中国梨品种自交不亲和新基因的分离鉴定

采用分子生物学技术、田间杂交试验和生物信息学方法研究了中国梨自交不亲和基因和品种的S基因型．从中国白梨和沙梨品种中分离鉴定了15个梨自交不亲和新基因；分析了新S基因的序列特征；确定了中国白梨中至少存在17个S等位基因，中国沙梨中至少存在10个S等位基因；鉴别了34个梨品种的S基因型．这些新S基因的发现和品种S基因型的确定为中国梨品种的优化配置、丰产栽培和遗传改良提供了科学依据。     

芸芥自交不亲和等位基因及其表达初步研究

在利用芸芥自交不亲和系途径开展育种研究的过程中 ,为了避免在人工试配组合时,双亲蕾期杂交结籽率较好,但在自然隔离条件下配制杂交种 时出现双亲花期交配不亲和的现象,本试验对10份芸芥进行了系内株间和系间的完全双列杂 交,同时对自交不亲和基因的表达器官进行了DDRT-PCR扩增研究。结果表明,芸芥1、芸芥3 、芸芥5、芸芥6、芸芥8、芸芥9和芸芥13这7份材料系内株间异交和套袋自交的亲和指数均 小于1,即表现为不亲和性,说明这些材料属于S等位基因纯合的不亲和系;而芸芥2、芸芥4 和芸芥10这三份材料系内株间异交和套袋自交时,呈现出不亲和性不稳定的现象,即一部分 杂交表现为亲和,另一部分杂交表现为不亲和,说明这3份材料的自交不亲和性尚未稳定。D DRT-PCR扩增结果表明,芸芥自交不亲和S基因只在柱头组织中表达,其属于组织特异性表达 。因此,在利用自交不亲和系途径培育一代杂种时,在农艺学性状和自交不亲和性基本稳定 时,有必要进一步测定自交不亲和系S等位基因的纯合性和基因型,这一工作可以有效地指 导育种实践。     

自花结实鸭梨品种自交亲和分子机理研究

对鸭梨及其自花结实变异品种-金坠梨和魏县阎庄自花结实鸭梨的S基因进行了研究。通过对3个品种基因组DNA进行S基因特异性PCR扩增,扩增产物经2%琼脂糖凝胶电泳检测发现,在370 bp左右均扩增出了1条带,但不能区分2个S等位基因;经8%聚丙烯酰胺凝胶电泳检测发现,鸭梨和金坠梨在370 bp左右有2条带,而魏县阎庄自花结实鸭梨只有1条带,表明魏县阎庄自花结实鸭梨系鸭梨的1个S基因发生了变异,从而导致自交亲和;进一步研究表明,魏县阎庄自花结实鸭梨S1基因正常,系S21基因发生了变异,导致自交亲和;金坠梨和鸭梨谱带无差别,自交亲和机理可能是调控S基因表达的修饰基因发生了变异,导致自交亲和。     

大果黄花梨自交亲和性变异机制研究

梨品种大果黄花由黄花芽变而来.田间授粉试验表明,黄花梨自花授粉结实率仅为1.5%,属于梨自交不亲和性品种;而大果黄花自花授粉的结实率高达60.0%,属于自交亲和性品种;相互授粉时,黄花×大果黄花组合的坐果率达70.0%,为杂交亲和,但反交时坐果率为1.0%,表现为杂交不亲和.荧光显微镜观察这些组合授粉后花柱内花粉管生长情况,也得到相同的结果.这些结果表明,两品种雌蕊的自交不亲和性性状正常.进一步鉴定出了黄花和大果黄花是基于S-RNase基因的S-基因型,发现两者均含有S1-RNase和S2-RNase基因;而且两品种的这1对雌蕊S-RNase基因均特异性地在花柱中表达,表达量没有明显差异,表明大果黄花和黄花的雌蕊S-RNase基因并无差异.由此推断:大果黄花的自交亲和性突变,是由于花粉自交不亲和性功能丧失,从而表现出自花授粉能够结实.     

