一个与小麦雄性不育育性转换相关的MADS-box转录因子基因

基因家族生信分析一、什么是基因家族概念：是来源于同一个祖先，有一个基因通过基因重复而产生两个或更多的拷贝而构成的一组基因，他们在结构和功能上具有明显的相似性，编码相似的蛋白质产物。

划分：按功能划分：把一些功能类似的基因聚类，形成一个家族。

按照序列相似程度划分:一般将同源的基因放在一起认为是一个家族。

1.常见基因家族：WRKY基因家族：是植物前十大蛋白质基因家族之一，大量研究表明，WRKY 基因家族的许多成员参与调控植物的生长发育，形态建成与抗病虫。

NBS-LRR抗病基因家族：是植物中最大类抗病基因家族之一。

MADS-BOX基因家族：是植物体内的重要转录因子，它们广泛地调控着植物的生长、发育和生殖等过程。

在植物中参与花器官的发育，开花时间的调节，在果实，根，茎，叶的发育中都起着重要的作用。

热激蛋白70家族（HSP70）是一类在植物中高度保守的分子伴侣蛋白，在细胞中协助蛋白质正确折叠。

二、基因家族分析流程：●利用蛋白保守域结构提取号在Pfam数据库提取其隐马尔科夫模型矩阵文件（*.hmm）●在数据库（Ensemble 、JGI、NVBI）下载你所需要的物种的基因组数据（*.fa,*.gff）●在虚拟机中Bio-Linux中的hummsearch程序，用隐马尔科夫模型矩阵文件在蛋白序列文件中搜索含有该保守结构域的蛋白●将蛋白序列导入MEGA软件构建进化树（可以阐明成员之间系统进化关系，从进化关系上揭示其多样性）●利用MEME搜索蛋白质的保守结构域利用MEME搜索基因家族成员的motif可以揭示基因家族在物种内的多样化及其功能，如果他们都含有相同的motif表明其功能具有相似性，如果部分家族成员含有其他不同的motif,很可能这些成员有其他特异功能，或者可以归分为一个亚族●绘制基因染色体位置图从*.gff文件中抽取我们搜索到的基因位置信息，_v2.0/在线绘制基因染色体位置图通过染色体位置分布，可以了解基因主要分布字哪条染色体上，及是否能形成基因簇（被认为是通过重组与错配促进基因交流）●基因结构分析从gff文件中抽取基因的结构信息，绘制转录本结构图。

第十一章雄性不育及其杂种品种的选育1.概念：雄性不育：是指雄性器官发育不良，失去生殖功能，导致不育的特性。

2.雄性不育性在植物界普遍存在。

据Kaul(1988) 报道，已经在43科162属617个物种及种间杂种中发现了雄性不育，其中包括玉米、水稻、小麦、高粱、油菜、棉花等主要农作物。

3.雄性不育可作为重要工具用于各种作物的杂交育种和杂种优势利用。

4.当杂交母本获得了雄性不育性，就可以免去大面积繁殖制种时的去雄劳动，降低生产成本，提高杂种种子质量，带来更大的经济效益。

5.雄性不育可分为能遗传的和不能遗传的。

第一节雄性不育的遗传遗传的雄性不育分为质核互作不育和核不育两种类型。

一、质核互作雄性不育的遗传解释(一)质核互作雄性不育的遗传解释1.概念：质核互作雄性不育是受细胞质不育基因和对应的细胞核不育基因共同控制的不育类型，常被简称为胞质不育(CMS)。

2.遗传：①当胞质不育基因S存在时，核内必须有相对应的隐性不育基因rr，才表现不育。

②在杂交或回交时，只要父本核内没有显性可育基因R，则杂交子代一直保持雄性不育，表现细胞质遗传的特征。

③如果细胞质基因是正常可育基因N，即使核基因是rr，仍然正常可育；④如果核内存在显性可育基因R，不论细胞质是S或N，个体均表现育性正常。

按照细胞质中有可育基因N或不育基因S，细胞核中有显性可育基因RR，隐性不育基因rr，杂合基因Rr，质核结合后将会组成6种基因型如表11-1。

6种基因型中只有S(rr)一种不育，具有这种基因型的品系或自交系就称雄性不育系，简称不育系(A)。

其余5种基因型都是可育的，如果以不育型为母本，分别与5种可育型杂交将会出现以下三种情况：(1)S(rr)×N(rr)→S(rr)，F全部表现不育，说明N(rr)具有保持不育性在世代中稳定l传递的能力，具有N(rr)基因型的品系或自交系称雄性不育保持系，简称保持系(B)。

