《線粒體和呼吸作用參與化學雜交劑SX-1殺雄的機理研究》是依託浙江大學，由梁五生擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：線粒體和呼吸作用參與化學雜交劑SX-1殺雄的機理研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：梁五生
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
SX-1是本項目合作單位發明的一種化學雜交劑，有效成分為2-[3-4-甲氧基-6-甲基-1,3,5-三嗪-2-基-3-甲基脲基磺醯基]苯甲酸甲酯。SX-1已在育種工作中廣泛套用，但其作用機理目前仍不了解，迫切需要解決。我們的前期研究結果顯示線粒體和呼吸作用很可能參與了SX-1的殺雄機理，因此本項目擬以油菜為研究材料，對線粒體和呼吸作用參與SX-1殺雄的作用機理進行深入研究，內容包括SX-1對線粒體數量的影響、對線粒體結構的影響、對呼吸鏈的影響、對線粒體氧化磷酸化的影響、對線粒體蛋白組的影響，以及受SX-1影響的、產物定位於線粒體的雄性不育控制基因的克隆,和運用RNAi方法對其功能進行鑑定等。研究結果有助於了解化學雜交劑SX-1的殺雄機理，可促進其在植物育種中得到更廣泛、更科學的套用，並有助於研發更多、更優的化學雜交劑。篩選到的雄性不育控制基因有望用來培育雄性不育品種，服務於育種生產實踐。
結題摘要
SX-1是一種已套用於農業生產實踐的植物化學雜交劑，但目前對其誘導植物雄性不育的機理仍不清楚。本項目通過研究發現 SX-1處理可誘髮油菜花蕾小孢子中的線粒體結構受損，而且這一損傷早於SX-1誘發的小孢子形態變化；發現 SX-1對油菜葉片等植物組織的總呼吸活性、細胞色素途徑活性和交替途徑活性都有顯著抑制作用，對交替途徑末端氧化酶交替氧化酶的基因表達有明顯抑制作用，表明SX-1對植物的線粒體結構、呼吸活性和呼吸鏈組分的基因表達水平都有影響，從而對植物細胞內的能量供應產生顯著抑制作用；通過油菜葉片和水稻葉片轉錄組分析發現植物線粒體呼吸鏈重要組分交替氧化酶被特異抑制劑水楊基氧肟酸抑制後植物眾多基因的表達會發生改變，包括葉綠體組分和光合作用相關過程及功能、過氧化氫分解代謝過程、黃酮類生物合成途徑等都會受到嚴重影響，因此SX-1抑制植物交替氧化酶的基因表達和抑制交替途徑活性會引發眾多的基因表達變化，影響眾多的生理、代謝過程。此外，本項目通過研究還發現 SX-1處理可以顯著降低雄蕊中絕大部分種類胺基酸的含量，而非特異地降低某種特定胺基酸的含量，這一影響可能起因於SX-1對雄蕊細胞內能量供應的抑制作用，這與前面所述SX-1影響植物線粒體結構和呼吸活性的結果相符；通過研究還證實SX-1中的組分氯吡脲可有效地降低另一組分苯磺隆的副作用，從而提高SX-1在油菜化學雜交育種中的套用價值；還改進了SX-1的潛在作用靶標之一乙醯乳酸合酶的活性測定方法，證實可以利用乙醯乳酸脫羧酶來檢測油菜和水稻等多種生物材料中乙醯乳酸合酶的活性；還篩選了SX-1的潛在作用靶標之一乙醯乳酸合酶的其它抑制劑，對它們防治油菜菌核病的性能進行了測試，研究結果顯示磺胺噻唑用作以乙醯乳酸合酶為靶標的油菜菌核病防治劑具有較大潛力。本項目的研究結果表明SX-1誘導植物雄性不育的機理與其對植物線粒體和呼吸作用的影響之間有重要關係。這些研究結果可增進對SX-1誘導植物雄性不育的機理的了解，有助於SX-1在生產實踐中得到更科學的套用。
