水稻野败型细胞质雄性不育恢复基因Rf4的分子机理研究

摘要

细胞质雄性不育（cytoplasmic male sterility，CMS）系统是作物杂种优势利用的遗传基础。目前，水稻（Oryza sativaL.）“三系”杂交稻的生产应用主要依赖于野败型（wild-abortive）细胞质雄性不育及恢复系统（CMS-WA/Rf）。研究表明，恢复基因Rf4编码一个P类PPR (pentatricopeptide repeat)蛋白，通过降解不育基因WA352mRNA转录本而恢复育性，但RF4蛋白是如何结合WA352 mRNA并介导其降解的分子机理仍需进一步探究。　　本研究在前期克隆恢复基因Rf4的基础上，通过体外下拉实验（Pull-down assay）和质谱分析筛选得到RF4互作蛋白OsMUS81，并对其进行与RF4互作的验证，同时通过基因编辑对OsMUS81基因进行功能研究，获得如下结果：　　1）以RF4为诱饵通过体外下拉实验，获得与之互作的水稻蛋白复合体，并进行质谱鉴定，通过分析得到一个含有 ERCC4 结构域，具有核酸内切酶活性的互作蛋白OsMUS81。　　2）进一步利用一对一的酵母双杂实验、Pull-down实验以及BiFC实验技术证实了RF4与OsMUS81的相互作用关系。　　3）利用复育系ZSRf4（含野败型不育基因WA352，核基因型为rf3rf3Rf4Rf4携带Rf4恢复基因）和不育系ZS97A（含野败型不育基因WA352，核基因型为rf3rf3rf4rf4不携带恢复基因）不同遗传背景的水稻材料分离原生质体，通过瞬时表达实验，分析OsMUS81的亚细胞定位，结果表明OsMUS81在复育系和不育系中均定位于细胞核。　　4）利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，敲除复育系ZSRf4的OsMUS81基因，T0代转化植株均出现不同程度的花粉育性下降；利用 qRT-PCR 对 osmus81 敲除转化体植株的WA352转录本水平进行检测，结果表明，osmus81突变体植株中WA352转录本水平较复育系ZSRf4有显著上升。以上结果表明，RF4互作蛋白OsMUS81是花粉发育相关的重要因子，很可能参与RF4介导的不育基因WA352转录本的降解和育性恢复功能。

目录

第一个书签之前