全部正常能育，说明这两种 (2)S(rr)×N(RR) →S(Rr)，或S(rr) ×S(RR) →S(Rr)，F1基因型都能使不育性恢复正常，具有N(RR)或S(RR)基因型的品系或自交系称雄性不育恢复系，简称恢复系(R)。

作物雄性不育性在育种中的应用概评秦太辰【摘要】概述总结了作物雄性不育性的类别与遗传特点。

雄性不育性的遗传机理涉及细胞质遗传的现象,目前已初步探明玉米C群不育系的胞质基因可能是atp6-c,芝麻不育胞质基因拟为atpA。

雄性不育化杂交种在实践中主要应用于玉米、水稻和蔬菜中。

尽管现有近交理论、DNA甲基化效用、水稻胞质与核不育系遗传等理论提出,雄性不育化育种的基本理论尚需进一步探讨。

在雄性不育化育种技术上,要逐步解决难点作物,如小麦、荞麦、菜豆等的不育化育种问题。

%This paper summarized the type and genetic characteristics of male sterility. The mechanism of male sterility is involved in cytoplasmic heredity. It has been initially proved that atp6 c and aptA are the cytoplasmic genes of maize sterile line C group and namie male sterile line, respectively. Male sterility hybrids are extensively applied in corp production, shuch as maize, rice and vegetables. Despite some theories were proposed, such as inbreeding theory, DNA methlation and genetics of rice cytoplasm male sterile line, the basic theories of male sterile breeding requests further study. This paper suggested to gradually resolve the difficulties of crop male sterile hybridization breeding in wheat, buckwheat and navy beans.【期刊名称】《生物技术进展》【年(卷),期】2011(001)002【总页数】6页(P84-89)【关键词】雄性不育化;细胞质遗传;不育化制种;DNA甲基化;杂种优势【作者】秦太辰【作者单位】扬州大学农学院杂种优势研究与应用实验室,江苏扬州225009【正文语种】中文【中图分类】S512.1自1902年发现植物雄性不育现象[1],迄今已百余年,直到20世纪20～30年代才应用于生产。

第五节雄性不育性及其在杂种优势中的应用尽管利用杂种优势已成为提高农业生产效益的主要途径之一，但除了像玉米等少数雌雄异株或雌雄同株异花作物外，在未解决人工去雄的困难以前，难以在生产上大面积推广。

