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甜菜线粒体育性相关基因的对比及atp6基因的RNA编辑研究

作　者: 施真
导　师: 程大友
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 生物学
关键词: 甜菜细胞质雄性不育育性相关基因 atp6基因 RNA编辑
分类号: S566.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

甜菜是重要的糖料作物之一，为了更好的发挥甜菜雄性不育系在杂交制种中优势作用，在理论上阐述其细胞质雄性不育（CMS，Cytoplasmic male sterility）的分子机理具有重要的实际意义。细胞质雄性不育（CMS）是植物不能产生正常有功能花粉的一种现象，其遗传方式属于母系遗传。已在大多数植物物种中发现了CMS现象，并且有证据表明它与线粒体基因组上的嵌合开放阅读框有关。RNA编辑现象广泛存在于高等植物的线粒体基因组中，它是植物产生有功能蛋白所必不可少的加工过程。大量研究表明，CMS与RNA编辑之间可能存在着某种联系。基于以上论点，对CMS线粒体育性相关基因及RNA编辑的研究将有助于我们更加深入的理解CMS的分子机制。本文以同质异核（DY5和TA33）的两组甜菜为材料，对其线粒体基因组上的育性相关基因及atp6基因的RNA编辑进行了研究。利用PCR技术对线粒体基因组上的育性相关基因coxⅠ、coxⅡ、orf129和orf324进行了对比检测分析。琼脂糖凝胶电泳结果显示，细胞色素氧化酶亚基基因coxⅠ和coxⅡ在可育保持系和不育系之间没有出现差异条带，说明它们可能并非引起CMS的候选基因；开放阅读框orf129在4种供试材料中均未出现条带，说明它与CMS的形成没有直接关系，而开放阅读框orf324仅出现在不育系中，可以推测它可能是导致CMS发生的候选基因。利用直接测序和克隆测序两种方法，结合PT-PCR技术对线粒体基因组上的atp6基因的RNA编辑进行了研究。直接测序和克隆测序的结果表明，在atp6基因转录本的保守区域内共有8个编辑位点，且均发生在密码子的第一、二位点上，这些位点的编辑将导致氨基酸种类的变化，如第二个编辑位点上发生的由丝氨酸（疏水参数0.8）到亮氨酸（疏水参数3.8）的转变。通过分析可看出atp6基因的RNA编辑有着改变蛋白质疏水性的作用，同时它能增加物种间的保守性。另外，通过对其编辑频率的分析发现atp6基因转录本中所有编辑位点的编辑方式均为部分编辑，而且大体趋势是雄性不育系的编辑频率要低于可育保持系。综上所述，atp6基因的RNA编辑与甜菜的细胞质雄性不育之间存在着一定的联系，但是尚不能肯定它是引起CMS发生的主导因素，编辑频率的变化可能是伴随CMS的一种结果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-22
  1.1 课题来源  9
  1.2 本课题的研究目的及意义  9
  1.3 国内外在该方向的研究现状  9-20
    1.3.1 植物细胞质雄性不育的研究进展  9-18
    1.3.2 甜菜雄性不育性的研究  18-20
  1.4 主要研究内容  20-21
  1.5 实验流程  21-22
第2章材料和方法  22-34
  2.1 实验材料及仪器  22-24
    2.1.1 线粒体 DNA 提取材料  22
    2.1.2 克隆载体及其宿主菌  22
    2.1.3 主要试剂  22-23
    2.1.4 主要仪器设备  23-24
  2.2 实验方法  24-34
    2.2.1 甜菜基因组总 DNA 的提取  24
    2.2.2 小卫星序列 TR1、TR3、TR4的 PCR 扩增鉴定  24-25
    2.2.3 甜菜线粒体及 mtDNA 的提取  25-26
    2.2.4 PCR 扩增  26-27
    2.2.5 甜菜 mtRNA 的提取  27-29
    2.2.6 设计 atp6 基因的引物  29
    2.2.7 PCR 扩增反应和 RT-PCR  29-30
    2.2.8 回收、测序及编辑频率的计算  30-32
    2.2.9 计算各种类型转录本的发生概率  32-34
第3章结果与讨论  34-45
  3.1 甜菜细胞质育性的鉴定  34-35
  3.2 检测分析线粒体 DNA 和线粒体 RNA  35-36
    3.2.1 检测分析线粒体 DNA  35
    3.2.2 检测分析线粒体 RNA  35-36
  3.3 甜菜不育系与保持系线粒体 DNA 上细胞色素氧化酶亚基基因 coxⅠ、cox Ⅱ的对比分析  36-37
  3.4 甜菜不育系与保持系线粒体 DNA 上育性相关基因 orf129、orf324 的检测分析  37-38
  3.5 甜菜线粒体育性相关基因 atp6 基因的 RNA 编辑比较分析  38-43
    3.5.1 atp6 基因转录本的编辑位点分析  38-41
    3.5.2 atp6 基因转录本的编辑频率分析  41-42
    3.5.3 分析 atp6 基因中各种类型转录本发生的概率  42-43
  3.6 本章小结  43-45
结论  45
展望  45-46
参考文献  46-52
附录  52-60
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  60-62
致谢  62

甜菜线粒体育性相关基因的对比及atp6基因的RNA编辑研究

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