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利用恢复基因的近等基因系研究V型小麦细胞质雄性不育分子机理

李鹏  
【摘要】: 高等植物的细胞质雄性不育(Cytoplasmic male sterility)是一种普遍的生物学现象。对于细胞质雄性不育的研究具有重要的理论意义,有助于加深人们对核质互作的认识,而且细胞质雄性不育是广泛利用杂种优势的基础,在生产实践上也有着重要的应用价值。小麦是我国乃至全世界最重要的粮食作物之一,小麦总产的提高对我国国民经济的快速增长和社会的稳定具有重要意义。杂种优势的利用是提高作物产量和品质的有效途径之一。V型小麦细胞质雄性不育系恢复源广,无明显的不良细胞质效应,是有研究价值的不育类型,因此对于V型小麦细胞质雄性不育性分子机理的研究具有重要意义。本研究以V型小麦恢复基因的近等基因系为基础材料,运用一系列分子生物学技术和方法对V型小麦的细胞质雄性不育分子机理进行了研究,主要结果如下: 1.以V型小麦细胞质雄性不育恢复基因的近等基因系为材料,利用cDNA-RAPD方法对不育系、保持系和杂种一代线粒体RNA进行了比较分析。共用了284个引物,有104个引物在不育系和保持系间存在扩增差异,22个引物在不育系和杂种F1间存在扩增差异,找到了一个在不育系中特异表达的差异片段S238999,Northern杂交证实该片段在不育系、保持系和杂种一代的转录的确有差异,表明它与V型小麦细胞质雄性不育具有一定的相关性,通过NCBI数据库的同源性比对,发现该片段仅与一个Hordeum vulgare基因组DNA片段有84bp的同源序列,表明这是一个新的可能与V型小麦细胞质雄性不育相关的序列。 2.RNA编辑现象普遍存在于高等植物线粒体中,是线粒体产生功能蛋白所必不可少的步骤,RNA编辑的不充分或偏离与植物细胞质雄性不育具有相关性。以V型小麦细胞质雄性不育恢复基因的近等基因系为材料,研究了不育系、保持系、恢复系和杂种F1 coxⅢ基因转录本编辑位点的差异,发现coxⅢ基因转录本共有14个编辑位点,其中有12个引起了氨基酸种类的变化。通过对不育系、保持系、恢复系和杂种F1线粒体RNA编辑频率的比较,发现引入恢复基因后,不育胞质中coxⅢ基因转录本的编辑频率明显提高,说明不同核背景对coxⅢ基因转录本的RNA编


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