細(xì)胞質(zhì)雄性不育（cytoplasmic male sterility,CMS）是指雄蕊發(fā)育異常,不能產(chǎn)生正常的雄性配子,而雌蕊發(fā)育正常能夠接受正�；ǚ鄱芫Y(jié)實(shí)的一種自然現(xiàn)象,植物界中普遍存在。CMS的育性可以被核基因組中的恢復(fù)基因（restorer of fertility,Rf）恢復(fù)。紅蓮型細(xì)胞質(zhì)雄性不育（HL-CMS）屬于配子體不育,其不育性可被兩個(gè)恢復(fù)基因Rf5和Rf6分別獨(dú)立恢復(fù),它們均屬于PPR基因家族。Rf6編碼一個(gè)含894個(gè)氨基酸的P家族PPR（pentatricopeptide repeat protein）蛋白,一共含有20個(gè)PPR基序,并且PPR基序3,4,5以一個(gè)單元的形式在原位重復(fù)了一次。而其等位基因rf6的PPR基序3,4,5卻未發(fā)生重復(fù),喪失了恢復(fù)不育性的分子生物學(xué)功能。研究表明,這三個(gè)重復(fù)的PPR基序?qū)τ贖L-CMS的育性恢復(fù)至關(guān)重要。由此推測(cè),RF6和rf6兩者在結(jié)構(gòu)上勢(shì)必有很大的差異。同時(shí),研究表明,水稻己糖激酶6（OsHXK6）為HL-CMS的育性恢復(fù)復(fù)合體成員之一,能夠在體內(nèi)外與RF6互作。除此之外,己糖激酶（HXK）本身是一類多功能蛋白,是植物... 

【文章來源】：武漢大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

不同農(nóng)作物的CMS基因結(jié)構(gòu)示意圖(ChenandLiu,2014)

武漢大學(xué)博士學(xué)位論文10層中積累，因此是在翻譯后水平對(duì)CMS進(jìn)行育性恢復(fù)(Luoetal.,2013)。WA-CMS的作用機(jī)制模式如圖1-2所示。圖1-2WA-CMS作用機(jī)制模式圖(Luoetal.,2013)1.1.3.3HL-CMS上個(gè)世紀(jì)七十年代，武漢大學(xué)利用海南紅芒野生稻和江西地方品種蓮塘早雜交，并經(jīng)過多代回交，選育出了一種穩(wěn)定的不育系，稱為HL-CMS。HL-CMS屬于配子體不育，花粉敗育發(fā)生在二核期。與BT-CMS相似，CMS基因orfH79位于B-atp6基因下游，而且orfH79與orf79的序列高達(dá)98%，ORFH79也對(duì)大腸桿菌具有毒性作用(Pengetal.,2010)。此外，ORFH79能與P61相互作用，導(dǎo)致線粒體復(fù)合體Ⅲ活性降低，ROS水平上升，ATP合成減少，從而使花粉敗育(Pengetal.,2010,Wanetal.,2007,Wangetal.,2013,Huetal.,2014)。HL-CMS中有Rf5和Rf6兩個(gè)恢復(fù)基因，分別位于10號(hào)和8號(hào)染色體(Huetal.,2012,Huangetal.,2015)，Rf5與BT-CMS的Rf1a為同一基因，但是恢復(fù)機(jī)理卻各異。Rf1a直接與不育基因轉(zhuǎn)錄本結(jié)合，而Rf5和Rf6都不能直接與不育基因轉(zhuǎn)錄本結(jié)合，它們都是以蛋白質(zhì)復(fù)合體的形式來對(duì)轉(zhuǎn)錄本進(jìn)行切割(Huangetal.,2015,Huetal.,2012,Qinetal.,2016)。RF5與GRP162，RFC2，RFC3，RFC4等蛋白質(zhì)形成一個(gè)大小為400-500kDa的蛋白質(zhì)復(fù)合體。GRP162為甘氨酸富含蛋白質(zhì)，含有RNA識(shí)別以及結(jié)合的RRM結(jié)構(gòu)域，能夠與不育轉(zhuǎn)錄本結(jié)合；RFC2為V型ATP酶的亞基，是一個(gè)在恢復(fù)通路上與GRP162運(yùn)輸有關(guān)的線粒體膜蛋白，可以將復(fù)合體錨定在線粒體膜上（黃齊，2014）；RFC3是一個(gè)含WD40和DUF1620結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)，能同時(shí)與RF5和GRP162相互作用；RFC4含有ERCC4結(jié)構(gòu)域，具有核酸酶活性，能夠在體內(nèi)和體外對(duì)不育轉(zhuǎn)錄本進(jìn)行切割（秦曉健，2015），進(jìn)而加工成小的轉(zhuǎn)錄本使得ORFH79不能成功翻譯，從而實(shí)現(xiàn)育性的恢復(fù)(Hueta

