11个延边地区栽培梨品种的S基因型鉴定

鉴定梨品种的S基因型可为合理配置授粉树、杂交亲本选配提供理论依据。为鉴定11个延边地区栽培梨品种的S基因型,利用梨的自交不亲和基因（S-RNase）特异引物FTQQYQ和anti-IIWPNV,对11个梨品种的基因组DNA进行S基因特异扩增,并对扩增片段进行回收、克隆、测序,使用生物信息学软件对各序列进行分析和同源性搜...     

雪花梨及其亲缘品种S基因型的确定

梨是典型的自交不亲和性果树,自然授粉结实率低,品质差。通过确定梨品种S基因型可寻找简便快速克服自交不亲和性,提高产量,改良品质的方法。根据梨S基因的一级结构特点,利用S基因的保守序列设计特异引物,并对雪花梨及其亲缘品种的基因组DNA进行PCR扩增。将基因组特异扩增电泳只显示一条S基因带雪花梨的特异扩增片段回收并与T载体连接,转化至大肠杆菌中。取其中1个阳性克隆进行测序,并通过生物信息学软件分析确定其核苷酸序列,推导出氨基酸序列,经网上Blast比较,确定该雪花梨S基因片段的S基因型,然后就该S基因进行酶切系统分析,有针对性地挑取另一个阳性克隆测序分析。另外,通过品种间的亲缘关系并经过酶切检测以分析雪花梨亲缘品种的S基因型,并确定各品种的S基因型分别为:雪花S4S16、冀蜜S1S16、雪青S3S16、雪峰S4S16、雪英S3S16、雪芳S4S16。     

秋子梨品种‘龙香’S基因型的鉴定及梨S_(42)-RNase新基因的序列分析

利用特异引物对秋子梨品种‘龙香'的基因组DNA进行PCR扩增.通过对扩增片段的回收、克隆和测序,获得2条大小分别为469 bp和653 bp的DNA序列,将其推导氨基酸序列与GenBank中已登录的梨S基因的序列进行比对.结果表明:469 bp序列与已登录梨的S16-RNase基因完全一致,确定‘龙香'的1个等位基因为梨S16基因;653 bp序列与梨S基因的相似性在75%～90%之间,且在高变区存在6个以上氨基酸的差异,近一步分析确定为1条新的梨S基因,命名为S42-RNase基因,该基因在GenBank的登录号为:EF088497.确定秋子梨品种‘龙香'的S基因型为S16S42.     

6个梨品种S基因型鉴定及新基因S_(45)-RNase序列分析

梨是典型的配子体自交不亲和果树,生产上需要配置授粉树才能获得理想的产量。鉴定梨品种的S基因型能够为合理配置授粉树提供理论依据。为鉴定S基因型,设计特异性引物对6个中国原产梨品种的基因组DNA进行扩增,片段回收、克隆、测序。使用生物信息学软件对各序列进行分析,确定6个梨品种S基因型分别为:宝珠S22S42,半斤酥S5S21,张掖长把S19S22,贵德长把S19S22,满顶雪S4S15,水冬瓜S15S45。其中S45为新分离鉴定的梨S-RNase基因,GenBank登录号为:EF643634。S45和梨S26的相似性最高,但高变区有5个氨基酸差异。     

京白梨等品种S 基因型鉴定及新基因S28 和S30 的核苷酸序列分析

 根据梨S基因高度保守区C1和C3区, 设计1对引物P1和P2, 对梨品种的基因组DNA进行S基因特异扩增、克隆、测序, 并在GenBank中BLAST比较, 确定S 基因特异性片段, 对京白梨等6个供试自交不亲和品种的S基因型比对结果为: 白梨中的‘库尔勒香梨’为S₂₁ S₂₈ , ‘苹果梨’为S₁₇S₁₉ ; 砂梨中的‘台湾蜜梨’为S₁₁ S₂₂ ; 西洋梨中的‘葫芦梨’为S_a S_b; 秋子梨中的‘京白’为S₁₆ S₃₀ , ‘早梨18’为S₄ S₂₈。其中S₂₈和S₃₀为首次登录的新S 基因, 在GenBank的登录号分别为AY562394 (库尔勒香梨) 和AY876945 (京白) 。     

