华北农学报

作者：陈文涛, 潘根, 唐慧娟, 常丽, 李德芳, 赵立宁, 陈安国, 李建军

单位：中国农业科学院 麻类研究所, 湖南 长沙 410205

关键词：红麻,雄性不育,<i>HcMS1</i>基因,生物信息学分析,表达分析,烟草转化,

基金：国家自然科学基金项目（31671747）；国家麻类产业技术体系（CARS-16-E5）

为挖掘红麻雄性不育核基因，解释红麻花蕾败育的分子机理，通过分析转录组数据，利用同源克隆的方法从红麻花药中克隆出拟南芥MALE STERILITY1（MS1）的同源不育基因，并命名为HcMS1基因。利用生物信息学方法对HcMS1蛋白进行结构、理化性质及亲缘关系等分析，并通过qRT-PCR分析HcMS1基因在红麻不育系、保持系不同时期的表达水平；构建过表达载体，利用叶盘法转化本氏烟草并对转基因烟草进行表型观察。HcMS1基因序列开放阅读框（ORF）为1 950 bp，编码649个氨基酸。生物信息学分析显示，HcMS1蛋白为亲水蛋白，定位在细胞核上且含有典型PHD-finger结构域，没有信号肽和跨膜区结构，与陆地棉MS1蛋白亲缘关系最近，其次为木槿MS1蛋白。qRT-PCR结果表明，HcMS1基因的表达量在保持系和不育系中均呈现先上升、后下降的趋势，且在红麻花蕾的四分体至单核期表达量最高，这与拟南芥中MS1基因表达模式一致；另外在保持系中基因的表达水平显著高于不育系，推测红麻败育与HcMS1基因的低量表达相关。通过遗传转化试验发现，HcMS1转基因烟草株型较矮，花萼大小不一，花筒长度缩短，并出现自交不结实的现象，说明红麻HcMS1基因的异源表达有影响本氏烟草正常育性的功能。从红麻花药中成功克隆出核不育相关基因HcMS1，并对其进行功能分析，为后续红麻雄性不育育种工作提供了一定的理论依据与基础。

来源：2021年第4期

《华北农学报》期刊编辑部

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