基因组技术在水稻/拟南芥核雄性不育和进化研究中的应用

本研究将在前期的研究基础上，以单子叶模式植物水稻花粉发育关键调控因子TDR及其双子叶植物拟南芥同源因子AMS为研究对象，采用染色体免疫共沉淀（ChIP）、高通量基因组技术（ChIP -chip/sequence）和表达谱芯片（microarray）为核心的研究路线，综合运用生物信息学、遗传学及分子生物学的方法；一方面，高通量的筛选影响水稻和拟南芥雄性核不育的关键基因，并进一步通过遗传学方法，对雄性不育基因影响不育性状的机理进行研究，深入的揭示植物雄性不育的遗传机制；另一方面，通过基因组技术和生物信息学相结合的方法，以TDR/AMS调控为中心，比较单双子叶植物之间，在进化过程中所造成基因功能的异同，探索基因的进化的意义；以期通过该项研究，来深化揭示植物雄性不育的遗传机制，建立单双子叶植物共有雄性不育调控网络；最终希望按人们要求创造优良品种作物的雄性不育系材料，实现农业育种突破。

作物杂种优势利用是提高作物产量的重要途径，杂交水稻的推广应用，为中国乃至世界的粮食增产做出了巨大贡献，而作物雄性不育性是有效利用杂种优势的前提和基础。利用模式植物拟南芥的研究成果，深入分析水稻雄性不育的分子调控机制是十分迫切和可行的。本研究中，通过对TDR/AMS参与花粉发育对水稻/拟南芥雄性核不育影响的研究，高通量的筛选水稻和拟南芥雄性不育相关基因，将染色体免疫共沉淀（ChIP）技术与全基因组Tiling芯片（ChIP–Tiling chip）、高通量DNA测序技术（ChIP-Solexa Sequence）和表达谱芯片（microarray）相结合的方法，再运用生物信息学的平台体系，综合分析等计算分析方法，分析表明TDR/AMS 基因主要参与和调控磷脂的转运和PCD等重要的生理生化过程。初步系统的揭示了TDR/AMS 基因在花粉发育中功能以及在雄性不育中的作用。本研究为进一步雄性不育基因的发现和克隆以及不育基因与不育性状之间关系研究深入奠定了基础，同时，为加深对水稻/拟南芥雄性核不育分子机制和调控网络的认识，更深入的揭示植物雄性不育的遗传机制提供了科学依据。