Molekularna identyfikacja czynników cytoplazmatycznej męskiej sterylności roślin

• Autorzy: Szklarczyk M.

Warianty tytułu

EN

Molecular determinants of cytoplasmic male sterility in plants

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Cecha cytoplazmatycznej męskiej sterylności (CMS) znalazła zastosowanie w hodowli roślin jako jeden z mechanizmów kontroli procesu zapylania przy produkcji nasion mieszańcowych. Pod względem genetycznym CMS jest uwarunkowana wspólnym działaniem sterylnej cytoplazmy i specyficznych dla niej genów jądrowych. Dotychczasowe badania wskazują, że genetyczne determinanty CMS zlokalizowane są w genomie mitochondrialnym. Mają one charakter chimeryczny, tzn. są złożone z fragmentów znanych genów i odcinków nieznanego pochodzenia. Geny chimeryczne powstają w wyniku rekombinacji - niejednokrotnie jako rezultat wielu zdarzeń rekombinacyjnych. Kodują one białka zawierające duże domeny hydrofobowe - prawdopodobnie interferujące z funkcją wewnętrznej błony mitochondrialnej. Równolegle z badaniami podstawowymi prowadzone są eksperymenty zmierzające do opracowania markerów molekularnych dla identyfikacji poszczególnych cytoplazm hodowlanych. Można je wykorzystywać do eliminacji roślin z cytoplazmą sterylną z obiektów męskopłodnych oraz roślin z cytoplazmą płodną z obiektów męskosterylnych. Artykuł stanowi przegląd stanu wiedzy o molekularnych determinantach CMS u wybranych gatunków roślin.

EN

Cytoplasmic male sterility (CMS) has been widely used in hybrid seed production to control the process of pollination. CMS trait results from a joint action of a sterile cytoplasm and specific nuclear genes. Molecular determinants of CMS are located in the mitochondrial genome. They are often chimeric and consist of sequences of different origin. Such genes are created by recombination events and code for proteins that interfere with a function of the inner mitochondrial membrane. Some effort has been dedicated to identification of cytoplasmic DNA markers which can be exploited for selection purposes. This paper reviews current the knowledge on CMS determinants in selected plant species.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2002
• Tom: 488
• Numer: 1
• Opis fizyczny: s.285-291,bibliogr.

Twórcy

autor

Szklarczyk M.

• Katedra Genetyki, Hodowli i Nasiennictwa, Akademia Rolnicza im.H.Kołłątaja, al.29 Listopada 54, 31-425 Kraków

