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波里马细胞质雄性不育(pol CMS)是在甘蓝型油菜中发现的第一个有实用价值的胞质雄性不育类型,后被转育大白菜等十字花科作物中,在十字花科作物的杂交育种中有重要的应用价值。Pol胞质被转育到大白菜后,在大白菜中有天然的恢复系,成为大白菜杂交育种应用最广泛的不育源之一。大白菜pol CMS恢复基因的图位克隆和恢复机理的研究,对于pol CMS在大白菜杂交育种中的应用,加快育种进程有重要意义,另外对细胞质遗传和核质互作研究也有重要价值。本研究以大白菜pol CMS不育系94C9和4个恢复系92S105、01S325、00S109和88S148为材料,对4个恢复系的恢复基因进行了等位性分析,并图位克隆了恢复基因BrRfp1,找出了非恢复等位基因的关键突变位点,还研究了2个恢复基因的恢复机理。这些研究为深入理解pol CMS/Rf系统的分子机理奠定基础。本研究主要取得了如下结果:1.在4个大白菜pol CMS的恢复系中鉴定出2个BrRfp位点。恢复系92S105、01S325、00S109的恢复基因位于同一基因位点,恢复系88S148的恢复基因位于另外的基因位点,将这两个恢复基因位点命名为BrRfp1和BrRfp2。2.利用恢复系92S105和不育系94C9构建的BC1F1和BC1F2定位群体,图位克隆了Br Rfp1基因。BrRfp1基因是位于大白菜A09染色体上的一个编码PPR蛋白的基因。3.通过比较4个BrRfp1基因和6个非恢复等位基因的推导氨基酸序列,发现BrRfp1基因第11个PPR基序中的3个氨基酸突变在非恢复等位基因的推导氨基酸序列中都存在,可能是导致这些基因丧失恢复功能的关键突变。4.根据BrRfp1基因和非恢复等位基因的核苷酸序列多态性,开发了与BrRfp1基因共分离的显性标记SC718,该标记在不同群体中均可检测出BrRfp1基因是否存在,可用于分子标记辅助育种和大白菜种质资源中新恢复系的筛选。5.全不育、半恢复和全恢复花蕾的花药在组织形态学上有明显的差异。全不育花蕾在1 mm时花药已经停止发育,半恢复花蕾的花药只能发育出2-3个药室,全恢复花蕾的花药则发育出完整的4个药室。6.采用环化RT-PCR的方法,研究了orf224-atp6转录本在全不育、半恢复和全恢复花蕾中的差异。结果表明,全不育和半恢复花蕾中的表达相同,都能检测出2个orf224-atp6转录本,但在全恢复的花蕾中能检测出3个orf224-atp6转录本。7.采用RT-qPCR的方法,对orf224和atp6基因在全不育、半恢复和全恢复花蕾中的表达进行了定量。结果发现,与全不育花蕾相比,半恢复和全恢复花蕾中orf224基因mRNA的量都显著降低,且二者之间差异不显著。半恢复和全恢复花蕾中atp6基因mRNA的量也比不育花蕾显著降低,但在花蕾小于4 mm时,半恢复花蕾中atp6基因mRNA的量比全恢复花蕾中明显减少,因此推测BrRfp2基因引起育性半恢复的原因可能与atp6基因mRNA的量显著减少有关。8.采用western杂交的方法,研究了ORF224蛋白在不育、半恢复和全恢复花蕾中积累量的差异。结果表明,与不育花蕾相比,半恢复和全恢复花蕾中ORF224蛋白的积累量都显著降低,几乎检测不到。