玉米是最早成功利用不育化制种的作物,利用不育系做母本进行不育化制种,不仅能够节省人工去雄费用,而且可以有效提高杂交种子的纯度。玉米不育胞质可以分为T（Texas）、S（USDA）和C（Charrua）三类。玉米CMS-T和CMS-S型不育系因存在一定的感病、育性相对不稳定等方面的缺陷而限制了它们在生产上的应用,玉米CMS-C因其花粉败育彻底,不育性表现较为稳定,在杂交制种上具有重要的应用潜力,然而对于CMS-C型不育系的败育机制仍未明确。本试验以3对不育系及其保持系和3组育性恢复F1以及育性不恢复F1为材料,分析CMS-C特有嵌合基因atp6-c、atp9-c和cox2-c的时空表达特异性,旨在系统了解嵌合基因atp6-c、atp9-c和cox2-c与CMS-C育性表现的内在联系。主要研究结果归纳如下:1.不育系及保持系之间不同发育时期花药中表达分析。通过荧光定量分析发现,嵌合基因atp6-c、atp9-c和cox2-c在保持系的花药中存在表达,正常的atp6基因在不育系中也有微量表达,花药长度为1.0～4.0 mm时期,atp6在C黄早四和C48-2的表达量均明显低于黄早四和48-2;而atp6-c基因在C黄早四和C48-2的表达量均显著高于黄早四和48-2,差异最高可达150,000倍。atp9-c基因在C黄早四和C48-2中的表达量显著高于黄早四和48-2。cox2-c基因在C黄早四花药中的表达量远高于黄早四,花药长度为1.0～4.0 mm时期,cox2-c在C48-2中的表达量高于48-2。虽然已有报道表明嵌合基因atp6-c不存在于正常胞质,但是本实验发现CMS-C特有的嵌合基因atp6-c、atp9-c和cox2-c在保持系的小孢子不同发育时期均有表达,而且在不育系中的表达量均高于保持系。2.CMS-C不育系及保持系其他组织的表达分析。通过对C黄早四和黄早四、C478和478拔节期和抽雄期的根、茎、叶以及成株期的苞叶、雌穗和花丝进行q RT-PCR分析,发现atp6-c和atp9-c在C黄早四不同时期不同组织中的表达量均高于黄早四,其中在拔节期和抽雄期茎的表达量高于根和叶,雌穗的表达量高于苞叶和花丝。结果表明CMS-C特有的嵌合基因atp6-c、atp9-c和cox2-c不仅在保持系花药中有表达而且在其他组织中也有表达;在不同时期不同组织中,不育系中的表达量高于保持系,其中atp6-c和atp9-c基因的表达模式几乎一致。3.育性恢复F1和育性不恢复F1花药不同发育时期的表达分析。通过荧光定量分析发现,在花药1.0～2.5 mm时期,atp6-c基因在育性恢复F1（C黄早四×自330）中的表达量高于育性不恢复F1（C黄早四×18-599）;在花药1.0～3.0 mm时期,atp9-c和cox2-c基因在育性恢复F1（C黄早四×自330）中的表达量都要高于育性不恢复F1（C黄早四×18-599）。在花药1.5～4.0 mm时期,atp6-c、atp9-c和cox2-c基因在育性不恢复F1（C48-2×自330）的表达量都要高于同时期育性恢复F1（C48-2×18-599）。综上结果表明嵌合基因atp6-c、atp9-c和cox2-c在不同育性、不同时期均有表达,而且在花药发育前期以自330为父本的F1中的表达量都要高于以18-599为父本的F1。4.CMS-C恢复基因导入系不同发育时期花药中表达分析。为避免遗传背景不一致对基因表达有影响,选取1对C黄早四背景下主效恢复基因导入的近等基因系为材料,通过荧光定量分析发现,导入恢复基因后,在育性表现为可育的BC4F1-F花药（2.0～2.5 mm和3.0～5.0 mm）中atp6-c、atp9-c和cox2-c的表达量高于育性表现为不育的BC4F1-S,然而在BC4F1-F花药2.5～3.0 mm中atp6-c、atp9-c和cox2-c的表达量低于BC4F1-S。上述结果表明在遗传背景相对一致的情况下,嵌合基因atp6-c、atp9-c和cox2-c不同育性、不同时期均有表达而且趋势一致,与F1育性表现的变化无差异。5.atp6-c及atp6的原核表达分析。本研究以p GEX-6p-1为载体骨架分别构建正常基因atp6的原核表达载体ATP6-N-6p和嵌合基因atp6-c的原核表达载体ATP6-C-6p,并将重组质粒及空载p GEX-6p-1分别转化至大肠杆菌BL21（DE3）中,观察经IPTG诱导后的表达产物对菌体生长的影响。结果表明,含有重组质粒ATP6-N-6p和ATP6-C-6p的菌株在0.1 mmol/L IPTG的诱导下,ATP6-N-6p和ATP6-C-6p菌株的生长均受到抑制,并且ATP6-C-6p的抑制更加明显,空载p GEX-6p-1菌株的生长与未诱导情况基本一致。上述结果表明atp6-c分泌的蛋白可能对细胞有一定毒性。