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部分不育性

部分不育性

是当前 CMS 分子机制研究的热点

  对 CMS 植物生理生化方面的研究国内学者做了大量工作,但还不系统,不能从深层次解释一些问题,如果把新近出现的蛋白质组学的有关概念引进来,相信还有很大的研究空间。

  CMS 是植物在发育过程中核质互作的一种结果,其发生机制可能与其体内3个遗传系统——线粒体、叶绿体、核基因都有关。它们有相对独立的一面,但更多的可能是它们之间相互的影响、相互联系、相互渗透。这就决定了 CMS 发生的复杂性。当前大量 CMS 相关线粒体基因的发现,无疑加深了对这一现象分子机制的认识,但这些嵌合基因是如何产生的,在这过程中叶绿体基因及核基因发挥了何种作用,还有太多的未知。因此要想加深对 CMS 机制的认识,一方面应该采用新的技术、新的思路克隆出更多的 CMS 相关基因及恢复基因,并对这些基因的转录、转录后加工等的机制及所编码的产物进行深入研究。另一方面应充分利用当前所飞速发展起来的生物信息学,利用其对海量数据的处理能力,使之与实验科学有机结合,加深对这些基因及其产物之间相互关系的研究。只有这样才能为揭示植物 CMS 之谜提供更多更有力的证据,才能为利用分子手段获得 CMS 系提供更有力的指导,为杂种优势的利用创造更广阔的空间。

  Rf基因可对 CMS 基因转录本的稳定性、转录后加工、翻译及翻译后加工、甚而基因的结构产生影响。对 CMS 小麦(T.timopheevi)的研究表明,CMS 相关片段 orf256 与线粒体基因 coxI 形成嵌合基因 orf256/coxI共转录,在 CMS 系中转录起始点位于 orf256 的5非翻译区,orf256 完整转录能编码 M

  CMS 与叶绿体的关系目前还存在很大的争议。相对于植物线粒体而言,叶绿体基因组较为保守也较小(120~160 kb),因此对它的认识要比对线粒体深入的多。研究发现植物叶绿体一般分为4个区:两个反向重复区,大单拷贝区和小单拷贝区。目前已有多种植物叶绿体的物理图谱被构建。对高粱的 CMS 系及相应保持系的叶绿体 ndhD 基因的酶切分析表明,CMS 系与相应保持系之间存在明显的差异,且在后续的研究中克隆到了保持系所特有的两个叶绿体基因片段 ps1A1 和 ps1A2。但 Levings 等对玉米,Kadowaki 等对水稻的叶绿体 DNA 的酶切电泳未发现不育系和保持系之间存在差异。对细香葱、烟草等的研究也发现叶绿体 DNA 与 CMS 无关。因此,叶绿体基因组是否与 CMS 有关还有待进一步研究。

  植物生长发育过程涉及到各种酶、生长物质、营养物质等各类成分,它们之间的协同作用是植物正常生长发育所必需的,CMS 作为植物界中一种变异现象,它的生长发育特别是花粉的发育在某种程度上已经破坏了各物质之间的协同关系,阻碍了它们之间的交流。像雄蕊部位酶活性的变化,内源激素量的差异,营养物质的积累多少及物质代谢、能量代谢快慢等都会影响到花的育性。

  对影响 CMS 花发育的营养物质主要集中在一些可溶性蛋白质、游离氨基酸、碳水化合物方面。萝卜 CMS 系与保持系的物质代谢研究表明,在不育性的花蕾中可溶性蛋白质、多糖、淀粉及游离脯氨酸含量均低于保持系。花蕾中多糖和淀粉含量低会减缓能量代谢致使细胞产能不足,同时,使花中各部分发育受阻造成败育。游离脯氨酸是花发育过程中的一种重要氨基酸,它可为花发育提供重要的碳源和氮源,并且可直接用于蛋白质的合成。因此,游离脯氨酸含量低可直接影响发育过程中一些酶和结构物质的合成。

  此外,在一些植物的线粒体上还存在一种环状或线状的小 DNA 分子,被称之为类质粒 DNA 分子,其也具有自主复制的能力,一般在其末端都含有反向重复序列,且与核基因组序列有同源区,在 CMS 系和保持系之间存在差异。Yamaguchi 等首先在 BT 型水稻不育系发现类质粒 DNA 的存在,其大

点击次数:  更新时间:2019-07-26 22:27   【打印此页】  【关闭
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