红莲型水稻RF6互作蛋白的筛选和AKDH蛋白的初步研究

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细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility,CMS)及其育性恢复是水稻杂种优势的遗传基础。红莲型细胞质雄性不育(CMS-HL)水稻作为杂交水稻的质源之一,属于典型的二核期配子体不育类型,花粉经1%I2-KI碘染为圆败,其不育性能被恢复基因Rf5和Rf6分别独立恢复。其中Rf6编码的P型的三角形五肽重复(Pentatricopeptide-repeat,PPR)蛋白与己糖激酶6(Hexokinase-6,Os HXK6)相互作用,并和其它蛋白构成复合体共同参与不育基因转录本atp6-orf H79第1238位核苷酸上的剪切,从而降低不育蛋白ORFH79的积累以恢复CMS-HL水稻育性。目前研究鉴定的Rf6恢复基因复合体蛋白成分除了RF6和Os HXK6之外,其他的蛋白成分以及功能尚不清楚。因此,本研究旨在筛选鉴定RF6互作的蛋白、初步探究互作蛋白AKDH的功能,来推进Rf6恢复基因复合体的研究和红莲型水稻育性恢复机理的研究。根据Rf6参与育性恢复的特点,我们分析了本实验RF6互作蛋白库里的164个候选基因,优先克隆了参与RNA切割过程或含RNA结合结构域的具线粒体定位的32个候选基因,通过候选基因与Rf6的酵母双杂交实验,我们发现AKDH能够与RF6相互作用,Bi FC和亚细胞定位实验同样表明AKDH与RF6在线粒体中相互作用。为进一步探索AKDH是否参与红莲型水稻的育性恢复,我们以籼稻Rf6-NIL为背景材料构建AKDH敲除株系,在T0代中花药形态、花粉粒碘染情况与籼稻Rf6-NIL无明显差异。水稻的育性以花粉碘染情况为指标,因此,AKDH不参与红莲型水稻育性恢复过程。随后,我们发现T0代中的结实率较籼稻Rf6-NIL降低20%,这表明AKDH可能在其他代谢通路发挥重要作用。因此,我们对AKDH进行生物信息学分析,预测显示AKDH是组成型表达基因,编码一个370氨基酸的α-酮酸脱氢酶,主要以复合体的形式参与三羧酸循环、糖酵解、支链氨基酸降解等过程。
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