苹果新品种自交不亲和基因型的分子生物学鉴定

根据保守氨基酸序列FTQQYQ 和anti-¹/_M IWPNV 设计苹果自交不亲和基因引物P1 : 5′2 TT2TACGCAGCAATATCAG23′; P2 : 5′2 ACGTTCGGCCAAATA /CATT23′, 利用PCR - RFLP分析方法, 以河北省新引进的苹果品种美国8号、昂林、松本锦、华冠、南方脆幼叶为试验材料, 鉴定其自交不亲和基因型分别为S₉S₂₇、S₁S₉、S₉S ₉、S₂S₉、S₂S₉。     

杏杂种一代群体S基因的遗传研究

 以4～5年生的凯特(自交亲和) 、新世纪(自交不亲和) 以及凯特×新世纪、凯特×红丰(自交不亲和) 、凯特×泰安水杏(自交不亲和) 等杏群体为试材, 采用田间授粉试验及S-allele-specificPCR扩增等方法对杏S基因的遗传进行了研究。结果表明: 如果按照自交坐果率≥6%为自交亲和的标准,上述3个杂交组合的F₁ 群体自交亲和与自交不亲和的比例分别为27∶25, 9∶12和15∶19, 经X² 检验, 均符合1∶1的分离比例, 证明凯特的自交亲和性是可遗传的, 并且其S 基因型是杂合的, 自交亲和对自交不亲和为显性; 对凯特( S_cS₈ ) ×新世纪( S₉ S₁₀ ) F₁ 群体38 个株系进行S-allele specific PCR, 共扩增出21(S_cS₈、S₈S₉ ) ∶9 (S_cS₁₀ ) ∶8 (S₈S₁₀ ) 4种基因型, 经X² 检验, 符合1∶1∶1∶1的理论比例; 但自交亲和性表现数量性状变异的特点, 并且相同S基因型的F₁ 自交亲和性强度存在明显差异, 如杂种8、14、16、20、22、27、33、34、38号的S基因型都为S_cS₁₀ , 但自交坐果率从1.1%到22.9%不等, 表明杏的自交亲和性是一个复杂的问题, 不仅与S基因及其基因型有关, 还可能受修饰基因等其它遗传因素的调控。     

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) 。     

羽衣甘蓝Exo70A1基因的分离及表达分析

 以羽衣甘蓝（Brassica oleracea var. acephala）自交不亲和系（S13-b S13-b）为试材,从柱头中分离Exo70A1基因,命名为BoExo70A1,GenBank登录号为JF919716。BoExo70A1全长cDNA序列为2 184 bp,包含56 bp的5′非编码区,211 bp的3′非编码区和一个长度为1 917 bp的开放读码框（ORF）,对应编码一个含有638个氨基酸残基的蛋白质。氨基酸序列比对分析表明,羽衣甘蓝BoExo70A1与油菜BnExo70A1、拟南芥AtExo70A1的一致性分别为99%和94%;BoExo70A1基因结构含12个外显子和11个内含子,内含子5′供体位点和3′受体位点边界序列符合GU-AG规则;Southern杂交结果显示,BoExo70A1在羽衣甘蓝基因组中存在多拷贝;Northern杂交结果显示BoExo70A1在茎、叶、花瓣、花药、柱头、花柱和子房中表达,而且在叶中的表达量最低。     

结球甘蓝花粉钙调素基因的克隆与表达分析

 根据芸薹属植物钙调素基因保守区域设计引物,采用同源克隆的方法从结球甘蓝自交不亲和系和自交系花粉中克隆得到一个钙调素开放阅读框cDNA 序列,该序列长450 bp,编码149 个氨基酸;编码蛋白不含跨膜区,无信号肽,具有4 个完整的EF-hand 结构域。构建了结球甘蓝花粉钙调素原核表达系统,钙调素基因及其3 个突变体在E. coli 中得到表达,均获得分子量约为16 kD 的可溶性融合蛋白,在EGTA 存在的条件下,各融合蛋白具有各自独特的凝胶迁移现象,活性检测表明甘蓝花粉钙调素活性依赖于钙离子。该基因在甘蓝自交不亲和系花粉萌发过程中表达量先上升后下降,在自交系中随花粉萌发增大而降低;在含有钙调素拮抗剂TFP 的培养基中,自交不亲和系和自交系花粉中钙调素基因表达量均受到抑制;在含有W-7 琼脂糖的培养基中无明显差异。     