大果黄花梨自交亲和性变异机制研究

梨品种大果黄花由黄花芽变而来.田间授粉试验表明,黄花梨自花授粉结实率仅为1.5%,属于梨自交不亲和性品种;而大果黄花自花授粉的结实率高达60.0%,属于自交亲和性品种;相互授粉时,黄花×大果黄花组合的坐果率达70.0%,为杂交亲和,但反交时坐果率为1.0%,表现为杂交不亲和.荧光显微镜观察这些组合授粉后花柱内花粉管生长情况,也得到相同的结果.这些结果表明,两品种雌蕊的自交不亲和性性状正常.进一步鉴定出了黄花和大果黄花是基于S-RNase基因的S-基因型,发现两者均含有S1-RNase和S2-RNase基因;而且两品种的这1对雌蕊S-RNase基因均特异性地在花柱中表达,表达量没有明显差异,表明大果黄花和黄花的雌蕊S-RNase基因并无差异.由此推断:大果黄花的自交亲和性突变,是由于花粉自交不亲和性功能丧失,从而表现出自花授粉能够结实.     

匈牙利2个优质杏品系自交亲和性分析

为更好地利用国外引进的杏(Armeniaca vulgaris Lam.)种质资源,以北寨红杏(A.vulgaris‘Beizhaihongxing')和金太阳杏(A.vulgaris‘Goldensun')为对照,对从匈牙利引进的优质杏品系Hybrid18/79(A.vulgaris‘18/79')和Hybrid10/10(A.vulgaris‘10/10')的有效花率、自然座果率和自交座果率以及花粉管生长等特性进行研究,同时,通过S-allele-specific PCR扩增程序进行S基因型的分析测定。结果表明:Hybrid18/79、Hybrid10/10和北寨红杏的自交坐果率分别为18.05%,2.27%和1.68%,Hybrid18/79为自交亲和性品系,北寨红杏和Hybrid10/10为自交不亲和品种和品系。与自交亲和的金太阳杏相比,Hybrid10/10自花授粉后花粉管在花柱中生长受到阻塞,至花柱2/3处,花粉管顶端膨大,停止生长,而金太阳杏可以顺利进入胚囊进行受精。Hybrid18/79、Hybrid10/10和北寨红杏的S基因型分别为Su1Su2、S16S16和S30Su1,序列比对发现Hybrid18/79的2个S基因(Su1、Su2)都是新发现的S基因,北寨红杏的一个S基因(Su1)与Hybrid18/79中的一个S基因(Su1)一样,也为新发现的S基因。目前已在GenBank进行了登录,序列登录号为MF685202和MF685203。     

蔷薇科果树自交不亲和性分子机制研究进展

植物自交不亲和性是植物花粉—雌蕊相互识别,防止其近亲繁殖的重要机制,是植物发育生物学的研究热点之一。蔷薇科果树如梨、苹果、李子等表现出自交不亲和性,该反应由S位点(S-locus)的一对S等位基因,即雌蕊和花粉的S基因控制,分别为S-RNase和S-locus F-box/S-haplotype-specific F-box基因。本文综述了蔷薇科果树雌蕊和花粉S基因的鉴定及其结构和进化的特性、自交亲和性突变机制及自交不亲和性反应发生过程中花粉生理生化变化及其信号转导机制等,以期为深入系统研究蔷薇科果树自交不亲和及亲和性机制提供参考。     

中国砂梨7个自交不亲和新基因的分离与测序

S-RNase是配子体自交不亲和植物雌蕊的基因产物，它降解具有相同基因型的花粉mRNA或rRNA．导致植物的自交不亲和．借鉴日本梨S—RNase基因的分析方法．对中国砂梨5个品种的基因组DNA进行PCR—RFLP系统检测和DNA序列分析，从中发现了7个新的S—RNase等位基因，分别命名为S11-RNase、S12-RNase、S13-RNase、S14-RNase、S-15RNase、S16-RNase和S25-RNase基因，其部分序列已登录到GenBank．     

