细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility CMS)是植物普遍存在的一种现象，到目前为止已在300多种植物中发现。雄性不育已作为防止自交的有效手段被广泛地用于作物的杂交育种中，研究其分子机制有利于更有效地利用细胞质雄性不育。苎麻(Boehmeria nivea(L.)Gaud.)雄性不育特性被发现以来，人们对其机理的研究主要集中在生理生化方面，在分子生物学方面的研究国内外还未见报道。为此，本研究选用苎麻雄性不育系及其相应的保持系和恢复系为材料，以ISSR分子标记技术、基因分离与克隆技术和RT-PCR表达分析等技术从分子生物学角度对苎麻细胞质雄性不育进行了研究，为揭示苎麻CMS的内在规律、阐明其分子遗传学机制积累资料。主要研究结果如下： 1.采用差速离心、蔗糖衬垫和CTAB/NaCl高盐相结合的方法提取苎麻mtDNA。通过单因子实验分别究了退火温度、引物浓度、dNTPs浓度、Mg2+浓度、TaqDNA聚合酶用量、模板DNA浓度、PCR循环次数对ISSR-PCR反应的影响，建立了适宜于苎麻线粒体基因组研究的ISSR-PCR反应技术参数：1×Taq酶配套缓冲液，2.5mmol·L-1MgCl2，1.5UTaq DNA聚合酶，25ng模板DNA，0.75μmol·L-1引物，0.15mmolL-1dNTPs，补加ddH2O至20μL体系。扩增程序为：94℃预变性5min，94℃变性30s，52℃退火45s，72℃延伸80s，共40个循环；72℃完全延伸10min。 2.利用ISSR分子标记技术对苎麻细胞质雄性不育“三系”mtDNA进行多态性分析；在选用的38个ISSR引物中，有6个引物的扩增产物在不育系、保持系和恢复系之间存在差异。对这些特异性片段进行克隆和序列测定结果表明：片段21-MS全长956bp，包含一个525bp的完整编码区，共编码174个氨基酸。片段31-M/R全长778bp，包含一个404bp的不完整编码区，共编码134个氨基酸；其核苷酸和氨基酸序列与已报道的多种植物中的番茄红素β-环化酶基因分别存在71～76％和73～77％的同源性。 3.根据GenBank报道的双子叶植物线粒体atp6、atp9、atpA和CoxⅡ基因编码区保守序列设计简并引物，通过PCR技术从苎麻细胞质雄性不育“三系”mtDNA中扩增目的基因片段，发现所得序列开放阅读框虽不完整，但与GenBank报道的其它植物线粒体atp6、atp9、atpA和CoxⅡ基因同源性分别高达94％、85％、97％和95％以上，说明所扩增产物的确是苎麻线粒体atp6、atp9、atpA和CoxⅡ基因片段。 4.依据测知的苎麻线粒体atp6、atp9、atpA和CoxⅡ基因部分序列，采用DNAWalking步移法分别从3端和5端扩增这4个基因片段的未知侧翼序列，分离出完整的苎麻线粒体atp6、atp9、atpA和CoxⅡ基因，包含了完整的开放阅读框。其中苎麻“三系”的atp6和CoxⅡ基因在mtDNA水平、转录和翻译调控水平、蛋白质水平上均无明显差异。雄性不育系atp9基因在编码区3端与保持系和恢复系相比存在若干个碱基的差异和缺失；雄性不育系atpA基因在mtDNA水平、蛋白质一级结构(氨基酸序列)和二级结构上与保持系和恢复系存在比较明显的差异；RT-PCR分析还表明，不育系atp9基因在现蕾期和盛花期的表达量很高，不育系atpA基因在现蕾期和开花后期的表达量明显低于可育系。因此，推测不育系atp9和atpA基因的结构变异和/或异常表达可能与苎麻CMS的关系密切。