新型配子體雄性不育細胞質線粒體組型的鑑定研究

《新型配子體雄性不育細胞質線粒體組型的鑑定研究》是依託武漢大學，由李紹清擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：新型配子體雄性不育細胞質線粒體組型的鑑定研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李紹清
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

野生稻是重要的基因資源庫，發掘利用野生稻中的重要農藝性狀基因對水稻遺傳改良具有重要現實意義。本研究以普通野生稻中發現、培育的配子體細胞質雄性不育系w15A、w20A、w34A、w46A為對象，通過對線粒體呼吸鏈複合物的活性分析，檢測其可能存在缺陷的複合物，並分析其亞基組成。同時，利用PCR、RFLP等方法從線粒體基因組比較分析其主要功能基因的結構和序列差異以及蛋白編碼基因的拷貝數等結構特徵，確定各自特定的基因組型。進而利用線粒體基因組特徵性差異片段開發其各自的特異性分子標記，建立與其相配套的鑑定技術體系，為進一步利用這些雄性不育細胞質資源奠定基礎。

結題摘要

為了系統鑑定W15A、W20A等新型配子體細胞質雄性不育系線粒體組型，我們利用生物信息學結合分子生物學開發出兩套細胞質雄性不育線粒體組型特異分子標記，結合恢保關係和遺傳分析，確定了這5個細胞質屬於不同的雄性不育類型，為這些細胞質雄性不育系的利用奠定了基礎。 （1）以5個不育系超純線粒體基因組DNA為材料，通過RAPD篩選獲得38對多態性穩定的SCAR分子標記。利用線粒體基因組特異序列分析轉化成功的38對SCAR分子標記我們發現，有16對SCAR分子標記擴增的目的序列定位到線粒體基因組，進一步分析發現所有的SCAR分子標記位點都處於線粒體功能基因上或附近，基本覆蓋整個基因組，其中MS2、MS13位於nad2、cox2基因內，其中在基因組220-270kb分布的分子標記最多，由於這段區域重複序列較多，可能是一個重組熱點，因此產生較多的多態性分子標記。 （2）通過對野敗、里德型和CW型等5個線粒體基因組比對分析，共鑑定到47個大於100 bp的線粒體組型特異序列（MSS）位點。利用MSS特異序列作標記，PCR擴增掃描細胞質來源不同的粵泰A、W15A、W20A等7個配子體不育系和珍汕97A、馬協A、Ⅱ-32A 等7個孢子體不育系及其相應保持系。發現共有3對引物只在所有的不育系中擴增出相應的條帶，為不育細胞質特異序列片段；有9對標記只存在於所有的孢子體不育系，為孢子體所特有；有4對引物為配子體不育系特有。這些與細胞質雄性不育完全連鎖的MSS，可作為高度特異的分子標記鑑定不育系、區分孢子體不育和配子體不育，這對於不育系的分子標記輔助選擇、不育系及雜交稻的鑑定具有非常重要意義。 （3） 用SCAR分子標記對w15A、w20A、w34A、w46A和粵泰A等5個不育系進行多態性擴增和聚類分析發現，這些配子體不育系細胞質可分為3類：W15A和粵泰A為一類，W20A與W46A聚在一起，而W34A單獨一類。選擇其中4個SCAR標記同時對5個配子體不育系線粒體DNA進行擴增，可一次性將5個不育系的細胞質的多態性差異呈現開來。進一步的測恢分析表明，31個恢復系大部分對這5個不育系的恢保關係一致，但谷甫矮對W15A保持，98QJ對W15A、W46A強恢，N03S95對W34A強恢，對其他不育系保持。由此從分子和遺傳證明這5個不育系屬於不同的雄性不育細胞質類型。