新疆桃花柱S-RNase和花粉SFB基因的克隆与分析

为探索新疆桃自交亲和的原因及其与普通桃的分类关系,以4个新疆桃(Prunus ferganensis Kost.et Riab)品种为试材,分别在花柱S-RNase和花粉SFB基因保守区设计引物,在DNA中鉴定其S基因型,并通过全长引物分别克隆4个品种中的S-RNase和SFB全长基因。测序后经分析确定S基因型分别是:‘和田黄肉’S2S2m,‘喀什1号’S1S2,‘喀什4号’S2S2,‘黄李光’S1S2。DNAMAN软件比对结果表明:S2m-RNase的第602个碱基鸟嘌呤G变成了腺嘌呤A,导致半胱氨酸变成了酪氨酸;SFB1m在第978个碱基后插入155bp的片段,导致蛋白质翻译提前终止;SFB2m基因由于在第492个碱基处有5bp的片段插入,使翻译在525bp处终止。RT-PCR组织特异性分析发现新疆桃4个品种的S-RNase均具有花柱组织特异性表达,SFB均具有花粉组织特异性表达;酵母双杂交试验显示突变的SFB1m和SFB2m能分别与S1-RNase、S2-RNase和S2m-RNase相互作用。以上结果表明新疆桃的S基因与桃其他栽培品种一致,自交亲和性可能与S基因的突变相关,且S基因的突变类型与目前鉴定出的普通桃(Prunus persica L.)突变类型一致,该研究进一步说明新疆桃与普通桃的进化关系较近。     

沙田柚生长素响应基因SAUR的鉴定及序列分析

[目的]研究沙田柚生长素响应基因SAUR基因编码的蛋白质序列所包含的生物信息学。[方法]以沙田柚自交和异交花柱为材料,通过高通量测序技术进行转录组测序,在差异表达基因中鉴定出SAUR基因。[结果]该基因全长857 bp(登录号为MH281940),开放阅读框(ORF)为381 bp,编码126个氨基酸,编码的蛋白质理论等电点为5.76,相对分子质量为13.74 kD,含有1个与Auxin_inducible superfamily蛋白相同的保守结构域。沙田柚SAUR基因在自交1～3 d花柱中的表达量(RPKM)分别为8.42、56.02、53.45;而在异交1～3 d花柱中的表达量分别为11.98、36.74、8.53。氨基酸序列分析表明,该基因编码的氨基酸与克莱门柚和甜橙SAUR基因编码的氨基酸的同源性分别为100%、99%。系统进化树显示,沙田柚SAUR基因与克莱门柚和甜橙的亲缘关系很近,属同一进化分支。[结论]研究结果可为今后深入研究沙田柚自交不亲和机理提供参考。     

Cloning One CIPK Gene from a Thermo-Sensitive Genic Self-Incompatible Line in Maize Expressing Under Different Temperatures

A calcineurin B-like protein-interacting protein kinases (CIPK) gene was cloned (EU 424058) from a thermo-sensitive genic self-incompatibility (TSGI) line, HE97, in maize, which was selected for suppression subtractive hybridization (SSH) library of the self-incompatible and self-compatible silks of the TSGI line under different temperatures. The full-length cDNA of the candidate CIPK-like gene consisted of 1 918 nucleotides and contained a 1 332-bp open reading frame in maize. Real-time PCR indicated that the candidate CIPK-like gene was highly expressed in the self-incompatible pollen of the TGSI line, and promoted elevated levels of calcium (Ca2+). High Ca2+ concentrations in the pollen strongly inhibit pollen tube formation in silk of the same plant, thus inducing self-incompatibility (SI) under high temperature. These results implied that the CIPKs-like gene would play an important role in the regulation of HE97 characteristics under different temperatures, perhaps acting as a secondary messenger in the expression of SI in the TGSI line in maize.     

