细胞质雄性不育是一种在高等植物中普遍存在的表现母性遗传的雄性不育,它是作物杂种优势利用的有效途径,又是研究核质互作的理想模式系统,其研究有助于阐明植物遗传学中重大的理论问题。故对利用非对称细胞融合创建的不结球白菜细胞质雄性不育新种质进行深入研究,具有重要的理论意义和实际应用价值。不结球白菜,原产我国,是我国南方周年栽培的最大众化的蔬菜,本项目将对拥有自主知识产权的胞质不育新种质及其保持系进行线粒体超微结构观察,线粒体DNA的限制性内切酶酶切及RAPD扩增图谱比较,并对败育期花药mRNA进行差异显示,差异片段通过cDNA末端快速扩增技术获得基因全序列,通过NCBI数据库进行序列的相似性分析后,进一步阐明胞质雄性不育的分子机理,为芸薹属植物育种提供新的理论依据,并为利用基因工程创建新的不育系及研究CMS基因在植物体内的表达奠定基础。
本项目以创建的OguCMS新种质、原不育系及其保持系为试材,对其发育的各个时期的超微结构进行观察、测定各个时期的叶绿素含量及相关的生理生化指标,并对基因组DNA,线粒体DNA及叶绿体DNA进行RAPD分析。研究表明在植株生长发育各时期不育材料细胞器发育明显滞后于保持系,到抽薹期无论叶绿体还是线粒体都呈退化状态,叶绿体内累积淀粉粒,线粒体内脊减少,不育系线粒体严重空泡化。胞质雄性不育系花蕾中IAA、GAs明显低于保持系,多胺尤其是Spd含量严重不足。对基因组DNA进行RAPD分析发现,在不育系中获得了两条稳定扩增的片段OPAX1800和OPAF12600并将其转化为更稳定的SCAR标记SCNAU01300和SCNAU02400;对mtDNA进行RAPD分析后,在不育系中获得了一条稳定扩增的片段OPAG20700。但在对不育系和保持系叶绿体DNA进行的RAPD分析时,未获得差异条带。本研究还获得了胞质雄性不育特异基因orf138、atp6和atpA基因的cDNA序列。