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。     

新疆野生樱桃李S-RNase基因分离与鉴定的初步研究

 从4对已报道的李属树种S-RNase基因引物组合中筛选出扩增效果较好的PruC2和PruC4R组合，首次对新疆野生樱桃李（Prunus cerasifera Ehrh.）的45个株系的基因组DNA进行S-RNase基因特异性PCR扩增，并对其PCR产物进行克隆测序。这些核酸序列及其相应的氨基酸序列在GenBank中进行比对, 皆与李属的S-RNase基因有最大同源性，为新疆野生樱桃李的4种S-RNase基因，分别命名为S₁ （511 bp），S₂ （787 bp），S₃ （1859 bp）和S₄ （464 bp），在GenBank的登录号分别为EF638726、EF641276、EF661873和EF661874。45个株系中，43个株系的S基因型分别为S₁S₂、S₁S₃、S₂S₃、S₂S₄和S₃S₄，而10号和15号株系分别只鉴定了一种S-RNase基因，其S基因型组成有待于进一步研究。     

梨自交不亲和新基因S35-RNase的克隆与表达分析

  通过RACE技术, 从早酥梨花柱中分离到一个长度为681 bp的自交不亲和基因, DNA序列分析表明, 其开放读码框由227个氨基酸组成, 具有S2RN ase基因特有的保守组氨酸和半胱氨酸残基、高变区和保守区等特征序列, 与己登录的S₄-RNase基因DNA序列同源性最高, 达94% , 登录为一个新基因:S₃₅-RNase, GenBank接收号为DQ224344。通过Northern杂交, 发现该基因只在花柱中特异性表达, 并且在大铃铛期的表达量比花前和花后3 d的表达量都高。     

‘奥嗄二十世纪’梨自交亲和性分子机制及遗传特性研究

 ‘奥嗄二十世纪’是自交不亲和性梨品种'二十世纪'的自交亲和性花柱突变体,花粉自交不亲和性功能正常,其自交亲和性突变的分子机制及遗传特性目前仍有争议。本研究通过田间自花及相互授粉以及基因组、mRNA转录和蛋白质水平比较,分析‘奥嗄二十世纪’、‘二十世纪’及其后代S-RNase基因的存在与否、表达特性及其在后代中的遗传。结果显示,‘奥嗄二十世纪’花柱S₂-RNase基因的核苷酸序列和表达特性与其原始品种‘二十世纪’的完全一样;而S4-RNase基因信号比其原始品种‘二十世纪’的弱,而且也在花柱中正常表达(包括转录和翻译水平),但表达量低;然而在其自交亲和后代基因组中检测不到S₄-RNase基因。本研究表明,‘奥嗄二十世纪’基因组中存在花柱S₄-RNase基因,但不能遗传给后代。     

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。     

羽衣甘蓝ARC1的基因分离、表达及与SRK相互作用的分析

 以羽衣甘蓝（Brassica oleracea var. acephala）自交不亲和系（S_13-b S_13-b）为试验材料,利用RT-PCR的方法分离其ARC1基因cDNA序列（命名为BoARC1,GenBank登录号为EU344909）。BoARC1 cDNA序列中含有1个1 992 bp的开放读码框（ORF）,编码1个含有663个氨基酸的蛋白质。羽衣甘蓝BoARC1与油菜BnARC1的氨基酸序列具有94%的一致性;Southern杂交结果显示BoARC1在基因组中只存在单一拷贝;Northern杂交结果显示BoARC1特异性地在柱头组织中表达;在酵母双杂交试验分析中,BoARC1能够与SRK₃、SRK _13-b和SRK₉₁₀的胞内激酶域发生相互作用。     

