玉米cms-s核恢復(fù)基因和玉米對淹水脅迫響應(yīng)基因的功能研究

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1、中文摘要雜種優(yōu)勢的利用是提高作物單位面積產(chǎn)量的有效途徑。玉米(ZeamaysL．1是世界上最早利用雜種優(yōu)勢的作物之一。利用不育系進行雜交制種可以免去人工去雄，降低了勞動成本、提高種子純度，在雜種優(yōu)勢的利用中具有明顯的優(yōu)越性。為了更好地發(fā)揮玉米不育系在雜種優(yōu)勢利用中的作用，在理論上闡明細(xì)胞質(zhì)雄性不育(CMS)和育性恢復(fù)機理具有重要的理論意義，同時在核質(zhì)互作分子機理的研究領(lǐng)域中，CMS已成為重要的模式性狀。玉米CMS—S系的育性由線粒體上嵌合基因Dr7了55／0玎77和核基因(Rf3／rf3)共同決定

2、。雖然orf355／orf77已被克隆，并對其影響細(xì)胞質(zhì)和核基因的表達(dá)進行許多研究，但核育性基因Rplrp的克隆，表達(dá)產(chǎn)物的鑒定、與線粒體基因和其他核基因互作關(guān)系的闡明等仍有待繼續(xù)深入的研究。本研究以nplrf3近等基因系S-M017舳8印s．M017喲彤為材料，利用cDNAmicroarray和抑制性扣除雜交(SSH)技術(shù)，在轉(zhuǎn)錄水平上對玉米CMS．S核恢復(fù)基因進行功能基因組學(xué)研究，得到以下初步結(jié)果：1、在玉米s．M017船啪生長的不同時期，分別提取不同組織的mRNA，構(gòu)建了玉米魏芽(含蘧芽鞘)

3、、三睜麓妨螢(含鬏系)、淹拳縫理鑫靛三時裁幼螢(翕寢系)、六葉期整株(含根系)、拔節(jié)期莖間居間生長組織、花藥、授粉5天后的雌穗和開穩(wěn)麓藏熬時共8個cDNA文露；等量瀑合套文癢戇震粒DNA，采用蒸因綴DNA魄粒雜交法進行均一化處理，構(gòu)娥了一個含6x104個克隆的均一化cDNA文庫(MONL)。該文瘁懿撬入片段褒0。4kb．,-4．0kb之運，平均長度冀1．18kb；71％茨露剄戈uniqueESTs，12％以上的捅入片段為現(xiàn)有核酸數(shù)據(jù)庫中所沒有同源序列的新序列，76％的捶入序列爻寒爨功戇序列。cDN

4、A炎隆{弋表?多個綴織寒發(fā)彎露絮黥RNA，置鼗表高率度表達(dá)艇因的eDNA克隆所占比例低，平均每個持家熬因在文庫中的頻率約為0。4％，能在均一化文瘴中戇測到低攀度表達(dá)基因的cDNA竟蹙。2、將MONL文庫中的cDNA插入片段進行PCR擴增，通過Agarosc膠電泳檢測，姆擴增質(zhì)量較好躲10830個竟隆的PCR產(chǎn)甥，點制農(nóng)尾龍膜主，鍘傳cDNAmicroarray。使用5個組織的mRNA混合樣島cDNAmicroarray進行重復(fù)雜交實驗，檢測芯片廩霾，結(jié)聚表明，囂復(fù)實驗的芯片闋鑫對疲點的壤號強度秘芯

5、片內(nèi)兩重復(fù)點的信號強度的重復(fù)性較好，R2分剃為0．9728和0．965。3、采用不適續(xù)蔗糖密度梯度離心，將不同發(fā)育狀態(tài)的小魄子和花粉分為沒有形成液泡的小斑子(Y)，已形成多個小液泡的小孢子(SV)、形成了大液泡的小孢子(LV)和淀粉充實或敗育糕度不同的花粉(SFl--SF3／CPl—CP3)。分別將3種發(fā)霄狀淼

6、數(shù)分別為7611、7494和7105個。小液泡期的基因襲達(dá)數(shù)目要比大波泡和艴粉充實期的基蠢表選數(shù)器鼙多(117個幫506個)，大液遺發(fā)育辯靜基因表達(dá)數(shù)器魄花籍充實時期的多(392個)，基因表達(dá)的數(shù)目從小液泡期別花粉充實期呈現(xiàn)逐步減少的趨勢，這一緒采與不黼發(fā)育辯麓，j、孢予稻花耱肉實舔黔生理生純欷囂穗一致。(2)大液泡與花粉充實初期之間的懣因表達(dá)差異最大，398個克隆存在4倍以上麓異，占大終3．7％；大渡遣勰與毒液泡麓閣，4倍虢上差冥表達(dá)懿競隧壽115個，占1．Q6％。(3)S一(Rf3)和S-(，

7、歸)間，166個嵬隆代表12／個基因表現(xiàn)出4倍以上的麓異。127令纂囂按功髭可分為：茲獪菠育稻美基西19個，占15％意窟：痿號轉(zhuǎn)導(dǎo)校關(guān)基因16個，占約13％；代謝相關(guān)基因19個，約占15％；與蛋白質(zhì)的合成和降解相關(guān)魏羹辮16令，占13％；轉(zhuǎn)錄秘芙基西6個，占5％；臻壤轉(zhuǎn)運褪關(guān)基落5令，占4％；細(xì)胞防御和細(xì)胞凋亡棚關(guān)基因9個，占7％；米知功能的序列27條，約占20％，其孛瑟發(fā)璦懿廖到lO祭，鱈占8％。4、SSH分析發(fā)現(xiàn)了67個在S．(塒3)和S．(f蘆)問差舁寢達(dá)的斃隆，這些差冥竟隆健表13個基隧，

8、其中竅3令基添(PG、cxpansin秘allergen)與Microalray雜交結(jié)祭相同。這些整異基因主要參與信號健群、膜系統(tǒng)形成、花粉的成熟以及抗鰓胞衰送等生瓔活動，但沒有發(fā)現(xiàn)參與糖代謝、淀粉會成及其轉(zhuǎn)運檁熒基因。5、4個抑制蹋胞凋亡基困(cysmfin、Vdac2，BI-I稠14-3．3)和2個細(xì)胞凋亡相關(guān)基因(Translationallycontrolledtumorprotein-likeprotein襄leaf-seneseence-relatedprotein)及