芸芥自交不亲和系S等位基因分析

[目的]在利用芸芥自交不亲和系途径开展育种研究的过程中,为了避免在人工试配组合时遇到双亲蕾期杂交结籽率较好,但在自然隔离条件下配制杂交种时出现双亲花期交配不亲和现象的发生。[方法]对11份不同芸芥材料进行了系内株间和系间的完全双列杂交研究。[结果]7-5-1-1、7-5-1-2、芸芥SI-1、和田芸芥I、87-86I、定西芸芥I、渭芸-7I、87-85I、9421I这9份材料系内株间异交和自交的亲和指数均小于1,表现为不亲和,说明它们为S等位基因纯合、自交不亲和性稳定的自交不亲和系,这9份材料中存在6种S等位基因型;06武芸3和马厂芸芥I这2份材料的自交不亲和性尚未稳定。[结论]在利用自交不亲和系途径培育一代杂种时,在农艺学性状和自交不亲和性基本稳定时,有必要进一步测定自交不亲和系S等位基因的纯合性和基因型,这一工作可以有效地指导育种实践。     

玉米温敏自交不亲和材料花丝SSH-cDNA文库的构建

为了解玉米温敏自交不亲和材料HE97的表达机制,构建了该材料自交亲和与不亲和阶段花丝的正向与反向抑制差减杂交文库,并对其中的219个正向克隆和52个反向克隆进行了测序分析,分别获得了49个和20个Unique ESTs,涉及到代谢、光合作用、信号转导、物质运输、蛋白质合成加工、防御反应、细胞的发育和衰老、基因表达等重要生命过程中的12种不同功能类型.通过电子克隆获得了包含1090 bp的烯脂酰辅酶A水合酶基因,并对其蛋白质功能进行了分析.     

苹果花柱蛋白质对其花粉萌发及生长的影响

[目的]研究花柱蛋白质对苹果(Malus domestica)花粉萌发及生长的影响,为克服苹果自交不亲和提供重要依据。[方法]以6个苹果品种(红奥、早红香、嘎拉、富士、金冠和夏光)的花柱和花粉为试验材料,花柱蛋白质浓度分别为0.5、1.0、2.0、3.0、5.0μg/μl,以不添加花柱蛋白质为对照。[结果]培养基中加入不同浓度苹果花柱蛋白质对其自花花粉萌发和生长均有抑制作用,并且同一品种花粉萌发受抑制程度随培养基中花柱蛋白质浓度的提高而加强。培养基中加入花柱蛋白质后对自交亲和的苹果品种早红香花粉萌发和花粉管生长的抑制程度较自交不亲和苹果弱,花粉萌发率均在76.46%以上,花粉管长度在770.16μm以上。[结论]花柱蛋白质对苹果花粉萌发及生长均有抑制作用,且对自交亲和品种的抑制程度较自交不亲和品种弱。     

等电聚焦电泳法测定羽衣甘蓝自交不亲和性的研究

利用聚丙烯酰胺凝胶等电聚焦电泳法,研究了羽衣甘蓝强自交不亲和系、弱自交不亲和系与自交亲和系的柱头和花粉蛋白质谱带,并进行自交,以考察亲和指数。结果表明:强自交不亲和系的成熟柱头(S)和弱自交不亲和系的成熟柱头的蛋白谱带有明显差异;强自交不亲和系有特异谱带的出现,而弱自交不亲和系和自交亲和系柱头上没有特异谱带。对比自交不亲和系开花前2~3 d的柱头(S′)与成熟柱头(S)的蛋白质谱带发现了S特异蛋白质的准确位置,其等电点为8.5~9.1。此法可用于鉴定羽衣甘蓝的自交不亲和性。用同种方法处理花粉,没有发现自交不亲和系的特征谱带。     

