玉米cms-s核恢复基因和玉米对淹水胁迫响应基因的功能研究

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1、中文摘要杂种优势的利用是提高作物单位面积产量的有效途径。玉米(ZeamaysL．1是世界上最早利用杂种优势的作物之一。利用不育系进行杂交制种可以免去人工去雄，降低了劳动成本、提高种子纯度，在杂种优势的利用中具有明显的优越性。为了更好地发挥玉米不育系在杂种优势利用中的作用，在理论上阐明细胞质雄性不育(CMS)和育性恢复机理具有重要的理论意义，同时在核质互作分子机理的研究领域中，CMS已成为重要的模式性状。玉米CMS—S系的育性由线粒体上嵌合基因Dr7了55／0玎77和核基因(Rf3／rf3)共同决定

2、。虽然orf355／orf77已被克隆，并对其影响细胞质和核基因的表达进行许多研究，但核育性基因Rplrp的克隆，表达产物的鉴定、与线粒体基因和其他核基因互作关系的阐明等仍有待继续深入的研究。本研究以nplrf3近等基因系S-M017舳8印s．M017哟彤为材料，利用cDNAmicroarray和抑制性扣除杂交(SSH)技术，在转录水平上对玉米CMS．S核恢复基因进行功能基因组学研究，得到以下初步结果：1、在玉米s．M017船啪生长的不同时期，分别提取不同组织的mRNA，构建了玉米魏芽(含蘧芽鞘)

3、、三睁麓妨萤(含鬏系)、淹拳缝理鑫靛三时裁幼萤(翕寝系)、六叶期整株(含根系)、拔节期茎间居间生长组织、花药、授粉5天后的雌穗和开稳麓藏熬时共8个cDNA文露；等量瀑合套文痒戆震粒DNA，采用蒸因缀DNA魄粒杂交法进行均一化处理，构娥了一个含6x104个克隆的均一化cDNA文库(MONL)。该文瘁懿撬入片段褒0。4kb．,-4．0kb之运，平均长度冀1．18kb；71％茨露刭戈uniqueESTs，12％以上的捅入片段为现有核酸数据库中所没有同源序列的新序列，76％的捶入序列爻寒爨功戆序列。cDN

4、A炎隆{弋表?多个缀织寒发弯露絮黥RNA，置鼗表高率度表达艇因的eDNA克隆所占比例低，平均每个持家熬因在文库中的频率约为0。4％，能在均一化文瘴中戆测到低攀度表达基因的cDNA竟蹙。2、将MONL文库中的cDNA插入片段进行PCR扩增，通过Agarosc胶电泳检测，姆扩增质量较好躲10830个竟隆的PCR产甥，点制农尾龙膜主，铡传cDNAmicroarray。使用5个组织的mRNA混合样岛cDNAmicroarray进行重复杂交实验，检测芯片廪霾，结聚表明，嚣复实验的芯片阕鑫对疲点的壤号强度秘芯

5、片内两重复点的信号强度的重复性较好，R2分剃为0．9728和0．965。3、采用不适续蔗糖密度梯度离心，将不同发育状态的小魄子和花粉分为没有形成液泡的小斑子(Y)，已形成多个小液泡的小孢子(SV)、形成了大液泡的小孢子(LV)和淀粉充实或败育糕度不同的花粉(SFl--SF3／CPl—CP3)。分别将3种发霄状淼

6、数分别为7611、7494和7105个。小液泡期的基因袭达数目要比大波泡和艴粉充实期的基蠢表选数器鼙多(117个帮506个)，大液遗发育辩静基因表达数器魄花籍充实时期的多(392个)，基因表达的数目从小液泡期别花粉充实期呈现逐步减少的趋势，这一绪采与不黼发育辩麓，j、孢予稻花耱肉实舔黔生理生纯欷嚣穗一致。(2)大液泡与花粉充实初期之间的懑因表达差异最大，398个克隆存在4倍以上麓异，占大终3．7％；大渡遣勰与毒液泡麓阁，4倍虢上差冥表达懿竞隧寿115个，占1．Q6％。(3)S一(Rf3)和S-(，

7、归)间，166个嵬隆代表12／个基因表现出4倍以上的麓异。127令纂嚣按功髭可分为：兹狯菠育稻美基西19个，占15％意窟：痿号转导校关基因16个，占约13％；代谢相关基因19个，约占15％；与蛋白质的合成和降解相关魏羹辫16令，占13％；转录秘芙基西6个，占5％；臻壤转运褪关基落5令，占4％；细胞防御和细胞凋亡棚关基因9个，占7％；米知功能的序列27条，约占20％，其孛瑟发瑷懿廖到lO祭，鳕占8％。4、SSH分析发现了67个在S．(埘3)和S．(f芦)问差舁寝达的毙隆，这些差冥竟隆健表13个基隧，

8、其中窍3令基添(PG、cxpansin秘allergen)与Microalray杂交结祭相同。这些整异基因主要参与信号健群、膜系统形成、花粉的成熟以及抗鳃胞衰送等生璎活动，但没有发现参与糖代谢、淀粉会成及其转运檩荧基因。5、4个抑制蹋胞凋亡基困(cysmfin、Vdac2，BI-I稠14-3．3)和2个细胞凋亡相关基因(Translationallycontrolledtumorprotein-likeprotein襄leaf-seneseence-relatedprotein)及