线粒体反向调控.pptVIP

1.线粒体嵌合ORF与CMS 众多研究证据表明, 不育系中线粒体基因组的重排过程中会产生新的嵌合基因(chimeric gene) 或新的开放阅读框(open reading frame, ORF), 这被认为是产生CMS的重要原因。 通常确定不育系中嵌合ORF 与不育相关的途径有两条: 一是研究恢复系中嵌合ORF 的表达情况, 对于一些有恢复系材料的适用; 二是通过基因工程手段构建嵌合ORF 的线粒体定位表达载体导入可育材料中, 观察转基因后代中发现是否出现不育植株。 2.核恢复基因调控线粒体因子 在众多胞质不育系统中, 都已鉴定出了一些核恢复基因, 核恢复基因通过改变CMS相关基因的表达使育性能够恢复, 多数核恢复基因编码一类线粒体定位的PPR (pentatricopeptide repeat) 蛋白。PPR 蛋白被认为是可以特异性剪切一些RNA及蛋白质。 （1）如果不育相关基因转录本的大小和丰度在不育系和恢复系中没有差异, 但是其编码的蛋白质在恢复系中减少甚至消失，则恢复基因作用发生在翻译后的水平上； （2）如果不育相关基因转录本的大小和丰度和其编码的蛋白质都在恢复系中减少甚至消失，则恢复基因作用发生在转录后和翻译后的水平上。 3.线粒体反向调控核同源异型基因( homeotic - like gene )与花器官同源转化 高等植物花器官的发育受系列核同源异型基因调控(ABC 模型),花器官发育基因(MADS-like 转录因子基因transcriptional factor) 分为A 、B 、C 3 类，任何 ABC基因的失活或者过量表达都会造成花器官不正常发生, 即同源转化(homeosis) 。在一些胞质雄性不育（伴随线粒体突变）材料中, 花粉败育( 雄蕊退化) 同时, 伴随着出现大量异常发育的花器官结构, 且许多研究表明 B 类和C 类基因表达水平上的降低是出现花瓣状、丝状、心皮状及羽状退化雄蕊的原因。线粒体反向调控核同源异型基因(homeotic-like gene)决定了花器官同源转化。 4.可能的线粒体反向调控信号途径 高等植物生殖发育应该直接受核基因组基因调控，且迄今未有线粒体蛋白及RNA 可以从线粒体直接输出的报道, 因此, 线粒体不可能直接调控生殖发育, 我们推测在胞质不育发生过程中, 线粒体应该通过信号途径反向调控核基因介导了胞质雄性不育的发生。 通过基因芯片技术为寻找可能的线粒体反向调控信号途径提供了简便而快速有效方式。如通过基因芯片技术比较研究不育系及其保持系后发现, 不育系中 Ca 2+信号途径中相关基因的表达下降了近 10 倍，因此推论 Ca 2+信号途径可能参与了线粒体反向调控胞质不育。 5.方法 从基因调控网络角度入手解析高等植物细胞质雄性不育发生的机制：前期的研究主要集中在CMS发生的基因调控网络的上游, 即筛选与分离不育相关的线粒体基因上，后期则筛选直接介导CMS的核基因组基因, 即CMS发生的基因调控网络的上游因子。 不同的CMS类型, 由于其花粉败育的时期不同, 则直接介导花粉败育的核基因也应该有所差别, 因此应该从不同CMS中分离到不同的控制花粉败育核基因, 同时借鉴酵母及动物中有关线粒体反向调控的研究结果, 进一步深入研究介导胞质雄性不育发生可能的信号途径及关键信号分子。 目前己经克隆的拟南芥B组基因有2个，即AP3和PI，借助于这些基因的序列信息，直接从油菜中克隆其同源基因，并且比较他们与突变表型的关系，将有可能很快揭示出新型不育材料发生变异的分子机制。 花器官发育的基本单位是同心轮。典型的双子植物的花由4个不同器官在花柄顶端按四轮分布。由外到内第一轮由绿色叶状的萼片组成; 第二轮是花瓣, 通常是由多种颜色组成而且很漂亮; 第三轮是雄蕊, 即产生花粉的雄性生殖器官; 在最里面一轮是心皮, 是雌性生殖器官, 常常是几个心皮结合, 胚珠和种子在里面形成。 ABC模型中基因的产物大都被其他基因的转录产物所调控, 直接或间接参与这些器官的形成和功能, 除了AP2, 几乎所有ABC基因都是高度保守的, 属于MADS- box 基因。该序列编码一个转录因子。对于维管植物而言, MADS-box基因编码的转录因子具有保守特性, 也称之为MIKC- type结构域, 即包括MADS, intervening ( I) , Kera-tin- like ( K) , 和C-tervening ( C) 域。 * *