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线粒体作为半自主编码的细胞器,与细胞核之间存在密切的信息交流,信号从细胞器到核,即细胞器反向调控核基因表达,在很大程度上是未知的。细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility, CMS)是高等植物中普遍存在的现象,是杂种优势利用的重要途径之一。由于CMS系中细胞质与细胞核存在互作,CMS表现为线粒体功能紊乱。本研究采用芸苔属植物榨菜(Brassica juncea Coss. Var. Tumida Tsen et Lee)细胞质雄性不育系(CMS)和保持系(male fertile, MF)作为实验材料,研究线粒体功能影响植物生长模式的可能途径。研究发现,定位于细胞核上的泛素相关基因BjRCE1在榨菜细胞质雄性不育系对生长素的响应中发挥重要的调控作用。取得的主要结果如下：1榨菜BjRCE1基因的特性：我们采用同源克隆方法,从榨菜中克隆到开放阅读框为558bp的泛素相关基因RCE1(RUB1CONJUGATING ENZYME),推定编码185个氨基酸,包含5个外显子和4个内含子。该基因与拟南芥AtRCEl1(AT4G36800)和AtRCEl (AT2G18600)具有很高的序列同源性,与拟南芥AtRCE1(AT4G36800)的亲缘关系更近,因此将该基因命名为BjRCE1(NCBI No.FJ189480).亚细胞定位显示BjRCE1定位于细胞核。2细胞质雄性不育系中BjRCE1基因的表达及对生长素的响应：RT-qPCR结果表明榨菜CMS中BjRCE1基因的表达水平较MF大幅降低。IAA处理或未处理下,CMS较MF均呈现较少的侧根数。100μM IAA处理下,CMS和MF的主根长没有明显的差异,反而500μM高浓度生长素的处理诱导CMS产生更长的主根。3抑制线粒体功能后BjRCEl基因的表达及对生长素的响应：用线粒体呼吸抑制剂抗霉素A(AA)处理MF后,BjRCEl基因的表达大幅下调,侧根发生也受到抑制。生长素处理MF和CMS均诱导其侧根数增加,但MF的侧根数始终多于CMS。同时,抗霉素A处理显著降低了MF的主根长,但在100和500μM IAA处理后,其主根长没有明显变化。这些结果表明植物对生长素的响应与其线粒体的功能存在一定的关联。4IAA和抗霉素A处理后,MF、CMS系中生长素相关基因表达模式：我们采用RT-qPCR技术,研究了抗霉素和不同浓度生长素处理条件下,生长素相关基因PIN2、 PIN3、 GH3、 PAT、GTP、 Cullin在MF和CMS中的表达模式。其中PIN2、 PIN3、 PAT、 Cullin基因在抗霉素A处理和IAA处理下分别呈现下调和上调表达；尽管生长素响应基因GH3.GTP的表达模式在不同浓度生长素处理的MF和CMS中存在差异,但其在AA以及IAA单处理下均表现上调。结合CMS、MF的表型以及其生长素相关基因的表达模式表明CMS植株对生长素的响应较MF低。MF植株在线粒体功能受损或受抑制时,对生长素的响应以及生长素相关基因的表达模式呈现出与CMS植株类似。