玉米S-CMS育性恢复花粉内orf355-orf77转录本被降解过程的分子生物学研究

玉米S型细胞质雄性不育系（S-CMS）的花粉败育与线粒体内orf355-orf77的表达相关，在育性恢复的花粉内其转录本被降解。已有实验结果认为，orf77转录本因RNA编辑产生提前终止密码子，且被细胞内一种称为无义介导的mRNA降解系统（nonsense-mediated mRNA decay, NMD）所识别并进入降解途径。本课题组已有结果表明，育性恢复花粉内，orf355-orf77 1.6kb转录本的5′末端被剪切而失去末端保护，转录本被快速降解。本课题组已建立了一套分离RNA结合蛋白的实验体系，在此基础之上，本项目拟分离与1.6kb转录本5′末端剪切位点、内部剪切位点和orf77末端的RNA结合蛋白，鉴定参与剪切过程的功能蛋白和NMD相关蛋白，为证实orf355-orf77转录本降解的分子过程提供直接证据，最终阐明S-CMS花粉育性恢复的分子机理。

玉米S型细胞质雄性不育（CMS-S）与线粒体R区表达的1.6 kb转录本（orf355-orf77）相关。已有结果表明，1.6kb转录本的稳定性受其5’-末端茎环结构的调控。恢复基因Rf3存在时，1.6 kb 转录本的5’末端被剪切而失去末端保护，转录本被快速降解。本研究利用3’RACE技术鉴定到多个1.6 kb 转录本RNA剪切位点，剪切产物被多聚腺苷酸化修饰，加速1.6 kb转录本的降解。其中，orf355 +715～+720 nt 位点为恢复基因产物特异的剪切位点，含有保守的CCACA基序。以1.6 kb转录本5’-茎环结构和orf355 +715～+720nt剪切位点RNA为探针分离得到的45 个RNA加工相关的蛋白，这些蛋白多含有保守的RRM 结构域。同源克隆得到的ZmGRP蛋白可以同orf355 +715～+720nt剪切位点RNA特异性结合，推测ZmGRP同恢复基因产物RF3蛋白形成育性复合体对1.6 kb转录本进行剪切，而不是通过NMD途径。以上结果将有助于解析CMS-S育性恢复复合体和理解CMS-S 花粉育性恢复的分子机理。