植物的性别决定机制

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1、第40卷第3期东北农业大学学报40(3):140~1442009年3月JournalofNortheastAgriculturalUniversityMar.2009文章编号1005－9369（2009）03－0140－05植物的性别决定机制*齐光，穆靖，吴秀菊（东北农业大学生命科学学院，哈尔滨150030）摘要：植物性别决定具有不稳定性和多样性的特点，彻底揭示其机制难度较大，目前已经成为基因组学、染色体组学、进化遗传学和发育遗传学的研究热点。本文从性别决定基因、性染色体和激素调控三方面，以模式植物拟

2、南芥（ArabidopsisthalianaL.）、白麦瓶草（SilenelatifoliaL.）、玉米（ZeamaysL.）、黄瓜（CucumissativusL.）和番木瓜（CaricapapayaL.）等为例，概述植物性别决定机制的国内外研究进展，总结了各学科相关研究主要技术路线、试验方法以及研究中尚待解决的问题，并重点介绍了分子标记、RNA沉默、FISH、SSH、BAC文库等遗传分析技术的应用使本研究领域取得的重大突破。关键词：性别决定；性别决定相关基因；性染色体；激素调控中图分类号：Q945

3、.6+1；Q78文献标识码：A植物的性别决定具有不稳定性和多样性的特明确了植物“依赖于Y染色体活性”和“依赖于X染[1][6]点，这给完全揭示植物的性别决定机制增加了难色体与常染色体比值”的两个性别决定系统；明确度，使植物性别决定机制的研究远远落后于动物。了部分植物中对性别决定起主效作用的激素，并将[7-10]19世纪后，借助遗传学和基因组学的研究方法，其相关基因进行染色体定位。另外，还结合杂在性别决定相关基因、性染色体、激素调控三个方交、回交、测交等遗传分析方法确定性别决定相关面取得了重大突破，方法

4、是在ABC同源异型基因基因间的连锁关系，探察其母性遗传效应，描述不[11－12]的研究基础上对拟南芥（ArabidopsisthalianaL.）、白同花性型的进化历程。麦瓶草（SilenelatifoliaL.）、玉米（ZeamaysL.）、黄1性别决定相关基因的研究瓜（CucumissativusL.）、番木瓜（CaricapapayaL.）等模式植物采用扩增片段长度多态性（Amplified1.1ABC模型的研究FragmentLengthPolymorphism，AFLP）、随机扩增早期性别决

5、定基因的研究主要集中于ABC同长度多态性DNA（RandomAmplifiedPolymorphic[13-14]源异型基因模型。Colombo等在矮牵牛（PetuniaDNA，RAPD）、序列特异性扩增区段（Sequence-hybridaVilm.）中发现了控制胚珠发育的新的MADSCharacterizedAmplifiedRegions，SCAR）等分子标[15]盒，从而提出了ABCD模型。Pelaz等则发现拟记结合BAC文库（BacterialArtificialChromosome南芥的S

6、epellata基因在不同于ABC基因的新的层[2][16]Library）法筛选性别决定相关基因，并采用RNA面上调控性别表达，Theissen将以上结论进一步沉默或诱导突变等方法研究各基因表达时间、累[17]验证和总结后提出了新的ABCDE模型。[3]积效应和相互关系；将BAC文库筛选到的性别决1.2性别决定相关基因研究定基因利用荧光原位杂交（FluorescentInSituHybri-玉米是性别决定基因研究的模式植物，其中dization，FISH）、抑制差减杂交（SuppressionSub

7、-Dwarf基因和Tasselseed基因研究的较多，DwarftractiveHybridization，SSH）、点杂交和序列分析等基因促进雄蕊败育，Tasselseed基因促进雌蕊败[4-5]方法确定所得基因与性染色体的关系及效应，育。Delong等首次分离到玉米Tasselseed-2（Ts2）收稿日期：2007-11-19基因，Ts2是在ABC同源异型基因下游发挥作用作者简介：齐光（1983-），男，山东人，硕士研究生，研究方的[18]。玉米还有一些突变体有着与Tasselseed突变向为植

8、物生殖生物学与分子生物学。[19]*通讯作者E-mail:xiuju_w@163.com体相关的表型，silkless（sk）突变系就是其中之一。第3期齐光等：植物的性别决定机制·141·雌花序中Ts2对sk1有上位性，而雄花序中sk1对体正处于这一阶段；⑤Y染色体进一步缩短，拟Ts2则有一定的抑制作用。进一步研究发现，Ts2常染色体完全缺失，最终导致Y染色体的完全衰参与了与雄穗中雌蕊的选择性败育相关的细胞凋亡亡，性别由X：A值决定。草律草属（Humul