而解决这一困难的有效途径是利用植物的雄性不育性。

目前水稻、玉米、高粱、洋葱、油菜等作物已经利用雄性不育性进行杂交种子的生产，并产生了巨大的经济效益和社会效益。

一、雄性不育的类别(一)细胞质不育不育由细胞质基因控制，而与核基因无关。

其特征是所有可育品系给不育系授粉，均能保持不育株的不育性，也就是说找不到恢复系。

这对营养体杂优利用的植物育种有重要的意义。

如：Ogura萝卜细胞质不育系。

(二) 核不育不育性是由核基因单独控制的(简称GMS)。

1、一对隐性核基因控制的雄性不育性蔬菜不育材料大都属于此类。

msms 不育，MsMs或Msms可育，共有三种基因型。

msms与MsMs交配后代全部可育；msms与Msms交配后代可育、不育株1：1分离；Msms自交后代可育、不育株按3：1分离。

只有用Msms作父本与msms不育株测交，可以获得50%的雄性不育株和50%的雄性可育株。

由于在一个群体里，有50%的可育株用于保持不育性。

通常称其为“两用系”(ABline)或甲型两用系。

将其用于杂种一代制种，则需要拔除50%的可育株。

因此，隐性核不育后代不能得到固定(100%)的不育类型。

2、一对显性基因控制的雄性不育性有杂合的不育株Msms、纯合的可育株两种基因型，纯合不育株（MsMs）理论上存在但实际上无法获得。

用Msms不育株与msms可育株杂交后代是半不育群体，此种两用系也叫乙型两用系。

3、由多个核基因控制的雄性不育中的一些组合可育成全不育系。

有核基因互作假说和复等位基因假说(曹书142或景书159)。

(三)核质互作雄性不育(简称CMS) 不育性由核基因(msms)和细胞质基因(S)共同控制的，又简称为胞质不育型。

一个具有核质互作不育型的雄性不育植物，就育性而言，有一种不育基因型和五种可育基因型。

习题及参答一.名词解释同源染色体显性性状假显性隐性上位显性上位微效多基因位置效应遗传漂移并发性导姊妹染色单体广义遗传力狭义遗传力并发转导共显性连锁群同源多倍体转导基因库母性影响染色体组染色体组型胚乳直感. 基因转换连锁遗传图限制酶图谱断裂基因伴性遗传数量性状基因频率顺反子转导转化同源多倍体异源多倍体复等位基因近亲系数基因组文库cDNA文库重组DNA技术拟等位基因从性遗传限性遗传碱基转换碱基颠换负干扰染色单体干涉操纵子细胞全能性重叠基因假基因移码突变内含子外显子群体遗传标记RFLP SSR QTL SNP 最小突变距离二.选择题1.a.同时发生的 c.先交叉后交换 d.两者无关2.当符合系数为0a.减少b.增多 d.再发生一次3.父亲的血型是B O O型，第二个孩子是O型的机会为：4.DNA A G引起的点突变称为：b.颠换c.移码d.转化5.W对白眼w为显性，控制这种眼色的基因是伴性遗传的。

用纯合基因型红眼雌蝇与白眼雄蝇杂交，F1表现：a.♀红眼，♂白眼b.♂红眼，♀白眼 d.♀♂均为白眼6.细菌F+a+与F－a－a.F+a+和F－a+b.F－a+和F+a－+a+和F+a－ d.F－a－和F+a－7.8.F1花粉50%可育，表明它属于：a.半不育 c.核不育 d.孢子体不育9.a.假显性 c.共显性 d.完全显性10.９某个体是具有a.2n n c.4n d.n211.萝卜(2n=RR=18)F1是：a.缺体b.一倍体 d.单体12.11.在玉米中513.na.2n n c.4n d.3n-2n14.A、B AaBb自交后代表现型的分离比例是：a.9:3:4b.9:3:3:1 d.15:115.s(Rr)产生的花粉：a.100%不育b.100%可育不育 d.25%可育16.A、B AaBb自交后代表现型的分离比例是：a.9:3:4b.9:3:3:1c.9:717.某植物染色体n+1株红花和20株白花个体，亲本的基因型为：RRr×♂Rrr b.♀Rrr×♂RRr c.♀RRr×♂RRr d.♀Rrr×♂Rrr 18.5＇GTA3＇，G被T所代替，将导致：a.错义突变 c.同义突变 d.移码突变19.a.DNA复制过程转录过程c.蛋白质翻译过程20.粗糙链孢霉ab×++杂交的四分子中，出现少量的NPD类型。

被子植物花器官发育的分子机制花发育是被子植物生命周期中一个重要的综合发育过程，涉及无限生长向有限生长及不同发育方式的转换，包括开花诱导、信号传递、属性决定、器官发生，既受环境因子（如光周期、温度等）的诱导，又受到自身内部因素的调节，经过一系列信号转导过程，启动成花决定过程中的控制基因。

在复杂的基因互作网络调控下，营养茎端分生组织（vegetative meristem，VM）转变为花序分生组织（inflorescence meristem，IM），然后在IM 的侧翼形成花分生组织（floral meristem，FM），分化出花器官。

截至目前，从拟南芥（Arabidopsis thaliana ）中共有180多个参与调控开花的基因被鉴定出，并确定其中存在有6条调控开花的信号途径：即光周期途径（photoperiod pathway）、春化途径（vernalization pathway）、自主途径（autonomous pathway）、赤霉素途径（gibberellin pathway）、温敏途径（thermosensory pathway）和年龄途径（aging pathway）。

表观遗传是开花信号通路中的重要机制，对开花及花器官发育产生关键调控作用。

miRNAs 的表观遗传调控机制是植物分子发育生物研究的重要领域，例如miR172、miR156、miR159 参与了开花诱导的信号转导途径，共同开启花的发育过程。

本文综述了被子植物花器官发育的格式形成与分子调控机制。

图1 温度、光照和依赖赤霉素等途径通过抑制花形成抑制物产生和激活花的分生组织识别基因参与花发育过程1 花器官发育的ABCDE模型通过对拟南芥和金鱼草突变体研究而提出的多种发育模型, 成功地解释了被子植物花器官突变现象。

