突变体NK58Sr，加两个籼稻品种W6154S及珍汕97，共设计十三个不同的光周期处理。根据试验分析我们发现： 第一，温度对结实率的影响，NK58S，NK58及NK58Sr表现一致，没有发现对NK58S有特异作用的温度效应。三个粳稻品种均因幼穗分化前的长日处理延迟抽穗，而使各处理粳稻品种处于不同环境条件下，引起结实率的变化。 第二，温度对花粉育性的影响较对结实率的影响小。因而用花粉育性进行不育材料的鉴定和比较较可靠。 第三，光周期处理引起生长点原套及原体组织的一定的细胞学变化，但三个粳稻品种间没有差异。生长点周围及其下节部的淀粉积累的变化，三个粳稻品种一致，没有发现不育与可育材料之间的差异。一直处于长日处理条件下的三个粳稻材料，表现出NK58S突变体生长点周围及节部淀粉积累少于NK58，和NK58Sr。 第四，就总RNA而言，三个粳稻品种在光周期处理下各样品绝对量不同，但不同光周期处理，三个粳稻品种反应一致。不同发育时期叶片内光调节基因表达丰度与总RNA水平不一致，不同基因表现出因不同发育阶段而不同的转录特点。在所选三个光调节基因的Northern印迹分析结果没有发现三个晚粳稻品种之间的差异。 第五，幼穗分化开始后的光周期反应不是农垦58S的花粉育性所特有，对NK58，及NK58Sr也有作用。光周期处理还会影响幼穗其它方面的发育。短日处理下农垦58S的育性恢复也只有农垦58的一半。 总之，我们的试验结果使我们得出光周期作用产生的信息在植物不同发育阶段一致。不同发育时期的生长点对来自该信息的作用产生不同的反应。光敏核不育的突变表型体现在生长点的变化上。突变基因的功能是感受来自不同环境因素所产生的胁迫作用。

光敏核不育水稻41 kDa和61 kDa蛋白质的发现、N-端序列分析及其雄性不育性状关系的探讨

光敏核不育水稻农垦58S是石明松于1973年在晚粳农垦58的大田中发现的雄性不育突变体，它在长日照下雄性不育可被用于与恢复系杂交生产杂种，而在短日照下雄性可育能用于自交繁殖，它的恢复系来源广泛。基于这些特性，育种学家用光敏核不育水稻建立的二系杂交水稻制种技术有很大的应用潜力。近十几年来，育种学家用农垦58S作基因供体转育了许多新的不育系，研究结果表明育成的粳型不育系均为光敏不育系，但在育成的籼型不育系中，绝大多数丧失光敏核不育特性，变成温敏不育系。目前因不知光敏核不育的分子遗传机制，尚不能解释这些问题。 本文用双向电泳技术分析了农垦58S和农垦58苗期和育性转换光敏感期叶绿体蛋白质的差异，在农垦58S中发现三个蛋白质(Pl，P2和P3)，其中Pl和P2在苗期和光敏感期叶片内均存在，P3仅在光敏感期的叶片中存在，它们不受长日照或短日照处理的影响。农垦58没有这三个蛋白质。 用制备型双向电泳纯化后，得到SDS - PAGE和IEF纯的Pl和P2。经SDS-PAGE和IEF测定，Pl的等电点是6.2，分子量是41 kDa;P2的等电点是5.8，分子量是61 kDa。现称Pl为P41，P2为P61。氨基酸序列分析和同源性检索发现P41与水稻叶绿体ATP合成酶p亚基和酵母转录因子CAD1有同源性，此外，P41的N-端序列中有一个与蛋白激酶催化核心中的多功能motif Y-G-X-G-X- (P/T)-G-V相似的序列;P61的14个氨基酸长的N-端序列与水稻叶绿体ATP合成酶β亚基的一致。P41和P61 N-端前12个氨基酸的序列也完全一致。 PCR扩增和Southern杂交分析没有发现农垦58S和农垦58之间ATP合成酶β亚基基因(atpB)的多态性。Nothern杂交分析表明农垦58S中仅有一种、与农垦58 atpB mRNA分子量相同的atpB转录产物，但它的atpB mRNA丰度明显低于农垦58的。没有检测到突变的atpB和其它形式的atpB转录产物。 分析P41和P61在其它水稻材料中的分布特点发现它们在粳型光敏不育系7001S、5088S、31301S、C407S和1647S，籼型光敏不育系W7415S和W9451S以及温（光）敏不育系培矮64S中存在，而在对照材料三系水稻马协A、珍汕97A、马协B、珍汕97B和明恢63以及常规粳稻C94153中不存在。根据这些不育系的系谱和它们与农垦58S之间基因的等位性研究结果，讨论了P41和P61与光敏核不育性的可能联系。