应用分子生物学方法诱导植物雄性不育:生物学基础和前景

本文着重介绍了花药和花粉发育过程中基因表达的特点和复杂性,花药和花粉的特异性基因以及特异性基因的调节等方面的研究进展,讨论了应用上述特异性基因的调节序列与一定的目的基因(如核糖核酸酶基因)构建的嵌合基因诱导植物雄性不育的前景和这种分子生物学方法在作物杂种优势利用过程中遇到的问题。     

水稻花药发育相关基因OsPRP1的克隆和特性分析

利用减法杂交和RACEs从水稻颖花中克隆了一个编码富含脯氨酸残基多肽的cDNA, 并将其相应的基因命名为OsPRP1. OsPRP1由2个外显子和1内含子组成, 编码的蛋白由224个氨基酸残基组成, 其中脯氨酸含量最高, 占14.29%. 该蛋白由一个21个氨基酸残基组成的信号肽, 一个N-端结构域和一个C-端结构域组成. C-端含有2个18个氨基酸长的、嵌合PEPK基元(motif)的富含脯氨酸的重复序列. Southern blot及序列分析结果表明, 水稻基因组中存在4个拷贝的OsPRP1, 它们定位在第10染色体的20 kb的DNA片段上. RT-PCR表明, OsPRP1在幼芽和颖花中表达量较高, 在根和叶中有少量表达. 用花和幼芽进行原位杂交分析证明在花中, OsPRP1在花粉母细胞、绒毡层细胞和花器官的维管束细胞中表达; 该基因的表达有明显的时间特异性, 在花粉母细胞中表达量最高, 在单核期的小孢子中几乎不表达; 在芽中, 该基因在胚芽鞘和叶原基的表皮细胞中表达. 从该基因编码蛋白的特点可以看出它极可能是一种细胞壁蛋白.     

长日光周期诱导光敏核不育水稻叶绿体发育不良

通过测定叶绿体光化学活性和观察叶绿体类囊体膜超分子结构发现:与短日照光周期相比,长日照光周期可诱导开始进入光周期敏感时期的光敏核不育水稻(NK58S)叶绿体发育不良,但却使开始进入光周期敏感时期的晚粳NK58及未进入光周期敏感时期的NK58S和NK58的叶绿体发育正常.长日照光周期对NK58S叶绿体的这种特异效应可能是导致NK58S雄性不育而NK58正常可育的重要原因之一.