K型和V型小麦细胞质雄性不育基因的克隆及其功能分析

利用大片段PCR 技术，根据已发表的小麦线粒体基因组序列设计引物，从K.型和V 型细胞质雄性不育（CMS）系和保持系中扩增出覆盖整个线粒体基因组的DNA片段41个片段（每片段约10kb），将这些片段进行酶切比较，分析不育和正常线粒体基因组的结构差异。以所有的片段作为探针，对不育系、保持系、恢复系和F1 杂交种的RNA进行Northern杂交分析，找出不育系特异但其表达受恢复基因调控的不育关联转录本。对产生候选mRNA的区域进行测序，发现可能的CMS 基因读码框。构建候选不育基因的植物表达载体，转化普通小麦品种和水稻以及拟南芥进行功能验证，最终克隆K型和V型细胞质雄性不育基因。本.项目的研究结果对于揭示K型和V型小麦雄性不育的分子机理，促进杂交小麦的发展提供.理论依据。

小麦细胞质雄性不育(CMS)是小麦杂种优势利用的重要途径之一，也是小麦遗传育种研究的一个主要领域。粘果山羊草(Ae.kotschyi)、易变山羊草(Ae.variabilis)细胞质的不育系相比T型不育系(Triticum.timopheevi)具有易保持、易恢复，农艺性优良，种子饱满等特点，成为具有重要应用价值的不育系。本项目是在前人研究的基础上，深入分析K、V型不育系线粒体基因组的结构变异，找到不育系中与育性密切相关的基因，为进一步阐明K、V型不育系花粉败育的分子机理奠定基础。本项目的主要研究内容是K、V小麦细胞质雄性不育基因的克隆和功能分析。本项目主要是通过线粒体全基因组扫描的方式找到了小麦不育系和保持系线粒体基因组结构的差异，并整体分析不育系和保持系线粒体基因组的表达差异，寻找到候选不育基因所在位置，并对候选不育基因进行了转基因表达和蛋白表达分析。本项目成功地克隆到K、V型不育系的不育基因，暂且命名S-orf408。在本项目的研究过程中，已申请了1项国家发明专利。本项目的研究结果对于揭示K型和V型小麦雄性不育的分子机理，促进杂交小麦的发展提供了必要的理论依据，对于深入研究与开发利用小麦杂种优势具有非常重要的意义。