八月酥等14个梨品种自交不亲和基因(S基因)型的鉴定

多数梨品种自花授粉不结实,生产上要合理配置授粉品种才能获得应有的产量。鉴定梨品种的S基因型,能为梨园合理配置授粉品种提供依据。以我国育成的梨品种为试材,利用特异引物PCR产物的聚丙烯酰胺凝胶电泳分离及DNA序列分析,鉴定出了14个梨品种的自交不亲和基因型(S基因型),并通过统计部分品种的田间人工授粉的坐果率以及应用荧光显微镜观察异花授粉后花柱内的花粉管生长情况来验证鉴定出的梨品种S基因型的可靠性。这些品种的S基因型为:八月酥S3S16、绿云S3S29、谢花甜S29S34、香茌S1S21、脆绿S3S4、新雅S4S34、雅青S4S34、伊犁红句句S22S28、猪嘴酥S19S22、假直把子S5S19、青魁S1S3、德胜香S3S29、张掖长把S3S29、金坠梨S21S34。     

秋子梨等九个品种S基因型的鉴定

根据梨S基因高度保守区设计兼并引物,对各秋子梨品种的基因组进行S基因特异性扩增、连接、转化并测序,GenBank中比较后确定各品种的S基因型.9个供试品种的S基因型分别为:秋子梨中的'寒香'为S36Sx,'苹香'为S1S31,'南果梨'为S34S34,'金香水'为S1Si,'延边大香水'为S31S36,'寒红'为S27S34,'小香水'为S29S34,'花盖王'为S31S31S34S34,白梨中的'锦丰'为S19S34.     

白梨品种4个新S基因的分离与鉴定

利用S_1-8-RNase氨基酸保守序列‘FTQQYQ’和‘IIWPNV’设计兼并引物, 对白梨4个品种冬黄、新梨一号、红皮酥和博山池的基因组DNA进行PCR扩增。PCR产物限制性酶切分析显示: 新梨一号和冬黄各含有一个S₈ - 等位基因。DNA序列测定和生物信息学分析表明, 这4个品种中含有与已报道的S_1-19等位基因有差异的S基因, 经分析鉴定为新的S 等位基因, 分别命名为S₂₀ - 、S₂₂ - 、S₂₆ - 、S₂₇ - 等位基因(GenBank登录号分别为: AY250988、AY250990、AY339396、AY339397) 。冬黄、新梨一号、红皮酥和博山池的S基因型分别为S₈ S₂₀、S₈ S₂₂、S₁₂ S₂₆和S₁₉ S₂₇。     

白梨新S基因的克隆

 采用PCR - RFLP检测、DNA序列分析和田间杂交试验, 从白梨中分离鉴定了1个新的S-RNase基因。该S-RNase基因PCR扩增产物大小与S-RNase基因PCR产物相似, 为450 bp左右。但PCR -RFLP和DNA序列分析均表明, 它与S₈-RNase基因存在较大差异, 该基因内含子为252 bp, 而S₈-RNase的内含子为234 bp, 并在高变区中具有10个氨基酸出现替换, 有两个氨基酸出现缺失。而该S-RNase基因却与S₁₂-RNase基因具有较高的相似性, 在HV区中只有1处碱基被替换, 周边区中有10处出现碱基替换或缺失。因此, 继梨S18-RNase基因, 将它命名为S₁₉-RNase基因(AY250987) 。与S 基因型已确定的梨品种的杂交坐果率也说明了该基因是一个新的S-RNase基因。     

生物间遗传学在梨品种与梨黑星菌相互作用中的应用研究

用生物间遗传学的原理和方法对8个梨黑星菌单孢分离物与10个梨品种相互作用进行了分析,结果表明：供试梨品种中至少含有6个抗梨黑星病基因。其中,鸭梨不含抗病基因,菊水梨只含1个抗病基因,金川梨、金花梨、苍溪梨可能分别含1～2、1～3、1～4个抗病基因,其余品种可能分别含有1～5或1～6个抗病基因;根据分离物与梨品种相互作用的抗感表现,可把8个梨黑星菌划分为5～6个不同的类型。     

