利用RNA指纹技术分析大白菜胞质雄性不育相关基因的差异表达

采用改进的RNA指纹技术(RAP-PCR)对两套大白菜胞质雄性不育材料及其杂种F1花蕾的总RNA进行了分析,通过对186条随机引物的筛选,获得4个重复性较好的差异片段S47-412,S93-622,S176-343,S199-904,并对其克隆、测序。根据各差异条带的测序结果合成长引物进行验证,S47,S93所对应的差异消失,而S176,S199长引物验证的结果与RAP-PCR相似,序列分析表明:S176-343,S199-904两差异片段均和油菜Polima不育胞质线粒体基因组orf224/atp6位点有着极高的同源性,两差异片段序列部分重叠,这说明两差异片段可能和大白菜胞质雄性不育有很高的相关性。

胞质雄性不育相关基因的克隆及其表达分析

根据GenBank中orf224和atp6基因的保守序列设计特异引物,对不结球白菜Pol胞质雄性不育系的基因组DNA进行特异扩增,获得了Pol胞质雄性不育的特异基因orf224和atp6的DNA序列.用Blastn在GenBank中进行同源性比对分析,发现不结球白菜orf224c和atp6c基因与已报道的orf224和atp6基因的同源性高达100%,在GenBank中的登录号依次为DQ400846、DQ412559.运用半定量RT-PCR对orf224c基因在不同器官中的表达水平进行分析,结果表明:不育系花期叶片中该基因的表达量比长度小于0.5 mm蕾和雄蕊中的明显低,在后2个器官中的表达量无明显差异;而在保持系的上述3个器官中的表达量无明显差异.该结果显示orf224基因表达上调与孢原细胞分化受阻相关.

大白菜细胞质雄性不育的分子鉴定及序列分析

为了获得3种大白菜细胞质雄性不育系Ogu CMS,Pol CMS,CMS96和保持系间的多态性以及定位大白菜CMS96不育系所属的不育类型,利用设计的atp6,orf222单一和混合引物PCR扩增3组11份同核异质大白菜细胞质雄性不育系和保持系mtDNA。结果表明,atp6引物在大白菜Ogu CMS不育系扩增的200 bp片段为其特异带;orf222引物仅在大白菜Pol CMS和CMS96不育系有扩增产物,但二者有3点完全不同:大白菜Pol CMS不育系扩增产物为675bp,CMS96不育系扩增产物为669 bp,二者相差6个核苷酸,后者定名为大白菜CMS96-orf222。大白菜CMS96-orf222与甘蓝型油菜Nap CMS的nad5c基因和Nap-orf222基因同源性均为99%,E值为0.0;大白菜Pol CMS的675 bp序列具有ORF224开放阅读框,没有保守结构域,而大白菜CMS96的669 bp序列具有ORF222开放阅读框和保守结构域YMF19。另外,atp6和orf222混合引物多重PCR扩增产物存在明显多态性:800 bp为大白菜保持系的差异带型;2 300 bp和1 500 bp为大白菜Pol CMS不育系特异带型;200 bp为大白菜Ogu CMS不育系特异带型;690 bp为大白菜CMS96不育系特异带型。该方法仅用一次PCR反应快速地将3种大白菜细胞质雄性不育系和保持系一次性全部区分开,为大白菜分子育种和常规育种更好地相结合提供了简单、快速、准确和重复性好的方法和手段。

红菜薹温敏型胞质雄性不育相关基因的克隆与表达分析

根据GenBank中orf224和atp6基因的保守序列设计特异引物对红菜薹温敏型(Pol)胞质雄性不育系的基因组DNA进行特异扩增,获得了红菜薹Pol胞质雄性不育特异基因orf224p和atp6p的DNA序列,红菜薹orf224p和atp6p基因与已报道的orf224和atp6基因的同源性高达100%。运用半定量RT-PCR对atp6p基因在不同器官中的表达水平进行了分析。结果表明,不育系花期叶片中该基因的表达量比蕾(长度小于0.5mm)和雄蕊中的明显低,在后2个器官中的表达量无明显差异;而在保持系的上述3个器官中的表达量无明显差异。该结果显示,atp6p基因表达上调与孢原细胞分化受阻相关。