油菜隐性核不育分子机理的研究

杂种优势利用是提高农作物产量的重要途径，油菜核不育在杂种优势利用中表现出诱人的应用前景，有一些杂交种已推广应用。但是，国内外关于油菜核不育分子机理的研究鲜见报道，核不育形成的分子机理还不清楚。本项目建立在利用图位克隆技术分离了油菜核不育基因BnMs1的基础之上，通过酵母单杂交技术分离调控核不育恢复基因特异表达的转录因子，利用酵母表达系统表达BnMs1蛋白，通过体外催化反应确定其作用的底物和生化功能，阐明BnMs1基因在花粉发育中的功能。并针对核不育两系在制种时存在50%可育株的问题，采取基因基因工程的手段创制核不育完全保持系，解决核不育应用中的难题。本课题的开展对于阐明核不育的分子机理以及应用具有重要意义。

杂种优势利用是提高油菜产量的有效途径，油菜隐性细胞核雄性不育已经成为国内杂种优势利用的一条重要途径，但是目前对隐性核不育机理的研究却比较滞后。本研究以S45AB作为基础材料，利用分子生物学的方法，阐述了该核不育系的分子机理，并利用转基因的方法对创建此种核不育系的保持系进行了研究。主要研究结果如下： mRNA原位杂交表明，BnCYP704B1基因在雄蕊中表达，并且是在绒毡层中特异表达。其表达起始于小孢子母细胞减数分裂时期，在四分体和单核期达最大，以后逐渐减弱至终止。启动子-GUS分析表明，BnCYP704B1是一个绒毡层特异表达的基因，其表达产物是小孢子发育所必需的。分别对可育花药和不育花药表皮蜡质和角质的含量进行了测定，结果表明单位重量的不育花药表皮蜡质含量与可育花药相比没有明显变化，而角质含量却显著减少。亚细胞定位的结果表明该蛋白定位在内质网中，可能参与了脂肪酸的羟基化。双向电泳共检测到744个蛋白点，其中，软件分析有显著差异表达的蛋白点有96个，对其中52个极显著差异蛋白做了质谱分析，有49个蛋白被鉴定出，对这些存在差异的蛋白进行功能分类。大量的和碳和能量代谢相关的蛋白质在S45B花蕾中上调表达，意味着在S45B花蕾中存在着旺盛的新城代谢。对不育材料和可育材料各个时期的花蕾总脂类的测定结果表明，不育花蕾总脂肪酸的含量与可育花蕾相比极显著减少，进一步的确定了 BnCYP704B1 基因参与了绒毡层中脂类的代谢。 为了创制核不育的保持系，构建化学诱导表达的载体，转化隐性核不育系 S45A，载体一获得了 15 个单株，对这些单株利用纸床和穴盘发芽进行表型观察，筛选到两个初步有表型的株系，为保持系的创制奠定了基础。