玉米C型細胞質雄性不育的分子生物學研究.pdf

1、細胞質雄性不育(CMS，cytoplasmicmalesterility)足雄性不育中最重要的一種類型，在高等植物中普遍存在。細胞質雄性不育容易實現不育系、保持系和恢復系的配套，是當前玉米育種中利用的主要類型。玉米細胞質雄性不育的研究和利用已成為玉米育種學的重要內容。依據核基因對其育性恢復專效性的不同，玉米CMS可分為3大類型，即T-CMS，C-CMS，S-CMS。T型不育系育性高度穩(wěn)定，但是對玉米小斑病T小種表現高度的?；腥荆篊型和

2、S型不育系對玉米小斑病T小種不具有?；腥?，但是S型不育系屬于配子體不育類型，對環(huán)境較敏感，育性穩(wěn)定性較差。所以，C型不育系的利用對于玉米育種學具有重要的意義。然而，由于C型不育系發(fā)現較遲，研究利用較晚，與T型和S型相比，其不育機制研究的還不夠深入。 對2套同核異質不育系及保持系，包括48-2核背景(N48-2、C48-2、T48-2和S48-2)和黃早四核背景(N黃早四、C黃早四、T黃早四和S黃早四)的線粒休DNA進行了AFL

3、P分析比較。從選擇性擴增產物中篩選到了一條C48-2所特有的差異條帶C48-223。對C48-223進行克隆、測序分析表明，它是玉米C型細胞質雄性不育線粒體atp6基因編碼序列的一部分。Southern雜交分析證實了C48-223在C48-2線粒體基因組上的特異性。Northern結果顯示，該片段在玉米苗期、四分體時期和單核期的表達量呈遞增趨勢。這說明該差異片段和玉米C型細胞質雄性不育有很高的相關性。從選擇性擴增產物中篩選到了一條C黃早

4、四所特有的差異條帶C黃早四-1。對C黃早四-1進行克隆、測序分析表明，它與玉米C型細胞質雄性不育線粒體NADH基因編碼序列的一部分高度同源。本文的研究結果表明，在單一不育系中出現的特異條帶，有可能是核基因改變線粒體基因轉錄起始位點、轉錄物的加工位點或編輯位點的結果，而這種改變隨核背景的不同而變化。這些新的特異條帶的出現是否與細胞質雄性不育機制相關還有待于進一步的研究。 經過優(yōu)化，確定適合玉米線粒體蛋白質使用的雙向電泳體系為：采用

5、含有7.0molL-1尿素、4％CHAPS、2.0molL-1硫脲、9.0mmolL-1DTT、0.8％兩性電解質的裂解液提取線粒體蛋白質、12％的分離膠、90000Vh的總聚焦時間、500μL的上樣最和pH3-10的非線性膠條。采用固相pH梯度-SDSPAGE雙向電泳對玉米C型細胞質雄性不育系(C48-2)及其保持系(N48-2)苗期葉片線粒體蛋白質、單核期和雙核期花藥線粒體蛋白質進行了分離，經過考馬斯亮藍染色，得到了重復性較好的雙向

6、電泳圖譜。PDQUEST軟件分別在苗期、單核期和雙核期的雙向電泳圖譜上可識別約280、260、220個蛋白質點，將其中23個重復性比較好且差異表達在兩倍以上的蛋白質點采用基質輔助激光解析分離飛行時間質譜進行了肽指紋圖譜分析，然后用Mascot軟件對NCBI數據庫搜索，其中7個蛋白質點得到了鑒定。這7個蛋白質分別是F1-ATP合成酶、ATP合成酶、磷脂酰肌醇-3激酶、蛋白質二硫鍵異構酶、谷氨酸脫氫酶和電壓依賴陰離子通道蛋白(2個點)。它們