小麥雄性不育育性相關(guān)基因的克隆及表達(dá)分析.pdf

1、利用雄性不育現(xiàn)象是作物雜種優(yōu)勢利用的一個(gè)重要途徑，雄性不育小麥在小麥雜種優(yōu)勢研究和利用方面具有重要價(jià)值。本研究選取了3種不同類型小麥雄性不育系及其保持系及兩種溫敏不育系為研究材料，在其中克隆了MADS box轉(zhuǎn)錄因子和Ras-GTPase激活蛋白(G3BP)基因。并分析不育系與保持系間序列的差異及不同類型的材料之間序列的差異。另外采用半定量RT-PCR(semi-quantitative RT-PCR．)技術(shù)對這兩個(gè)基因在其幼穗中的表達(dá)

2、模式進(jìn)行分析。旨在進(jìn)一步探討上述兩個(gè)基因的表達(dá)與小麥雄性不育育性轉(zhuǎn)換的關(guān)系。獲得的主要研究結(jié)果如下： 1.以3種不同類型小麥雄性不育系和保持系幼穗cDNA為材料，以YS型小麥溫敏雄性不育系A(chǔ)3017的不育SSH-cDNA文庫中與MADS-box轉(zhuǎn)錄因子基因同源的EST序列(EST-ID：36925702，GenBank登錄號：DY543239)為信息探針，設(shè)計(jì)引物克隆均得到660bp左右的cDNA片段。Blast比對及結(jié)構(gòu)域分析

3、顯示，所獲得的片段均為目標(biāo)基因。序列多重比較分析表明，3種類型的不育系和保持系幼穗中擴(kuò)增的cDNA片段差異較小，存在多個(gè)單堿基差異。序列聚類分析顯示，不育系和保持系的序列分別聚類在一起，說明該基因在不育與可育條件下的表達(dá)的確存在差異。由于所擴(kuò)增的cDNA片段僅為該基因的部分序列，因此，推測導(dǎo)致該基因表達(dá)差異的主要原因可能是該基因其他編碼區(qū)的序列差異，或者是啟動(dòng)子序列的差異等原因，還需進(jìn)一步研究證實(shí)。 半定量RT-PCR擴(kuò)增結(jié)果表

4、明，MADS box轉(zhuǎn)錄因子基因的表達(dá)在3種不同類型的小麥不育系和保持系的幼穗中存在明顯差異，在不育系的幼穗中表達(dá)量較高，而在相應(yīng)保持系的幼穗中表達(dá)量較低。該基因的表達(dá)確與小麥雄性不育的育性有關(guān)，該基因的大量表達(dá)與其不育性密切相關(guān)。 2.以3種不同類型小麥雄性不育系和保持系幼穗cDNA為材料，以YS型小麥溫敏雄性不育系A(chǔ)3017的可育SSH-cDNA文庫中與Ras-GTPase激活蛋白基因同源的EST序列(K346)為信息探針，

5、設(shè)計(jì)引物，克隆均得到1300 bp左右的cDNA片段。Blast比對及結(jié)構(gòu)域分析顯示，所獲得的片段均為目標(biāo)基因。序列多重比較分析表明，3種類型的不育系和保持系幼穗中擴(kuò)增的cDNA片段差異較小，存在多個(gè)單堿基差異。 Ras-GTPase激活蛋白基因的半定量RT-PCR擴(kuò)增，結(jié)果表明，Ras-GTPase激活蛋白基因的表達(dá)在3種不同類型的小麥不育系和保持系的幼穗中存在明顯差異，在不育系的幼穗中表達(dá)量較低，而在相應(yīng)保持系的幼穗中表達(dá)量

6、較高。該基因的表達(dá)確與小麥雄性不育的育性有關(guān)。在育性轉(zhuǎn)換中，該基因的大量表達(dá)，可能將細(xì)胞質(zhì)雄性不育系花藥發(fā)育中的基因表達(dá)缺陷修復(fù)過來，進(jìn)而導(dǎo)致育性發(fā)生變化。 3.以YS型小麥溫敏雄性不育系A(chǔ)3017的可育SSH-cDNA文庫中與Ras-GTPase激活蛋白基因同源的EST序列(K346)為信息探針，設(shè)計(jì)引物，在材料基因組DNA克隆均得到2700 bp左右的DNA片段。Blast比對及結(jié)構(gòu)域分析顯示，所獲得的片段均為目標(biāo)基因。多重

7、序列比對分析，序列差異較小，不同類型間，不育與可育材料間均存在差異。 mRNA序列同基因組序列比對分析3種不同類型的不育系和保持系均有8個(gè)外顯子，編碼區(qū)與對應(yīng)的cDNA中的序列相同，但兩者之間外顯子的可變剪切較多，這其中不排除測序的偏差。另外，不育系與其對應(yīng)的保持系其外顯子分布相似，存在較小的差異，可能正是基因在編輯的過程中發(fā)生了少量堿基的突變而導(dǎo)致育性的轉(zhuǎn)換。對基因組的序列進(jìn)行聚類分析，結(jié)果不育系和保持系分別聚類在一起，說明該