羽衣甘蓝自交不亲和系的选育及S_(13b)单倍型的鉴定

该文采用亲和指数法(种子数/自交授粉花朵数)分别在羽衣甘蓝‘赤兔’和‘白波’栽培品种的自交后代中,经过3年的自交选育获得1个自交不亲和系4·1·1和一个自交亲和系3·2·3·由于在芸苔属植物F1代杂交种的生产和自交不亲和分子机制的研究方面S单倍型鉴定是必要的,因此在该文中我们采用了PCR方法利用引物PK1和PK4获得了BoSRKx的基因组序列,此序列的大小为919bp.经过数据库检索比对后发现BoSRKx的序列与BoSRK13b的序列完全一致.通过反转录PCR的方法获得了BoSRKx的cDNA序列,结果发现BoSRKx和BoSRK13b的序列在转录水平上也是完全一致的;另一方面,我们采用SCR保守信号肽编码区和NotⅠ-oligo(dT)设计的引物获得了BoSCRx的cDNA序列,经过数据库的检索比对后发现BoSCRx的序列比BoSCR13的序列只多出3个连续的碱基.根据上述结果我们推断出Sx单倍型就是S13b单倍型;最后,通过遗传分析结合PCR-RFLP方法和DNAblot方法对自交不亲和系进行了S13b纯合体的鉴定.     

不结球白菜S位点受体激酶基因片段的克隆与表达分析

以不结球白菜自交不亲和系03的基因组DNA和柱头cDNA为模板,利用引物SRKF/SRKR扩增获得长度为964 bp和646 bp的SRK基因片段。序列比较分析表明,克隆的基因片段属于SRK基因的激酶域,该序列包含4个外显子和3个内含子,编码215个氨基酸,与芜菁、甘蓝、芥蓝等SRK基因有90%以上的相似性。荧光定量PCR分析结果表明:自交不亲和系03和自交亲和系105不同组织中SRK基因的表达水平存在显著的差异,SRK基因主要在自交不亲和系的柱头中高度表达,自交亲和系中该基因的表达主要分布于叶片、花蕾和柱头组织中。     

芥菜型油菜自交亲和性变异分析

以来自不同国家、不同地区的34份芥菜型油菜为试验材料,对芥菜型油菜自交亲和性进行了分析,结果表明,芥菜型油菜大部分为自交亲和类型,但芥菜型油菜的自交亲和性差异较大,亲和指数在0.25～9.73间.这种差异不仅存在于品种间,而且存在于亚种间.在34份参试材料中,2个品种表现为自交不亲和(0<亲和指数<1.00),14个品种表现为自交亲和(亲和指数>1),18个品种表现为高自交亲和(亲和指数>4.00).自交亲和性因地区而异,虽然我国有的芥菜型油菜品种的自交亲和性较高,但是整体存在较大的差异,有自交亲和品种,也有自交不亲和品种.芥菜型油菜是自交亲和植物,自交亲和材料中也有自交不亲和类型,因而通过定向培育可育成自交不亲和系,对进一步利用杂种优势、大量筛选找到优良杂交组合并进行杂交种的生产具有重要的意义.     

A pollen factor linking inter- and intraspecific pollen rejection in tomato

Self-incompatibility (SI)--intraspecific pollen recognition systems that allow plants to avoid inbreeding--in the Solanaceae (the nightshade family) is controlled by a polymorphic S locus where "self" pollen is rejected on pistils with matching S alleles. In contrast, unilateral interspecific incompatibility (UI) prevents hybridization between related species, most commonly when the pollen donor is self-compatible (SC) and the recipient is SI. We observed that in Solanum, a pollen-expressed Cullin1 gene with high similarity to Petunia SI factors interacts genetically with a gene at or near the S locus to control UI. Cultivated tomato and related red- or orange-fruited species (all SC) exhibit the same loss-of-function mutation in this gene, whereas the green-fruited species (mostly SI) contain a functional allele; hence, similar biochemical mechanisms underlie the rejection of both "self" and interspecific pollen.