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棉花細(xì)胞質(zhì)雄性不育研究進(jìn)展
（作者未知） 2011/6/21
（接上頁）3個(gè)抗氧化酶活性也隨著提高,表明敗育初期花藥的活性氧增加對抗氧化酶有誘導(dǎo)作用。但在敗育盛期的不育花藥中,一方面O2-•、H2O2和MDA含量極顯著高,另一方面SOD、CAT、POD 酶活性卻極顯著低,導(dǎo)致活性氧產(chǎn)生與清除失去平衡,這時(shí)花粉母細(xì)胞大量凋亡。在敗育后的花藥中,O2-和H2O2含量與可育花藥相近,但MDA含量仍持續(xù)提高,以及SOD、CAT、POD酶活性持續(xù)降低,表明雄性細(xì)胞凋亡后活性氧對花藥仍有不利影響�；ㄋ嶰2-、H2O2和MDA的過量積累,及其清除酶活性的顯著降低,這一過程在棉花不育花藥中是與雄性細(xì)胞凋亡同步發(fā)生的,但在恢復(fù)基因引入后的雜種F1花藥中,過量產(chǎn)生的活性氧可被清除。這表明棉花CMS與花藥活性氧代謝異常密切相關(guān)。
3棉花CMS的分子生物學(xué)研究
棉花CMS是一種母性遺傳性狀,受特定的細(xì)胞質(zhì)基因和核內(nèi)不育基因共同控制,不育系的細(xì)胞質(zhì)基因組如線粒體基因組、葉綠體基因組與不育花粉的形成密切相關(guān)[1]。在線粒體基因組方面,線粒體功能的行使是由核基因組和線粒體基因組共同作用的。Christine[13]認(rèn)為目前至少有14個(gè)線粒體基因與細(xì)胞質(zhì)不育有關(guān),且共有特征是基因的開放閱讀框由來源于線粒體基因的編碼序列、基因的側(cè)翼序列和未知區(qū)域的序列共同組成。線粒體基因組的重排、突變及線粒體基因的剪切、編輯都可能引起細(xì)胞質(zhì)雄性不育。2003年,黃晉玲[14]用合成的線粒體基因組探針(atpA、atp6、atp9、coxⅠ、coxⅡ和cob)對晉A胞質(zhì)不育系和保持系線粒體DNA(mtDNA)進(jìn)行了限制性片段長度多態(tài)性(restricted fragment length polymorphisms,RFLP)分析,發(fā)現(xiàn)atp6和coxⅡ基因在兩者中的雜交帶型不一致;與保持系相比,atp6和coxⅡ基因在晉A不育系中分別缺少5.7 kb和4.2 kb的強(qiáng)雜交帶,并推測條帶的缺失可能是mtDNA分子內(nèi)或分子間重排所致,coxⅡ基因的變異導(dǎo)致了線粒體功能的失調(diào)和雄性不育。隨后她構(gòu)建了棉花晉A不育系和保持系的線粒體文庫,獲得了晉A不育系和保持系的orfB、coxⅠ和nad4L等3個(gè)基因的全序列,通過比較,證明晉A不育系和保持系在orfB、coxⅠ和nad4L基因全序列上無差異。此外,也有人認(rèn)為棉花CMS可能是由線粒體基因組中新的嵌合閱讀框編碼一種毒蛋白質(zhì),該蛋白質(zhì)干擾保守基因的生物活性或者干擾花藥發(fā)育的生理生化過程,從而中斷花粉發(fā)育[15]。在葉綠體基因組方面,葉綠體基因的變異與棉花胞質(zhì)不育有關(guān)。Chen等[16]研究認(rèn)為,棉花CMS與葉綠體RubisCO大亞基的變異有關(guān)。Galau等[17]證實(shí),不育系與保持系之間在葉綠體DNA的限制性酶切片段長度上存在明顯差異。在核內(nèi)基因方面,目前國內(nèi)外主要集中在與棉花育性恢復(fù)基因相連鎖分子標(biāo)記開發(fā)及遺傳圖譜的精細(xì)定位、育性恢復(fù)相關(guān)基因的分離克隆等方面并已取得明顯進(jìn)展。Wang等[18]利用RAPD、AFLP、STS、CAPS和SSR標(biāo)記技術(shù)分析了(D8×SG747)×SG747群體,發(fā)現(xiàn)了3個(gè)新的RAPD標(biāo)記和1個(gè)SSR標(biāo)記,利用PPR基序設(shè)計(jì)的保守引物與AFLP組合測試回交群體得到一個(gè)與恢復(fù)基因Rf2連鎖的PPR-AFLP標(biāo)記,并結(jié)合9個(gè)與Rf2緊密連鎖的分子標(biāo)記構(gòu)建了與Rf2緊密連鎖的遺傳圖譜,由于CIR179250與Rf2和Rf1都緊密連鎖,推測Rf2和Rf1都定位與D亞染色體組的LGD08連鎖群上。Zhang等[19]通過差異展示技術(shù)鑒定分離了不攜帶恢復(fù)基因可育的保持系A(chǔ)RK8518(rf2rf2)和含有D8胞質(zhì)近等基因系雜合體恢復(fù)系A(chǔ)RK8518(rf2rf2)在花藥組織中的差異表達(dá)基因。并首次在棉花上闡釋了CMS和其恢復(fù)系的分子機(jī)制,特別是淀粉合成酶和PAT基因可能與CMS-D8中的Rf2基因相關(guān)。
4棉花CMS的育性恢復(fù)
盡管棉花CMS已經(jīng)實(shí)現(xiàn)“三系”配套,但“三系”雜種棉選育進(jìn)展緩慢�？梢�,棉花CMS的育性恢復(fù)是實(shí)現(xiàn)棉花雜種優(yōu)勢利用的關(guān)鍵。目前獲得恢復(fù)系的方法主要有:①通過遠(yuǎn)緣雜交及回交等手段來獲得好的恢復(fù)系。如Sheetz等[20]以恢復(fù)系DES-HAF277為母本,與海島棉品種PimaS-4雜交,聚合恢復(fù)基因Rf和育性增強(qiáng)基因E,育成帶有育性增強(qiáng)基因E的恢復(fù)系。②利用轉(zhuǎn)基因等生物工程技術(shù)來獲得好的恢復(fù)系。如王學(xué)德等[21]采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法,將谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶基因(gst)導(dǎo)入恢復(fù)系DES-HAF277中,育成一個(gè)對CMS具有強(qiáng)恢復(fù)力的恢復(fù)系“浙大強(qiáng)恢”。③以與胞質(zhì)雄性不育系具相同遺傳背景的可育種質(zhì)為原始材料,利用遺傳過濾技術(shù)培育出胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系。這個(gè)方法是范萬發(fā)等[22]在成功培（未完，下一頁）
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