其中, 最著名的是由Bowman等及Coen和Meyerowitz提出的“ABC模型”。

该模型指出, 花器官的形成和发育由A、B和C三类功能基因决定; A类基因的表达决定了第一轮萼片的形成, 包括APETALA1 (AP1)和APETALA2 (AP2)基因等; B类[APETALA3 (AP3)和PISTILLATA (PI)基因]和A类基因的组合表达决定了第二轮花瓣的发育; C类[AGAMOUS (AG)基因]和B类基因的组合表达决定了第三轮雄蕊的形成; C类基因的表达决定了第四轮雌蕊的发育。

草莓MADSbox基因家族生物信息学分析摘要：通过生物信息学的方法，利用拟南芥、水稻的MADS-box基因对草莓MADS-box基因家族进行鉴定和分析，共得到83个草莓MADS-box候选基因，且MADS-box结构域高度保守。

进化分析表明，FvMADS1-FvMADS33可被细分为10个亚组，分别为AG、AGL12、AGL6、AGL2、SE、SVP、FLC、AP3、SOC1、AGL17；FvMADS34-FvMADS83可被细分为4个亚组，分别为Mα（22个成员）、Mβ（1个成员）、Mγ（17个成员）、Mδ（10个成员）。

关键词：草莓；MADS-box转录因子；基因家族；生物信息学S668.403文献标志码： A：1002-1302（2015）11-0021-05收稿日期：2014-12-22基金项目：中国教育学会学校文化研究分会“十二五”教育科研课题（编号：0613278A）。

作者简介：马明臻（1979—），女，山东寿光人，硕士，副教授，主要从事园艺植物栽培研究。

E-mail：[email protected]。

草莓因其浆果营养丰富、鲜红亮丽、酸甜可口、芳香多汁而深受消费者喜爱，我国是世界草莓第一生产大国，但产量水平仍不足发达国家的1/2[1-2]。

由于草莓存在高杂合性、多倍性等问题，使其常规育种周期长、工作量大、效率低。

近年来，随着分子生物学的兴起和发展，草莓生物技术育种获得了极大进步。

MADS-box 基因广泛参与植物花和果实的发育、成熟等多个过程。

开展草莓MADS-box转录因子的研究，有利于探索和解析草莓花、果实在发育成熟等生理过程中的调控机制，并能为生物技术育种提供有价值的信息。

MADS-box转录因子的N末端区域含有一段约为60个氨基酸残基的保守域，称为MADS-box 保守域，负责绑定目的基因中调控区域的CArG盒子（CC（A/T）6GG）[3]。

MADS-box基因家族成员可根据进化关系分为类型Ⅰ（Type Ⅰ）和类型Ⅱ（Type Ⅱ）[4]。

小麦群体改良过程中蓝矮败的选择技术与技巧耿爱民　武利峰　刘　渤　代惠芹　韩文亮　吴艳芳　于　键　徐玉峰　周新江　尤晓胜（山东省滨州市农业科学院作物研究所/滨州市小麦种质创新与利用重点实验室/山东滨州黑马种业有限公司，滨州 256600）摘要：轮回选择是小麦群体改良的有效方法，过去利用蓝标不育（隐性基因控制）及保持体系、太谷核不育系、“矮败”不育系为工具载体进行轮回群体改良多有不便。

而蓝矮败是蓝粒、矮秆、花药败育，3个显性单基因连锁遗传的单体附加系，其种子下地前可以辨别育性，是用于轮回选择的一种便捷高效的理想工具载体。

利用蓝矮败拓建了几十个不同类型的轮选群体与综合基因库，通过对8年来群体改良经验教训的总结，形成了蓝矮败选择的技术与技巧：田间选择与室内考种选择相结合，依据不同轮选群的特点，创造性状表现的适宜环境，明确群体选择重点，掌握有利时机，根据性状的遗传特点制定选择策略，确定不同性状的宽严尺度，采取适宜的选择强度，利用生态条件强化自然选择，重视饱满度选择，以聚集更多有益性状基因，提高群体改良效果。

掌握这些选择方法与技巧可以取得事半功倍的效果。

关键词： 蓝矮败小麦；轮回选择；群体改良；选择技术与技巧轮回选择是破解困扰当今小麦育种种质资源瓶颈的有效方法与技术手段[1-2]。

关于利用轮回选择技术改良小麦群体的研究报道，过去多见于利用太谷核不育系[3-4]、“矮败”不育系[5-6]、隐性基因控制的蓝标不育系[7-8]等组建的轮回群体，对蓝粒矮秆双标不育系（蓝矮败）的研究主要集中在对杂种优势利用研究方面[9-10]，但是利用蓝矮败进行轮回选择的研究却没见报道。