白菜亚硝酸还原酶基因BcNiR的克隆及表达分析

 以白菜品种‘苏州青’自交系叶片cDNA为模板, 采用RT-PCR、3′RACE和5′RACE技术, 获得了编码亚硝酸还原酶基因(NiR) 的cDNA全序列1 852 bp, 包含有1 749 bp的开放阅读框, 编码583个氨基酸, 命名为BcNiR。所推导的氨基酸序列与拟南芥NiR1、烟草nii2编码的氨基酸序列具有较高同源性, 分别为83%和76%。生物信息学分析表明, BcNiR具有完整的NiR蛋白结构, 含血红素蛋白β - 化合物区域, 一个明显的西罗血红素siroheme结合位点和4Fe-4S区域, 可以在SWiSS-MODEL数据库中搜索到与之相近的三维结构。RT-PCR结果显示, 该基因在叶片中的表达量远远高于根系, 在以0、10、20、30、40 mmol·L ^{- 1}硝态氮各分别处理0、2、4、6、8、12 h的试验中, 30 mmol·L ^-1处理4 h可使BcNiR的表达量达到最大; 5和10 mmol·L ^{- 1}铵态氮处理试验表明, 高浓度的铵抑制该基因的表达。     

羽衣甘蓝中一个突变型肉桂酸- 4 - 羟化酶基因的克隆及分析

 以羽衣甘蓝为材料, 克隆了全长2 431 bp的肉桂酸- 4 - 羟化酶基因BoC4H。它有两个内含子, mRNA为1 715 bp, 编码一个481个氨基酸的推导蛋白, 与其它植物C4H有广泛同源性。它含有细胞色素P450保守域和特征基序, 如血红素结合域、E - R - R三联体、含T的结合槽基序、酶正确定向必需的铰链基序。BoC4H具有C4H /CYP73A5的大部分特征性底物结合位点基序( SRSs) 和酶活性位点残基,但与拟南芥等植物C4H相比其编码区3′发生了C₂₂₄₂单碱基缺失和相应移码, 导致其蛋白C - 末端缺失/变异了36个残基, SRS6基序和其上的活性位点残基也相应缺失, 因此BoC4H可能无功能或活性低。BoC4H为膜蛋白, 可能定位于内质网, 其二级结构主要为α - 螺旋和随机卷曲。Swiss-Model不能预测出其三级结构。甘蓝中存在一个至少由5个成员构成的C4H基因家族。     

羽衣甘蓝游离小孢子培养技术研究及应用

以10个羽衣甘蓝杂交种为试材进行游离小孢子培养,研究胚状体发生和小孢子胚成苗的影响因素,以及小孢子植株倍性鉴定和单倍体加倍方法。结果表明,盛花期为最佳取样时期;培养基中13%的蔗糖较为适宜;继代培养以MS+6-BA 2 mg·L^-1+NAA 0.1 mg·L^-1为宜,平均增殖系数为5.06;小孢子再生植株成活率74.6%;小孢子植株自然加倍率为23.33%~37.50%;单倍体试管苗的加倍处理以秋水仙素浓度70 mg·L^-1,处理时间9~11d为宜,加倍率达54.55%。     

苹果花粉中与花柱S-RNase互作的γ–硫堇筛选及鉴定

 以‘国光’苹果（S1S2）花粉为材料,成功构建了酵母pGADT7-cDNA文库,转化效率约为1.2 × 106 · μg-1,插入片段大小在300 ~ 2 000 bp之间。通过酵母双杂交方法,用苹果S2-RNase的C2HVC3区筛选文库获得一个长505 bp的cDNA片段,经分析发现该cDNA序列上有一个261 bp的开放阅读框（ORF）,该ORF编码一个具N端信号肽的多肽,该成熟多肽由64个氨基酸组成,富含带正电荷的赖氨酸和精氨酸,其C端有8个半胱氨酸和一个γ–硫堇功能域,结构预测显示其具有一个α螺旋,3个β折叠,4个二硫键,由此,推断其为苹果γ–硫堇,命名为MdD1。RT-PCR分析发现：MdD1基因在‘国光’苹果叶片、萼片、花瓣、子房、花药和花柱等组织中都有表达,但花药中表达量最高。酵母双杂交结果表明MdD1除了与苹果S2-RNase的C2HVC3区互作外,还与S1-RNase的C2HVC3区,S1、S2-RNase的成熟多肽区存在互作。初步认为：苹果γ–硫堇可能通过与S-RNase非特异性互作,作为花粉非S因子参与自交不亲和反应。     

