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Rf 基因对 细胞质雄性不育相关基因的作用

2022.6.17

  Rf基因可对 CMS 基因转录本的稳定性、转录后加工、翻译及翻译后加工、甚而基因的结构产生影响。对 CMS 小麦(T.timopheevi)的研究表明,CMS 相关片段 orf256 与线粒体基因 coxI 形成嵌合基因 orf256/coxI共转录,在 CMS 系中转录起始点位于 orf256 的5"非翻译区,orf256 完整转录能编码 Mr为7000的蛋白质,其结合于线粒体膜上,直接影响花粉育性。而通过杂交引入 Rf 基因后,嵌合基因的转录本变小,且起始点位于 orf256 编码区内不能翻译形成蛋白质。细胞质来源于 1s1112c 的 CMS 高梁在其线粒体上的不育相关片段 orf107 编码 Mr为11800的蛋白质在线粒体内大量积累,而在杂交引入 Rf 基因后 orfl07 的转录本被加工成小片段,从而无全长转录本产物的存在,育性得以恢复。Rf 基因对 CMS 相关基因转录后加工的影响在胞质源于 Chinsurah boroII的水稻中找到了例证。Chinsurah boroII CMS 水稻线粒体中有两类 atp6 基因,N-atp6 与正常胞质的相同,S-atp6 为不育系所特有,二者编码区相同只是在3"非编码区有差异。在不育系中 S-atp6 转录本为2.0 kb,不能被进一步加工形成1.5 kb的正常转录本,编码形成不正常的 ATP6 蛋白,抑制或竞争正常的 ATP6 蛋白使线粒体功能受损。而在引入Rf基因后 S-atp6 2.0 kb的转录本被有效加工,形成正常转录本。此外在 pol 型 CMS 油菜、S-CMS 玉米、CMS 细香葱及 CMS 芥菜等中都发现 Rf 基因对 CMS 相关基因转录及转录后加工的影响。因此认为 Rf 基因对 CMS 基因转录水平的影响是 Rf 基因常见的一种作用方式。在对 CMS 菜豆的研究发现,其育性恢复可通过核基因上的两个恢复基因 Rf1、Rf2 通过不同的机制来完成。Rf1 可直接取消与不育对应的3.7 kb的 pvs 片段。从而永久性的恢复育性。而Rf2 通过在翻译后水平影响线粒体不育片段 pvs 编码多肽 ORF239 的稳定性,对育性进行调节。Ogura 型胞质不育萝卜的 Rf 基因对线粒体嵌合读码框 orf138 的作用方式也是如此。总之, Rf 基因对 CMS 的影响是确实存在的,它可以对 CMS 相关基因在各个层次上进行调控。但 Rf 基因的分子本质到底如何,这显然更吸引研究者的兴趣。

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