同源多倍体水稻由于减数分裂过程中染色体分配不均衡,易于形成多价体和落后染色体,以至于育性低下,表现为结实率低,抵消了其形态优势,导致产量较低。本实验室在利用远缘杂交和多倍体化双重优势选育超级稻的战略的指导下,选育出2个具有减数分裂稳定性(PMeS)特征的多倍体水稻品系,它们本身具有高结实率,其他多倍体水稻与其杂交的后代结实率也普遍提高,突破了多倍体水稻育种的瓶颈。而导致PMeS品系减数分裂稳定的原因尚不清楚,因此,研究其分子机制成为当务之急。 本研究利用拟南芥中已经克隆到的减数分裂基因AtSPO11-1的序列,通过生物信息学的方法在水稻全基因组序列数据库中寻找到其同源基因。通过设计基因的特异性引物,从一个PMeS品系水稻HN2026-4X中成功克隆到OsSPO11-1基因的全长cDNA。从克隆的该基因的cDNA与基因组DNA序列的比较来看,该基因由15个外显子构成,CDS长1146bp,推测编码一个大小约为43KDa的蛋白质,定位于第三条染色体的长臂。与其他物种中克隆的SPO11的同源物进行Cluster W分析显示其包含五个保守的基序,属于Ⅱ型拓扑异构酶。 为了探索OsSPO11-1的功能,将其相应的RNA干扰载体通过农杆菌介导的方法转入了水稻模式材料日本晴(NIP-2X)和一个PMeS品系水稻HN-4X,目前抗性小苗已经长出,还有待进一步验证；同时将OsSPO11-1的超量表达载体转入了一个低结实的多倍体水稻品系BLL-4X以研究其超量表达之后会对水稻有何影响。为了以后进行Westhern blot、组织原位杂交以及蛋白质性质分析尝试着在真核生物和原核生物表达系统中表达该蛋白。在毕赤酵母和大肠杆菌中都已成功的表达了该蛋白,但表达量不高。