RAPD标记构建芥蓝×甘蓝分子标记连锁图

 以芥蓝C_100-12×甘蓝秋_50-Y7为杂交组合, 构建了F₂ 作图群体, 利用300 个随机引物对两亲本进行了RAPD 检测, 共筛选到150 个RAPD 引物在亲本间表现多态, 多态引物的比率为58. 3 %。共分析了52个引物产生的96 个多态性RAPD 标记在该群体中的遗传。96 个RAPD 标记中有94 个在F2 群体中的分离比符合3∶1 , 说明该群体适合于QTL 分析, 共发现两对共分离的RAPD 标记。利用该作图群体构建了甘蓝的基本遗传图谱。该图谱由9 个主要的连锁图构成, 覆盖基因总长度约为555. 7 cM。     

羽衣甘蓝ARC1 蛋白的原核表达、纯化及泛素连接酶活性分析

 ARC1 是植物特有的一类含有U-box/ARM 结构域的蛋白,在芸薹属植物自交不亲和 （self-incompatibility,SI）信号转导中起着正向调控因子的作用。将羽衣甘蓝（Brassica oleracea var. acephala）BoARC1 编码区的序列连接到原核表达载体pET-14b 上,通过酶切鉴定和测序分析,构建pET-14b- BoARC1 表达质粒;将获得的阳性表达质粒转化到大肠杆菌表达菌株BL21（DE3）pLysS 中,利用IPTG 进行诱导表达。SDS-PAGE 结果显示,在分子量69 kD 处有BoARC1 蛋白特异性地诱导表达;利用Ni2+-NTA 树脂通过亲和层析的方法获得BoARC1 融合蛋白。在泛素激活酶（E1）、泛素结合酶UBC7（E2）和泛素 体外泛素化反应后,通过免疫印迹的方法检测,显示出BoARC1 融合蛋白能够将底物进行多泛素化修饰; 当U-box 中保守位点第323 位Pro 突变为Ala 或其他泛素化组分缺少时,底物不能被泛素化修饰。     

Identification and functional characterisation of a novel anther-specific LTP promoter from Brassica campestris ssp. chinensis

The pollen development-related gene msLTP from Brassica campestris ssp. chinensis belongs to the lipid transfer protein (LTP) gene family. The promoter of the msLTP gene was isolated by thermal asymmetric interlaced PCR (TAIL-PCR). The functional elements of the promoter (named Bc15) were analysed. Some anther/pollen-specific elements, such as the GGTT box and the GTGA box, were identified in the sequence. In an attempt to confirm the promoter activity, a series of 5′-truncated constructs was fused with the GUS reporter gene to functionally analyse the key regulatory regions of the promoter. Transient expression analysis showed high GUS activity in onion epidermal cells containing the region from ?731 to ?1 bp. The truncated construct bearing the ?731 to ?1 bp fragment was stably introduced into Arabidopsis. Histochemical analysis of the transgenic plants showed distinct and specific GUS expression at different stages of anther/pollen development. Transverse sections of flower buds further indicated that the Bc15 promoter activates reporter gene expression in the anther specifically. These findings elucidated the molecular mechanisms of LTP gene regulation during pollen development, and suggested a potential application of the Bc15 promoter in engineering male sterility for hybrid production.     

基于SRK基因序列分析的甘蓝自交不亲和系单倍型鉴定及验证

根据甘蓝自交不亲和性雌蕊决定因子SRK基因保守序列设计简并引物,克隆23份甘蓝自交不亲和系SRK基因并测序。利用NCBI数据库进行克隆序列的Blast比较以及序列之间的相似性分析,初步确定23份甘蓝自交不亲和系分属于SRK3、SRK7、SRK8、SRK16、SRK28、SRK36、SRK45、SRK46、SRK58、SRK68等10种S单倍型。其中有5份甘蓝自交不亲和系属于SRK36单倍型,占参试自交不亲和系的22%;SRK7、SRK16和SRK58单倍型均只有1份甘蓝自交不亲和系。进一步对不同自交不亲和系之间花期杂交后花粉萌发及花粉管伸长情况进行荧光显微观察,并对20个杂交组合的花期杂交亲和指数进行调查分析,结果表明根据SRK基因序列所确定的相同S单倍型自交不亲和系之间花期授粉表现为不亲和,花粉在柱头上萌发受阻,花期亲和指数低;而不同S单倍型自交不亲和系之间花期授粉表现高度亲和,花粉管伸入雌蕊正常,花期亲和指数高。表明基于SRK基因序列分析确定甘蓝自交不亲和系所属单倍型是一种简单而可靠的快速鉴定方法,有利于育种时有针对性地设计甘蓝自交不亲和系杂交组合配制,从而提高育种效率。