笔者团队在山东省农业良种工程项目与国家小麦产业技术体系资助下，开展了利用蓝矮败拓建小麦轮选群体与基因库的研究。

自2008年8年来，我们组建了11个性状型蓝矮败轮选群体、9个区域型蓝矮败轮选群体和一个蓝矮败综合基因库、77个蓝矮败回交转育群体，以及各类研究型蓝矮败轮选群体，在蓝矮败选择方面积累了许多实践经验，也有不少教训，从经验和教训中逐步摸索出一些蓝矮败选择的方法与技巧。

遗传学部分习题答案（简答题和计算题）四、简答题1.简述真核生物DNA合成与原核生物DNA合成的主要区别。

答: （1）真核细胞DNA的合成只是在细胞周期的S期进行, 而原核生物则在整个细胞生长过程中都可进行DNA合成。

（2）真核生物染色体的复制是多起点的, 而原核生物DNA的复制是单起点的。

（3）真核生物DNA合成所需的RNA引物及后随链上合成的冈崎片段的长度比原核生物要短。

（4）在真核生物中, 有两种不同的DNA聚合酶即DNA聚合酶δ和DNA聚合酶α分别控制前导链和后随链的合成；而在原核生物中, 由DNA聚合酶Ⅲ同时控制两条链的合成。

（5）真核生物染色体为线状, 有染色体端体的复制；而原核生物的染色体多为环状, 无端体的复制。

2.述减数分裂与遗传三大规律之间的关系。

答：减数分裂是性母细胞成熟时配子形成过程中的特殊的有丝分裂, 减数分裂过程中染色体的动态变化直接体现了遗传学的三大规律的本质。

间期时完成了染色体的复制及相关蛋白的合成, 结果每条染色体有两条染色单体构成。

前期Ⅰ的细线期同源染色体联会, 粗线期同源染色体的非姊妹染色单体出现交换（基因交换）, 中期Ⅰ同源染色体排列在赤道板的两边, 后期Ⅰ同源染色体分离（基因分离）, 非同源染色体自由组合（基因自由组合）分别移向细胞的两极, 一条染色体上的遗传物质连锁在一起（基因连锁）；减数第二次分裂重复一次有丝分裂。

这样形成的配子中各自含有双亲的一套遗传信息, 又有交换的遗传信息, 配子结合成合子后发育成的个体既有双亲的遗传信息, 又有变异的遗传物质。

3.独立分配规律的实质及遗传学意义。

4、自由组合定律的实质是什么？答：控制两对性状的两对等位基因分别位于不同的同源染色体上, 在减数分裂形成配子时, 每对同源染色体上的每一对等位基因发生分离, （2.5分）而位于非同源染色体上的基因之间可以自由组合。

（2.5分）5.大豆的紫花基因H对白花基因h为显性, 紫花×白花的F1全为紫花, F2共有1653株, 其中紫花1240株, 白花413株, 试用基因型说明这一试验结果。

Botanical Research 植物学研究, 2014, 3, 218-226Published Online November 2014 in Hans. /journal/br/10.12677/br.2014.36028Progress on the Multifaceted Roles ofFlowering Control Gene FLOWERINGLOCUS T (FT)Danli Guo, Xianzhong Huang*Key Laboratory of Agrobiotechnology, College of Life Sciences, Shihezi University, ShiheziEmail: Guodanli0@, *xianzhongh106@Received: Sep. 4th, 2014; revised: Oct. 6th, 2014; accepted: Oct. 18th, 2014Copyright © 2014 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractThe FLOWERING LOCUS T (FT) protein, a mobile signal recognized as a major component of flori-gen, has a central position in mediating the floral transition. Recent research showed that FT gene not only promoted flowering, but in some plants FT also showed the function of inhibition of plant flowering. At the same time the function of FT gene has also been identified as a major regulatory factor in a wide range of developmental processes, such as fruit set, vegetative growth, stomatal control, tuberization, and branches elongation. This article reviewed the latest pleiotropic func-tions of FT and its orthologs in plant development, providing a theoretical basis for further study about the function of FT-like gene sub-family.KeywordsFlorigen, Floral Transition, Vegetative Growth, Branches Elongation植物开花控制基因FLOWERING LOCUS T (FT)功能多样性的研究进展郭丹丽，黄先忠*石河子大学，生命科学学院，农业生物技术重点实验室，石河子*通讯作者。