《水稻紅蓮型恢復基因Rf6育性恢復分子機理研究》是依託武漢大學，由黃文超擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水稻紅蓮型恢復基因Rf6育性恢復分子機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃文超
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水稻紅蓮型是配子體細胞質雄性不育新類型，研究其敗育和育性恢復對於核質互作、基因信息交流以及雜種優勢利用都具有重要的科學與套用意義。前期，我們將紅蓮型水稻新恢復基因Rf6定位在第8染色體約200Kb的區域內，並用只含Rf6的單基因材料構建回交群體和F2群體進行精細定位。在此基礎上，本項目用農桿菌介導法進行功能互補驗證；進一步用原核表達系統表達和純化RF6蛋白，製備RF6單克隆抗體，利用EMSA技術分析RF6與不育基因轉錄本Atp6-Orfh79mRNA相互作用關係，利用細菌雙雜交、酵母雙雜交和串聯親和純化標籤等方法篩選RF6蛋白互作因子，並利用SPR、CO-IP、pull-down和RNAi等技術進行驗證，解析其中一些重要因子的生物學功能，從而揭示恢復基因的育性恢復機理；項目還將利用分子標記輔助選擇技術聚合恢復基因，為紅蓮型水稻強恢復系選育奠定基礎。
結題摘要
1972年，武漢大學研究團隊利用海南紅芒野生稻與江西地方品種蓮塘早雜交並多代回交，1974年培育出紅蓮型水稻。紅蓮型水稻為配子體細胞質雄性不育類型，花粉為二核期圓敗，具有高產優質，廣適高效等優點，在我國長江流域，華南稻區，國外東南亞國家如：越南、印度尼西亞、孟加拉和巴基斯坦等大面積推廣種植。我們前期研究發現，紅蓮型水稻的不育性可為Rf5和Rf6兩對獨立的恢復基因所恢復正常，Rf5與胞胎型水稻Rf1A為同一個基因，位於第10染色體，Rf6則不同，被定位於第8染色體端部，進一步克隆並研究其分子作用機理具有重要的理論與實踐意義。為此，在前期精細分子定位Rf6的基礎上，本項目通過功能互補實驗證實了候選基因Orf2可恢復紅蓮型水稻不育系粵泰A（YTA）的不育性，由此成功克隆了Rf6。序列分析發現，Rf6與目前所有已克隆的恢復基因不同，是個新基因，其含20個PPR串聯重複單元，其第3、4 、5三個PPR串聯基序在其後發生了一次重複，從而具備恢復功能。在RF6的3、4 、5三個PPR串聯基序中，凡第3號PPR基序發生重複的就能恢復不育性，而重複4或5不具有恢復能力，且PPR基序3後面若緊跟4，也具有恢復能力，但PPR基序3後面緊跟5，則不具有恢復作用。利用水稻懸浮細胞表達發現Rf6定位於線粒體，當Rf6存在時，紅蓮型水稻不育基因轉錄本Atp6-Orfh79mRNA被加工為兩個小轉錄本，其加工的位點位於Orfh79轉錄本下游第10個鹼基處。我們利用EMSA、酵母雙雜交、Pull-down、Co-IP及RNAi等實驗分析發現，RF6蛋白與不育基因轉錄本Atp6-Orfh79mRNA並不發生直接相互作用，而是與OsHXK6分子互作，形成蛋白分子複合體恢復不育性。同時，我們利用分子標記輔助選擇技術，創製了紅蓮型水稻雙恢復基因育種中間材料，為選育紅蓮型水稻強恢復系奠定了基礎。以上這些研究成果對於植物配子體細胞質雄性不育性恢復研究具有重大的理論指導意義，而對於培育作物強恢復系則具有很強的實踐指導意義。
