萝卜源Ogura细胞质雄性不育新恢复基因座新恢复基因Rfo2的克隆及功能解析

在前期研究中，申请者鉴定出了萝卜源Ogura 细胞质雄性不育（CMS）一个新的恢复基因座(Rfo2),将其定位在22 kb的DNA范围之内，并解析、确定了三个候选基因；这三个候选基因与已克隆的植物CMS恢复基因具有显著不同的分子特征，暗示植物中存在新的独立起源CMS恢复基因。申请者已经构建了这三个候选基因的正义和RNAi表达载体。在此基础上，本项目提出以萝卜为研究对象，通过农杆菌介导的浸花法对这三个候选基因进行转基因功能验证，确证具有CMS育性恢复功能的基因即为新恢复基因Rfo2。随后，用组织RNA原位杂交技术和融合绿色荧光蛋白基因在愈伤组织稳定表达技术解析Rfo2的时空表达特征及亚细胞定位。对新恢复基因座新恢复基因Rfo2的分子解析不仅可深化植物CMS育性恢复分子机理的认识，而且能为研究恢复基因在基因组中的分子进化提供前提，最终为该基因应用于战略油料植物油菜的杂种优势育种奠定基础。

对不育系的败育特征进行了细胞学观察，发现四分体时期之后，保持系的小孢子细胞变大，有明显可见的小孢子外壁，而在不育系中虽有小孢子外壁，但其小孢子呈畸形，伴随绒毡层细胞异常肥大。采用图位克隆策略，解析了恢复基因的分子特征，同时发现杂合位点的转录表达及RNA聚合酶II的积累显著高于纯合位点，表现出超亲优势。用组织RNA原位杂交技术和融合绿色荧光蛋白表达技术解析了恢复基因的时空表达特征，并阐明其定位于线粒体。这些结果增进了对植物细胞质雄性不育及育性恢复多样性的了解。部分研究结果发表于国际重要植物学期刊Journal of Experimental Botany（影响因子5.794）上。