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1、安徽农业科学,JournalofAnhuiAgri.Sci.2008,36(13):5338-5341责任编辑庆瑢责任校对卢瑶水稻雄性不育的分子机理1211*麦景强,罗越华,夏志辉,陈守才(1.中国热带农业科学院橡胶研究所,海南儋州571737;2.海南大学农学院,海南海口570228)摘要从细胞质雄性不育和细胞核雄性不育2个方面概述水稻雄性不育相关基因及导致不育的分子机理。关键词水稻;雄性不育;蜡;绒毡层;减数分裂中图分类号S511文献标识码A文章编号0517-6611(2008)13-05338-04StudyontheMolecularMechanismof
2、MaleSterilityinRiceMAIJing-qiangetal(RubberInstitute,ChineseAcademyofTropicalAgriculturalSciences,Danzhou,Hainan571737)AbstractTherelatedgeneswithmalesterilityinriceandthemolecularmechanismthatcausedthesterilityweresummarizedfrom2aspectsofcytoplas-micmalesterilityandnuclearmalesterili
3、ty.KeywordsRice;Malesterility;Wax;Tapetum;Meiosis雄性不育(MaleSterility,MS)是指雄性器官退化、发育不orf79蛋白的表达使大肠杆菌细胞裂解而导致其数量和密度良或花粉、精子败育不能行使生育能力而雌蕊发育正常的现快速下降,表明orf79是个毒素蛋白。orf79蛋白毒性必须依[1]象。雄性不育是植物中普遍存在的现象,在高等植物中,赖C端5个氨基酸的存在,把这5个氨基酸切掉,则毒性消约有43个科162个属约620个物种具有雄性不育现象,在检失。Wang继续检验是否由orf79引起水稻雄性不育。他把[2]测过
4、的39种植物中就有28种具有该现象。水稻雄性不育带有线粒体转移信号的orf79基因转入正常可育水稻中,T0分为细胞质雄性不育(CytoplasmicMaleSterility,CMS)和细胞代表现半不育。可见是orf79引起水稻细胞质雄性不育。此核雄性不育(GenicMaleSterility,GMS),细胞质雄性不育在植外,免疫杂交分析表明,虽然orf79基因是组成型表达,但是物杂种优势利用方面具有重要的价值。近年来,对于水稻雄其蛋白只在CMS系的小孢子中积累,在孢子体组织中都没表性不育进行了遗传学、细胞学和解剖学以及生理生化等方面达,因此推论可能是转录后调控机
5、制抑制orf79蛋白在孢子[10]的研究,取得了一定进展。随着水稻基因组测序的完成、EST体组织中表达,orf79才不影响孢子体组织的发育。库和突变体库的构建及基因表达谱分析等工作的开展,已克Wang继续寻找育性恢复的分子机制,通过图位克隆定隆了多个雄性不育相关基因,并研究了这些基因作用的分子位了一段37kb的染色体区域,测序后发现这段染色体包含2机理。笔者主要对这些基因及其导致雄性不育的分子机理个编码PPR(PentatricopeptideRepeat)蛋白的基因Rf1a、Rf1b。进行概述。通过互补测验发现,Rf1a、Rf1b都能恢复CMS-BoroII育性
6、。1细胞质雄性不育Rf1a、Rf1b蛋白通过不同的机制破坏orf79产物进行育性恢细胞质雄性不育是广泛存在于高等植物的现象,表现为复。Rf1a通过介导核酸内切酶在3个位置切割B-atp6/orf79雄性器官不能形成有活力的花粉,而雌性器官的发育和植株mRNA,而Rf1b通过介导的B-atp6/orf79mRNA降解。Rf1a的营养生长正常,其遗传方式是母性遗传。CMS不仅在植物对Rf1b显性,当2个基因同时存在时,B-atp6/orf79mRNA杂种优势利用方面具有重要的作用,而且也是遗传学研究的优先被Rf1a切割,切割后的产物对Rf1b不再敏感。好材料,因此,对
7、植物CMS的研究一直受到遗传学、育种学、2细胞核雄性不育生理生化、细胞生物学、分子生物学等各个领域的广泛关2.1花粉囊蜡发育相关基因与雄性不育植物蜡主要由醇[3]注。目前,大量遗传学、细胞学和生物化学的研究结果证类、醛类、酮类、烃类、酯类组成,这些成分都是由长链脂肪酸明线粒体基因组的变异与CMS有关,线粒体基因组的变异(Very-long-chainFattyAcids,VLFAs)衍生而来的,链长度在20[4-6]～34个碳原子[11]。蜡是角质层的主要组成成分,是陆生植或特异的线粒体基因表达会导致雄性不育。CMS-BoroII型水稻线粒体基因组中存在2个拷贝的
8、物地上部分
