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细胞质雄性不育是大白菜生产一代杂种的理想系统。西北农林科技大学园艺学院(原陕西省蔬菜花卉研究所)自20世纪70年代开展大白菜雄性不育研究,先后育成了CMS3411-7和CMS7311等不同来源、不同性状的大白菜异源胞质雄性不育系,并应用于杂交一代大白菜制种。本研究在前人研究的基础上,以两套雄性不育材料为研究对象,应用分子生物学方法,分离并克隆与CMS相关的基因,并对不育相关基因的差异表达进行了分析。主要结果如下:1.建立了一种适用于大白菜线粒体DNA(mtDNA)的提取方法。该方法以大白菜球叶为材料,采用差速离心和蔗糖衬垫相结合的方法分离出线粒体,然后用SDS—蛋白酶K裂解法提取mtDNA。该方法试材充足、成本低、且省时,对实验设备要求简单,分离出的mtDNA质量较高,能满足分子生物学研究需要。2.建立了一种有效、快捷的大白菜花蕾总RNA提取方法。以酸性酚-硫氰酸胍-氯仿提取法为基础,减少第二次提取液抽提的过程,增加一次高速离心的过程,提取大白菜花蕾总RNA。该方法与其他方法相比,步骤简单、成功率高,分离出的RNA成功的应用于逆转录和cDNA-RAPD实验。3.从胞质雄性不育材料CMS7311的线粒体基因组中扩增出与细胞质雄性不育相关的片断CMS7311-orf224,并克隆测序。序列分析表明:该片断和报道的Polima-orf224序列完全相同,说明CMS7311的不育机理与Polima CMS相似,也反映了细胞质雄性不育变异的保守性。4.通过改良的RNA指纹技术获得了两个可能与大白菜胞质雄性不育高度相关的差异表达片断S176-343及S199-904,对其克隆、测序、同源性分析表明:两差异片断均和油菜Polima不育胞质线粒体基因组orf224/atp6位点有着极高的同源性,两差异片断分别位于orf224/atp6座位的不同位点上,其序列部分重叠;进一步研究发现,S176-343片断仅在转录水平存在差异,在线粒体基因组水平不育系和保持系没有差异,S199-904片断在线粒体基因组水平和转录水平均存在差异。5.研究了两套不育系和保持系线粒体atp6基因转录本RNA编辑的特征。在atp6转录本区域内检测到11个编辑位点,发生编辑的碱基主要是“C”和“A”,使碱基发生C→U或A→G的转变;绝大部分编辑发生在atp6基因编码区,而且半数以上的编辑使编码的氨基酸发生改变;保持系7311发生编辑的频率高于不育系CMS7311;只检测到一个完全的RNA编辑位点,在两套不育系及其保持系中该位点均被编辑。