细胞质雄性不育在高等植物中广泛存在,受到育性恢复基因的抑制或互作。目前已克隆的育性恢复基因多属于PPR基因。本实验室前期对哈克尼西棉细胞质雄性不育育性恢复基因Rf1的研究发现其位于雷蒙德氏棉D5基因组第9号染色体上。本研究分析了亚洲棉、雷蒙德氏棉和陆地棉基因组上的PPR基因,并对D5基因组第9号染色体上的PPR基因进行VIGS功能验证。对D5基因组第9号染色体上的89条PPR基因构建系统进化树,将其分为9类,依次命名为L1-L9。每一类选取同源性较高的区段作为插入片段,连接至pCLCrVA载体上,构建为重组病毒载体,农杆菌介导法接种F1植株,后期进行表型观察及转录分析,实验结果主要为:1.预测A2、D5和AD1基因组分别包含586条、589条和1133条PPR基因,成簇分布于染色体上。推测亚洲棉与雷蒙德氏棉在经花粉融合及加倍形成陆地棉的过程中,或是长期的持续进化过程中,丢失了42条PPR基因。2.VIGS技术沉默D5基因组第9号染色体上的89条PPR基因,其中66条基因表现为下调,23条基因表现为未下调。L1含有32条基因,其中的27条基因表达量下调。L6含有27条基因,只有14条基因表达量下调。表明VIGS技术沉默基因家族的多个成员时,基因之间的沉默效率不一致,选取合适的插入片段对于沉默效率具有重要的影响。3.育性调查发现,L1、L2和L6出现了单朵花的不育,同时出现半不育性状。相对荧光定量结果显示VIGS技术仅仅能够部分沉默而不是完全沉默功能基因,阳性株所表现出来的育性不一致或不稳定,同时也表明PPR基因可能与植株育性有关。4.L1阳性株表现为黄绿突变,叶片边缘内卷或外卷,并在后期恢复。L3和L9阳性株呈现白化突变,呈斑状,最初出现在叶脉附近,之后延至整个叶片,可维持至生育后期。石蜡切片显微结构观察发现,对照植株叶片的海绵组织不规则,细胞间隙较大,而L3和L9叶片栅栏组织细胞较短,海绵组织细胞间隙较小,海绵组织较规则。利用VIGS技术对L3和L9的单个基因进行VIGS沉默,发现L3-1、L9-5和L9-6阳性株分别表现为叶色突变,表明这3条基因可能参与叶绿素合成及代谢等过程。5.手扯法测定棉纤维长度,与对照植株相比,L1、L3和L6阳性株的棉纤维长度呈显著性降低,L7阳性株的棉纤维长度呈现为极显著的增长。表明PPR基因可能与棉纤维的发育和伸长有关。利用psRNA Target预测miRNA靶位点,发现L1中有25条基因为miR7505的靶基因,表明miR7505可能与纤维伸长有关。