红麻细胞质雄性不育相关基因atp6、atp9转录模式与蛋白表达研究

Major breakthroughs were made in developing cytoplasmic male sterility (CMS) lines and heterosis utilization in kenaf. But till now, the molecular mechanism of the CMS remained unknown. Our previous studies showed that the full-length of atp6 and atp9 revealed distinctions between the CMS line and its maintainer in kenaf. The RNA and protein were isolated from CMS line, its maintainer and F1 progeny ( bred by Ruiyang Zhou) of kenaf. Then the transcription pattern and protein expression of atp6, atp9 were analyzed using Northern blot and Western blot methods. Comparing the profiles of transcription and protein expression of CMS line, its maintainer and F1 progeny of kenaf, some specific transcripts and proteins were found. These specific transcripts and proteins associated with CMS of kenaf were further analyzed based on the change of regulation pattern under restorer genes of F1. The relations between the mitochondrial gene atp6, atp9 and CMS of kenaf were demonstrated on the transcription and protein expression levels. These results could provide theoretical basis for developing the CMS lines and heterosis utilization in kenaf.

红麻细胞质雄性不育（CMS）系的选育与杂种优势利用研究目前已取得较大进展，但有关红麻CMS的分子机理仍未阐明。本项目基于atp6、atp9基因全长在红麻不育系与保持系间存在较大差异的前期研究基础，以周瑞阳等选育的红麻细胞质雄性不育系、保持系及F1 (不育系/恢复系) 代为材料，采用Northern blot和Western blot方法对红麻细胞质雄性不育相关线粒体基因atp6、atp9的转录和蛋白表达模式进行研究，分析atp6、atp9基因在不育系、保持系及杂交种F1代材料间转录本和蛋白的差异、以及F1代材料因引入恢复基因对转录与蛋白表达模式的影响，发掘与红麻CMS相关的特异转录本和特异蛋白，从转录和蛋白水平上阐明atp6、atp9基因与红麻细胞质雄性不育的关系，为红麻CMS系的创制和杂种优势利用提供理论依据。

红麻细胞质雄性不育（CMS）系的选育与杂种优势利用研究目前已取得较大进展，但有关红麻CMS的分子机理仍未阐明。以红麻细胞质雄性不育系UG93A、保持系UG93B以及F1代为材料，主要获得以下结果：（1）atp6、atp9基因在不育系与保持系以及F1代间转录本均存在差异。其中atp6基因在不育系中存在4条转录本，保持系存在3条转录本，F1代存在2条转录本，且不育系较保持系多一条约1800 bp的转录本，较F1代多两条剪切的条带；此外atp9在不育系的转录本约为1000 bp，保持系和F1代约为1200 bp。（2）红麻细胞质雄性不育系、保持系以及F1代间的ATP6蛋白无差异，与目的蛋白大小一致，均为43.99 kDa。（3）筛选出与ATP6互作的蛋白40个，这些蛋白经基因功能注释被分成7类，其中有一个互作片段为MYC2（Myelocytomatosis Proteins，MYCs）转录因子，该转录因子为植物茉莉酸类激素响应途径中的核心转录因子，在JA诱导反应中起着重要的作用。（4）筛选出与ATP9互作蛋白53个，这些蛋白经基因功能注释被分成3类。本研究发掘出了不育系、保持系以及F1间特异转录本，这些特异转录本说明了CMS系在转录的过程中，转录本发生了修饰，剪切加工，从而导致了雄性不育的发生；同时也发掘出了与ATP6、ATP9互作的蛋白，其中与ATP6互作蛋白中存在一个互作片段为MYC2转录因子，该转录因子在JA诱导反应中起着重要的作用。本项目发掘出与红麻CMS相关的特异转录本和特异蛋白，从转录和蛋白水平上阐明atp6、atp9基因与红麻细胞质雄性不育的关系，为红麻CMS系的创制和杂种优势利用提供理论依据。