在许多农作物中,借助植物雄性不育性配制杂交种进而利用杂种优势已取得了举世瞩目的成就,但是CMS的机理仍未搞清,对植物细胞质雄性不育性机理进行研究具有重要的理论和实践意义。通过30多年的积累,借助于前一个基金项目所筛选出的6个DNA分子标记,利用标记辅助选择技术选育出了K-CMS恢复基因的近等基因系99022和99029(分别为、V型细胞质雄性不育的恢复系和保持系)。本研究拟利用这套近等基因系为基础材料,通过比较不育系、两近等基因系、不育系与两近等基因系的杂种F1代mtDNA和mtRNA的差异,克隆与K、V型小麦不育系相关的线粒体基因。本研究把雄性不育和育性恢复作为一个整体来考虑,同时为了清除核背景的影响,利用恢复基因的近等基因系为材料,并利用了mtRNA的差异显示技术进行分析,更有利于得出与实际相符的结论。
小麦恢复基因的近等基因系为基础材料,繁殖了含恢复基因的恢复系和杂交种及不含恢复基因的不育系和保持系,提取了四种材料的线粒体、mtDNA和mtRNA。(1)利用cDNA-RAPD方法对4种材料mtRNA进行差异展示分析,找到了在不育系中特异表达的差异片段S238999,Northern杂交证实S238999与V-CMS具有一定的相关性。(2)根据小麦coxⅢ基因的序列设计引物并对四种材料的线粒体cDNA和mtDNA进行特异性扩增,比较各类材料多个样本的序列差异,发现coxⅢ基因有5种不同类型的转录本,转录本有14个编辑位点,其中12个引起了氨基酸种类的变化。通过对mtRNA编辑频率的比较发现在恢复系中的编辑频率比在具有相同胞质的保持系中要高;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,这说明不同核背景对coxⅢ基因转录本的RNA编辑有一定影响,推测coxⅢ基因RNA编辑与细胞质雄性不育具有一定相关性。(3)利用SRAP等分子标记筛选了四种材料之间mtDNA的差异,对差异片断进行了克隆测序,未发现与雄性不育相关的序列。