武漢大學(xué)博士學(xué)位論文12族序列后的排列順序?yàn)镋–E+–DYW，E+基序必須排在E的后面，DYW必須排在E–E+后面(Lurinetal.,2004)。之后，Cheng等人利用結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建的方法，在Lurin等人最早定義的PPR基序基礎(chǔ)上，進(jìn)行了重新定義(Chengetal.,2016)（圖1-3）。隨著對(duì)PPR蛋白的不斷深入研究發(fā)現(xiàn)，有的P家族PPR的C端含有具有催化活性的序列，比如C端含有金屬核酸酶結(jié)構(gòu)域的PRORP蛋白(Holzmannetal.,2008,Pinkeretal.,2013)，C端含有LAGLIDADG結(jié)構(gòu)域的PPR-LAGLIDADG(O"Tooleetal.,2008,deLongevialleetal.,2008)，最近發(fā)現(xiàn)的融合了Muts相關(guān)結(jié)構(gòu)域（SMR）的PPR-SMR(Liuetal.,2013,Zoschkeetal.,2012,Zoschkeetal.,2013a)，以及融合了TGM（tRNAguanine-N7methyltransferase）的PPR-TGM(MannaandBarth,2013)。不同類型的PPR亞家族，行使的功能也不同，我們?cè)诤竺孢M(jìn)行詳細(xì)討論。圖1-3PPR蛋白的分類(Chengetal.,2016)1.2.2PPR蛋白的結(jié)構(gòu)PPR屬于α-螺旋家族蛋白，由α-螺旋重復(fù)串聯(lián)而成。Yinetal.（2013）解析了來自玉米葉綠體的結(jié)合以及未結(jié)合底物RNA的PPR10的晶體結(jié)構(gòu)。PPR10屬于P家族，含有19個(gè)PPR基序。從整體構(gòu)象來看，PPR10為一個(gè)右手超螺旋結(jié)構(gòu)。每個(gè)PPR基序形成兩個(gè)α螺旋，分別命名為helix-a和helix-b，每個(gè)螺旋包含四個(gè)螺旋轉(zhuǎn)，helix-b后面跟著由5個(gè)氨基酸形成的loop環(huán)，用來連接下一個(gè)PPR基序。helix-a和helix-b由兩個(gè)氨基酸形成的短轉(zhuǎn)角相連。每個(gè)重復(fù)基序的helix-a和helix-b分別形成超螺旋的內(nèi)層和外層（圖1-4）。在結(jié)合了含18個(gè)堿基的PSAJRNA

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]野敗型水稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)基因Rf-4的分子標(biāo)記定位[J]. 張群宇,劉耀光,張桂權(quán),梅曼彤.  遺傳學(xué)報(bào). 2002(11)

博士論文
[1]紅蓮型CMS水稻RF5通過形成核酸內(nèi)切酶復(fù)合體恢復(fù)育性的研究[D]. 秦小健.武漢大學(xué) 2015
[2]紅蓮型CMS水稻RF5恢復(fù)復(fù)合體及成員RCF2的功能研究[D]. 黃齊.武漢大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3429818