ⅠK型小麦雄性不育系六倍体及相应单倍基因表达的差异分析　　 K型小麦雄性不育系由于核质互作会产生一定频率的单倍体。前人研究了单倍体的产生频率,从细胞学角度和遗传角度分析了单倍体的可能来源等,但尚缺乏单倍体来源的分子生物学证据。以K型小麦雄性不育系豫麦21和恢复系豫麦2号及其杂交后代F1为材料,采用微卫星标记分析了单倍体和亲本之间遗传物质组成的差异。在随机挑选的235条微卫星标记中,有20对引物扩增条带在单倍体与六倍体母本之间没有区别,但和相应的六倍体父本之间差别非常明显。另外,在杂交后代正常发育的六倍体以及单倍体的胚乳中发现了只有六倍体父本中才具有的高分子量麦谷蛋白亚基基因的扩增条带,在单倍体中却没有发现这个亚基基因的扩增条带。微卫星标记扩增的实验以及利用双受精原理设计的实验证明,K型不育系豫麦21和恢复系豫麦2号杂交产生的单倍体来源于K型不育系六倍体母本。　　 K型不育系豫麦21和其保持系杂交也会产生单倍体。利用基因芯片分析杂交后代中正常六倍体和单倍体之间基因表达的差异。当K型不育系豫麦21发生单倍化后,很多序列也随之发生表达量的上调和下调。地上部分表达量变化超过2倍的序列,占整个小麦探针序列的1.7％。在这1051条发生表达变化的倍性敏感序列中,表达上调的共有376条(激活+上升),占地上部分变化序列的36％；表达下调的为675条(沉默+下降),占地上部分变化序列的64％。在地下部分,单倍化后变化的序列占整个小麦探针序列的0.91％。在这569条发生表达变化的倍性敏感序列中,表达上调的共有472条(激活+上升),占地下部分变化序列的83％；表达下调的为97条(沉默+下降),占地下部分变化序列的17％。通过序列同源性搜索,在芯片中搜索到10个探针所代表的序列与叶片的发育相关。相比六倍体,在单倍体中生长素合成和运输相关基因的表达量发生显著降低。单倍体为适应这种不利影响提高了生长素响应基因的表达。　　 在基因加倍过程中,同源基因会沉默其中的某一个拷贝,或者某些拷贝特异地在某个器官表达。迄今为止,未见关于单倍化过程中同源基因表达变化的相关研究。利用单核酸构象多态性扩增的方法,本实验检测了30对同源基因在单倍体幼苗中的表达变化。在30对同源基因中,仅有一个同源基因(TC251989)A组或B组的一个拷贝在单倍体的地上部分沉默。进一步挑选了24对同源基因,在基因加倍过程中,这24对同源基因特异表达于叶片或根部。23对同源基因在六倍体和单倍体之间没有扩增差异。以发育四个月的单倍体和六倍体为材料,研究了成熟时期24对同源基因的表达,有一个EST(BF484100)在成熟时期单倍体的根中激活了一个拷贝。　　 利用甲基化敏感扩增多态性技术,选用25对引物在K型不育系六倍体和单倍体中进行扩增,共统计清晰的条带365条。其中,六倍体地下部分总甲基化的位点数(包括全甲基化和只有一条链甲基化的半甲基化)是251,单倍体中地下部分总甲基化的位点数为235；六倍体地上部分总甲基化的位点数为306,单倍体地上部分总甲基化的位点数是302。酶切扩增条带分析表明,单倍体地下部分有16个去甲基化的位点,在总共365个甲基化位点中所占的比例是4％；地下部分超甲基化条带是20条,占到统计条带的5％。甲基化扩增的结果表明:相比地上部分,单倍体的地下部分偏向于利用甲基化方式调整基因表达。　　 Ⅱ含不同矮秆基因小麦穗下茎中Expansin基因家族成员表达分析　　 矮秆基因的导入使小麦的茎秆更为粗短并不易倒伏,这一性状的改变显著地提高了植株的收获指数。目前,很多关于矮秆基因影响器官大小的细胞学研究结论相互矛盾。在以四月湖(cv Maris Huntsman)为背景的一组近等基因系中(引自英国(John Inners centre)分别含有Rht-D1b、Rht-B1b和Rht-B1c矮秆基因,本实验以此组等基因系的穗下茎为材料对矮秆基因作用机理进行了初步探讨。田间观察的结果表明:含不同矮秆基因型小麦穗下茎在发育过程中都有一个快速生长的时期。矮秆基因正是通过影响这个快速生长过程而最终影响小麦穗下茎的长度。对田间标记的穗下茎各段分别做树脂切片,穗下茎显微观察表明,Rht-D1b和Rht-B1b矮秆基因对细胞的分裂没有造成显著的影响。而Rht-B1c矮秆基因不仅严重阻碍细胞伸长,而且对穗下茎细胞的数目也有显著的影响。形态学和细胞学观察的结果表明,Rht-D1b和Rht-B1b矮秆基因只是影响小麦穗下茎快速伸长的能力,并没有导致细胞伸长能力的丧失。然而Rht-B1c矮秆基因却导致小麦穗下茎细胞伸长能力的丧失。　　 Expansin被认为是在植物细胞壁伸长过程中扮演重要角色的胞外蛋白,它们在植物界中都以多成员基因家族的形式存在。利用GeXP系统我们分析了小麦中23个Expansin成员在近等基因系小麦穗下茎中的表达。在野生型小麦中有5个成员(TA65424,TA79999,TA77024,TA51397和TA84058)的表达与野生型小麦穗下茎的伸长之间有显著的关联。在导入矮秆基因后,TA65424的表达仍然始终与小麦穗下茎的伸长紧密相连,而矮秆基因Rht-D1b的导入降低了TA79999和TA51397的表达。Rht-B1c矮秆基因的导入阻碍了TA79999的表达,显著降低了TA77024的表达。