玉米S型CMS线粒体DNA R区及其orf77的表达研究

玉米S型CMS胞质育性基因被认为与其线粒体DNA高频重组R区相关。在多种S胞质不育材料中都观察到R区DNA的重组及其转录产物的变化。R区含orf55和orf77两个开放阅读框,其中orf77有3段与atp9同源。选用R区全长1．65kb DNA探针、254bp的orf77 DNA探针以及另外3个线粒体基因atp9、atp6和coxⅡ为探针,进行了Northern分析。研究发现：orf77与R区共转录;在不同核背景的S-Rf3rf3基因型试材的雄穗小花中,这两个探针均检测到2．8,1．6,1．1,0．9,0．7及0．4kb共6个转录本,而在恢复基因杂合的S-Rf3rf3基因型植株的雄穗小花中,2．8,1．6kb 2个转录本表达量减少或消失,1．1,0．9,0．7及0．4kb转录本则没有明显变化;另外T、C胞质材料的雄穗小花中则只检测到1．1,0．9,0．7及0．4kb4个转录本,没有2．8,1．6比2个转录本。以atp9为探针的Northern分析证明,所有以R区orf77为探针所检测到的1．1,0．9,0．7及0．4kb转录本实际上为atp9基因的转录产物,只有2．8,1．6kb的转录本为RNA区/orf77所特有。另外,atp6和coxⅡ探针在所有实验材料中均只检测到1种转录本,未发现RNA表达的差异。研究结果说明atp,atp6和coxⅡ基因与玉米S—CMS的形成没有关系,而R区或其中orf77是玉米S型CMS胞质育性基因的重要候选基因。     

玉米S型CMS线粒体DNA R区双向转录模式及其与不育相关性

玉米(Zea mays L.)S型CMS胞质育性基因被认为与其线粒体DNA高频重组R区相关.R区含orf355和orf77两个开放阅读框,其中orf77被认为是重要的胞质候选基因.RT-PCR分析发现R区为双链转录.其中一条为orf77-orf355的模板链,它的转录受植株核育性基因及生长发育时期的影响,在S(rf3rf3)(不育)基因型材料的黄化苗、S(Rf3-)(恢复)基因型材料的黄化苗及雄穗中,RT-PCR检测到这条模板链上R区的转录本完全相同,但S(rf3rf3)(不育)基因型材料雄穗的转录本则与上述三者不同,其转录本在5'端缩短了近238 b的长度.R区的另一模板链与coxⅠ或coxⅡ基因的模板链毗连,转录方向相同,这条链的转录不受核基因型和生长发育时期的影响,不育和恢复基因型材料的黄化苗及雄穗中的转录本完全相同.将orf77进行体外表达,制备抗体后对线粒体蛋白质进行Western杂交分析,未能检测到R区中ORF77蛋白质或多肽.推测orf77无翻译产物而且这可能与R区的双链转录有关.RT-PCR及Western分析结果表明玉米CMS-S可能与R区5'端DNA的转录调控相关.