大白菜pol CMS恢复基因BrRfp1的图位克隆和不同恢复基因位点恢复机理的研究
波里马细胞质雄性不育(pol CMS)是在甘蓝型油菜中发现的第一个有实用价值的胞质雄性不育类型，后被转育大白菜等十字花科作物中，在十字花科作物的杂交育种中有重要的应用价值。Pol胞质被转育到大白菜后，在大白菜中有天然的恢复系，成为大白菜杂交育种应用最广泛的不育源之一。大白菜pol CMS恢复基因的图位克隆和恢复机理的研究，对于pol CMS在大白菜杂交育种中的应用，加快育种进程有重要意义，另外对细胞质遗传和核质互作研究也有重要价值。本研究以大白菜pol CMS不育系94C9和4个恢复系92S105、01S325、00S109和88S148为材料，对4个恢复系的恢复基因进行了等位性分析，并图位克隆了恢复基因BrRfp1，找出了非恢复等位基因的关键突变位点，还研究了2个恢复基因的恢复机理。这些研究为深入理解pol CMS/Rf系统的分子机理奠定基础。本研究主要取得了如下结果: 1.在4个大白菜pol CMS的恢复系中鉴定出2个BrRfp位点。恢复系92S105、01S325、00S109的恢复基因位于同一基因位点，恢复系88S148的恢复基因位于另外的基因位点，将这两个恢复基因位点命名为BrRfp1和BrRfp2。 2.利用恢复系92S105和不育系94C9构建的BC1F1和BC1F2定位群体，图位克隆了BrRfp1基因。BrRfp1基因是位于大白菜A09染色体上的一个编码PPR蛋白的基因。 3.通过比较4个Br Rfp1基因和6个非恢复等位基因的推导氨基酸序列，发现BrRfp1基因第11个PPR基序中的3个氨基酸突变在非恢复等位基因的推导氨基酸序列中都存在，可能是导致这些基因丧失恢复功能的关键突变。 4.根据BrRfp1基因和非恢复等位基因的核苷酸序列多态性，开发了与BrRfp1基因共分离的显性标记SC718，该标记在不同群体中均可检测出BrRfp1基因是否存在，可用于分子标记辅助育种和大白菜种质资源中新恢复系的筛选。 5.全不育、半恢复和全恢复花蕾的花药在组织形态学上有明显的差异。全不育花蕾在1 mm时花药已经停止发育，半恢复花蕾的花药只能发育出2-3个药室，全恢复花蕾的花药则发育出完整的4个药室。 6.采用环化RT-PCR的方法，研究了orf224-atp6转录本在全不育、半恢复和全恢复花蕾中的差异。结果表明，全不育和半恢复花蕾中的表达相同，都能检测出2个orf224-atp6转录本，但在全恢复的花蕾中能检测出3个orf224-atp6转录本。 7.采用RT-qPCR的方法，对orf224和atp6基因在全不育、半恢复和全恢复花蕾中的表达进行了定量。结果发现，与全不育花蕾相比，半恢复和全恢复花蕾中orf224基因mRNA的量都显著降低，且二者之间差异不显著。半恢复和全恢复花蕾中atp6基因mRNA的量也比不育花蕾显著降低，但在花蕾小于4mm时，半恢复花蕾中atp6基因mRNA的量比全恢复花蕾中明显减少，因此推测BrRfp2基因引起育性半恢复的原因可能与atp6基因mRNA的量显著减少有关。 8.采用western杂交的方法，研究了ORF224蛋白在不育、半恢复和全恢复花蕾中积累量的差异。结果表明，与不育花蕾相比，半恢复和全恢复花蕾中ORF224蛋白的积累量都显著降低，几乎检测不到。
大白菜;波里马细胞质雄性不育;恢复基因;图位克隆;PPR基因
西北农林科技大学
博士
蔬菜学
张鲁刚
2017
中文
S634.1
78
2017-08-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）