Bibliografia

• AKAGI H., NAKAMURA A., SAWADA R., OKA M., FUJIMURA T. 1995. Genetic diagnosis of cytoplasmic male sterile cybrid plants of rice. Theor. Appl. Genet. 90: 948-951.
• BONHOMME S., BUDAR F., LANCELIN D., SMALL I., DEFRANCE M.C., PELLETIER G. 1992. Sequence and transcript analysis of the Nco2.5 Ogura-specific fragment correlated with cytoplasmic male sterility in Brassica cybrids. Mol. Gen. Genet. 235: 340-348.
• CUI X.Q., WISE R.P., SCHNÄBLE P.S. 1996. The rƒ2 nuclear restorer gene of male-sterile, T-cytoplasm maize. Science 272: 1334-1336.
• GRELON M., BUDAR F., BONHOMME S., PELLETIER G. 1994. Ogura cytoplasmic male-sterility (CMS)-associated orƒ138 is translated into a mitochondrial membrane polypeptide in male-sterile Brassica cybrids. Mol. Gen. Genet. 243: 540-547.
• HANSON M.R. 1991. Plant mitochondrial mutations and male sterility. Annu. Rev. Genet. 25: 461-486.
• HAVEY M.J. 1995. Identification of cytoplasms using the polymerase chain reaction to aid in the extraction of mantainer lines from open-pollinated populations of onion. Theor. Appl. Genet. 90: 263-268.
• HE S., ABAD A.R., GELVIN S.B., MACKENZIE S. 1996. A cytoplasmic male sterility-associated protein causes pollen disruption in transgenic tobacco. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 11763-11768.
• HORN R., KÖHLER R.H., LÖSSL A., KRÄUTER R., GERLACH J.R., HUSTEDT J.E.G., HAHN V., HAIN T., ZETSCHE K., FRIEDT W. 1995. Development and molecular analysis of alloplasmic male sterility in sunflower, w: Genetic mechanisms for hybrid breeding. Kück U., Wricke G. (red.). Blackwell Wissenschafts-Verlag, Berlin: 89-110.
• IWABUCHI M., KYOUZUKA J., SHIMAMOTO K. 1993. Processing followed by complete editing of an altered mitochondrial atp6 RNA restores fertility of cytoplasmic male sterile rice. EMBO J. 12: 1437-1446.
• JAŃSKA H. 1997. Organizacja i zmienność genomu mitochondrialnego roślin wyższych. Wydawnictwo Uniwersytetu Wrocławskiego.
• L'HOMME Y., STAHL R.J., LI X.Q., HAMEED A., BROWN G.G. 1997. Brassica nap. cytoplasmic male sterility is associated with expression of a mtDNA region containing a chimeric gene similar to the pol CMS-associated orf224 gene. Curr. Genet. 31: 325-335.
• LEVINGS C.S., SIEDOW J.N. 1992. Molecular basis of disease susceptibility in the Texas cytoplasm of maize. Plant Mol. Biol. 19: 135-147.
• MACKENZIE S., HE S., LYZNIK A. 1994. The elusive plant mitochondrion as a genetic system. Plant Physiol. 105: 775-780.
• NIVISON H.T., SUTTON C.A., WILSON R.K., HANSON M.R. 1994. Sequencing, processing, and localization of the petunia CMS-associated mitochondrial protein. Plant J. 5: 613-623.
• SATO Y. 1998. PCR amplification of CMS-specific mitochondrial nucleotide sequences to identify cytoplasmic genotypes of onion (Allium cepa L. j. Theor. Appl. Genet. 96: 367-370.
• SCHNABLE P.S., WISE R.E 1998. The molecular basis of cytoplasmic male sterility and fertility restoration. Trends Plant Sci. 3: 175-180.
• SINGH M., BROWN G.G. 1991. Suppression of cytoplasmic male sterility by nuclear genes alters expression of a novel mitochondrial gene region. Plant Cell 3: 1349-1362.
• SINGH M., HAMEL N., MENASSA R., LI X.Q., YOUNG B., JEAN M., LANDRY B.S., BROWN G.G. 1996. Nuclear genes associated with a single Brassica CMS restorer locus influence transcripts of three different mitochondrial gene regions. Genetics 143: 505-516.
• SZKLARCZYK M. 1997. Unique features of carrot mtDNAs from CMS and mantainer lines. J. Appl. Genet. 38A: 42-56.
• SZKLARCZYK M., OCZKOWSKI M., AUGUSTYNIAK H., BÖRNER T., LINKE B., MICHALIK B. 2000. Organisation and expression of mitochondrial atp9 genes from CMS and fertile carrots. Theor. Appl. Genet. 100: 263-270.
• SZKLARCZYK M., SIMLAT M., JAGOSZ B., BA G. 2002. Use of cytoplasmic markers in onion hybrid breeding. Cell Mol. Biol. Lett. 7: 625-634.
• TANG H.V, PRING D.R., SHAW L.C., SALAZAR R.A., MUZA F.R., YAN B., SCHERTZ K.F. 1996. Transcript processing internal to a mitochondrial open reading frame is correlated with fertility restoration in male-sterile sorghum. Plant J. 10: 123-133.
• VEDEL F., PLA M., VITART V., GUTIERRES S., CHETRIT P., DE PAEPE R. 1994. Molecular basis of nuclear and cytoplasmic male sterility in higher plants. Plant Physiol. Biochem. 32: 601-618.