槜李等15个李品种S基因型鉴定及其多态性分析

利用李属S-RNase基因特异性引物,对15个供试李品种进行PCR扩增,共获得30个目的条带。对这些目的条带进行测序鉴定出15个李品种的S基因型。通过与NCBI中利用BLASTn与GenBank+EMBL+DDBJ+PDB等数据库中的序列比对,结果表明,其中9个为新S-RNases基因,对9个新S-RNases核苷酸序列进行分析发现,位于高变区内的内含子大小为141～1758bp,其同源性为33.9%(S-18～S-19)～81.6%(S-20～S-21),表现出丰富的长度和序列多态性;编码区的核苷酸序列比对结果,其同源性为73.3%(S-16～S-19)～91.7%(S-17～S-22);其推导氨基酸序列相似性为67.3%(S-16～S-19)～89.1%(S-17～S-22);包含李属S-RNase一级结构所共有的C2、C3保守区和高变区(RHV)。系统进化分析表明,9个新S-RNases与李属其它树种S-RNases聚类在一起,归属为李亚科(Prunoideae)。     

梨20个品种S基因型的鉴定及新S-RNases基因克隆

 为了鉴定我国梨品种和一些野生类型个体的S基因型,应用S-RNase特异PCR扩增、克隆和测序,对其S-RNases基因核苷酸序列进行分析,鉴定了20个梨品种和野生类型个体的S基因型。起源于我国的'奥连'(S_pS₃₂)、'吊蛋'(S_dS_e)、'沙疙瘩'（S₃₆S_d）品种和杏叶梨的一个类型（S₂₂S_c）个体中存在西洋梨的S-RNase基因,证明S-RNase基因分化是在东方梨种群和西方梨种群的各个种形成之前。在秋子梨的'麦梨'、'内蒙古山梨'中发现了2个新S-RNases基因,命名为S₄₀-、S₄₁-RNase（DQ903313、DQ988687）。S₄₀-和S₄₁-RNase基因推导的部分氨基酸序列分别与苹果属S₁₁-和S₆-RNase的同源性为100%和94.4%,这表明S-RNase的存在可能在梨属和苹果属形成之前。     

12个梨品种S基因型的鉴定

应用PCR扩增技术, 根据目的S基因与GenBank中已知S 基因同源性100%原理鉴定了我国育成的12个梨品种的S基因型, 分别是: ‘红酥脆’为S₄S₃₆ , ‘新梨7号’为S₂₈S_d , ‘金水3号’为S₅S₂₉ , ‘八月酥’为S₃S₁₆ , ‘金水1号’为S₃S₂₉ , ‘龙泉酥’为S₃S₂₂ , ‘雪花’为S₄S₁₆ , ‘雪芳’为S₄S₁₆ ,‘雅青’为S₄S₃₄ , ‘新雅’为S₄S₃₄ , ‘德胜香’为S₃S₂₉ , ‘富源黄’为S₁₆S₃₃。通过对S基因的DNA序列分析, 确认S₁₆、S₃₁为同一S基因。本研究结果丰富了我国梨品种的S基因型信息, 为田间合理配置授粉品种提供了依据。     

利用基因芯片鉴定梨品种自交不亲和基因型

根据东方梨中已鉴定的46个S基因序列和S基因的结构特点,设计了86条寡核苷酸探针并制备成S基因寡核苷酸检测芯片,采用Cy3荧光修饰引物标记被检测品种的PCR产物并与芯片杂交,以检测不同品种的S基因型。结果表明：利用芯片与华梨2号、秀玉和德胜香等已知S基因型的品种杂交,杂交信号显示与各品种已知基因型相符合。利用芯片鉴定了丽江黄酸梨等27个未知S基因型的梨品种,获得了各品种的S基因型,随机选取部分品种进行DNA测序和序列分析,结果与芯片杂交结果完全一致,证明利用S基因寡核苷酸芯片鉴定梨品种S基因型结果准确可靠。