玉米C型胞质雄性不育恢复基因Rf5的精细定位与克隆

细胞质雄性不育以其特殊的遗传优势，在多种农作物的种子生产上得到了广泛的重视与应用。玉米C型胞质雄性不育因为具有育性稳定等优点成为目前玉米生产上利用的主要胞质类型，而其育性恢复由两对重叠基因Rf4和Rf5控制，分别位于第8和第5染色体上，其中恢复基因Rf5还存在一个显性抑制基因Rf-I。本研究拟利用图位克隆的方法，在含12000-15000植株的分离群体中对玉米Rf5基因进行精细定位；根据已报道的玉米B73序列信息在候选基因区域内预测Rf5候选基因；克隆得到Rf5基因并对它的表达特性和育性恢复机制进行研究。该研究不但可以阐明恢复基因Rf5的功能，结合课题组前期的研究结果，还可以阐明重叠恢复基因Rf4和Rf5之间的作用机制，为玉米不育化制种技术在生产上的大面积利用提供理论依据。

通过大型分离群体的构建和表型鉴定，完成了Rf5基因的初步定位，并获得了育性改变的交换单株。结合已报道的玉米自交系B73序列信息，开发与Rf5基因紧密连锁的分子标记，并通过交换单株的交换位点逐步逼近Rf5基因，将Rf5基因精细定位于物理距离82284bp 范围内。. 在此染色体范围内，利用已测序的玉米基因组B73序列信息，共获得了定位于此区域的结构基因6个。这6个基因中，2个为PPR结构基因，1个转录因子编码基因，2个信号传导有关基因以及1个未知功能基因。由于现在已见报道的水稻雄性不育育性恢复基因都为PPR结构基因，因此，将2个PPR结构基因确定为玉米C型细胞质雄性不育育性恢复基因Rf5的候选基因。对这2个PPR结构基因进行了结构分析，发现其中1个基因具有质体定位信号序列，而且该基因在不育系和恢复系中的扩增结果存在明显差异，因此，最终确定该PPR基因为Rf5的候选基因。. 在项目支持下，发表SCI论文2篇，培养硕士研究生3人。