自交不亲和植物自交亲和性研究进展

对高等植物自交亲和基因（资源）、自交亲和性的遗传、自交亲和性与蛋白表达的关系及自交亲和性产生的分子机理等方面的研究进行了综述,阐述了研究植物自交亲和性的意义。     

甘蓝自交不亲和细胞信号转导的功能基因研究进展

自交不亲和性是开花植物防止近亲繁殖而广泛存在的一种遗传屏障,在育种工作中意义重大,它在遗传上受一个带有复等位基因的多态性S基因座所控制。本文综述了近年来在甘蓝自交不亲和信号转导途径中相关功能基因的研究进展。SRK基因和SP11/SCR基因是控制甘蓝自交不亲和性的两个关键因子。SRK基因是雌蕊柱头中自交不亲和反应的专一决定因子,编码SP11/SCR基因的蛋白在花药壁和花粉中特异表达。编码SLG基因的蛋白在自交不亲和反应中起增强SRK活性的作用。另外也对信号传导途径中下游蛋白质的作用模式作了展望。     

萝卜自交不亲和基因的利用

利用荧光显微镜技术和种子结实分析方法对7个中国型萝卜(Raphanus sativus L. var.longipinnatus Bailey)自交系进行研究其自交不亲和水平.试验结果表明多数自交系为自交不亲和.采取完全杂交组合方法进行筛选.从品种比较和结实情况看,杂一代27-1-3×18-1, 27-1-3×18-2, 27-1-3×18-3和27-1-3×18-6 以及部分77-2×18-11 和77-4×18-7有较好的园艺性状,如整齐度、叶色深绿无毛、肉质根呈圆筒状、根皮光滑、根质紧实、根重360～400 g,这些性状符合市场要求.前期试验结果表明,这些杂一代的根产量都明显高于普通品种,但还有待在农户的地里做进一步的试验.     

大白菜自交不亲和基因的利用

蕾期自花授粉试验结果表明大白菜(Brassica campestris L. ssp.Pekinesis (Lour) Olsson)品系40-9所结种子最多,达0.165 g/株.利用种子结实分析方法和荧光显微镜技术对9个大白菜品系进行自交不亲和性测定,试验采取完全随机设计.用种子结实分析方法测定时,2个品系 27-3-7和40-9表现为自交不亲和系.用荧光显微镜技术测定时,品系23-3-4,27,27-3-7,40-9和142发现为弱性自交不亲和.用4个具有自交不亲和性的自交系进行正反交生产种子(由蜜蜂授粉),结果表明,40-9做母本结籽最多,这是因为母体效应.组合40-9×142-5, 40-9×27-3-7 和40-9×23-3-4结籽较多,分别为30.16,24.63和16.96 kg/ hm2.1998年在泰国清迈大学对11个大白菜杂一代品种和3个商用品种进行比较试验,一代组合142-5×40-9结球产量最高,达38 563 kg/ hm2,高于商用品种的36.3 %.其他组合如23×27, 23×142, 27-3-7×23-3-4, 27-3-7×142-5和40-9×23-3-4也表现较好的园艺性状,产量分别为29038,34694,22906,32188和23 656 kg/ hm2.但由于结球形状稍圆,市场销售尚不理想.     

基于转录组测序挖掘小麦叶片抗旱相关基因

【目的】通过转录组测序分析干旱胁迫的小麦,以期挖掘小麦响应干旱胁迫的关键基因。 【方法】采用高通量 Illumina Hiseq 2500 测序平台对郑麦 366 号正常生长与自然干旱处理进行测序,并对测序数 据进行分析,筛选响应干旱胁迫的关键基因。【结果】两组样品中分别获得 45 471 018、45 133 470 个 clean read 片段,包含 6.82 Gb、6.39 Gb 碱基信息,拼接组装后,得到 188 334 个转录本和 119 588 个 Unigenes。通过筛选 共获得 1 207 个 DEGs,其中 752 个上调,455 个下调。GO 功能富集分析显示,上调的 DEGs 主要富集在水解酶 活性、催化活性、代谢过程、甘油代谢过程、膜和细胞部分等;下调的 DEGs 富集在细胞器、细胞和氧化还原 酶活性的最多。KEGG 途径富集分析发现,DEGs 显著富集于淀粉和蔗糖代谢、卟啉和叶绿素代谢、光合作用 - 天线蛋白、光合作用、苯丙烷生物合成、乙醛酸和二羧酸代谢、甘油磷脂代谢、氨基酸代谢和光合生物中的碳 固定等代谢通路。5 个抗氧化酶基因的 qRT-PCR 结果与 RNA-Seq 测序结果变化趋势相一致。【结论】利用转录 组测序技术获得了大量小麦抗旱相关基因,为深入研究小麦响应干旱胁迫的分子机制提供更多的基因遗传资源。     

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．     

甜荞结实性及授粉受精过程中花粉管的生长动态

【目的】探究甜荞的结实性及授粉受精过程中花粉管的生长动态,为甜荞自交不亲和性机理的研究奠定基础。【方法】以同型花和异型花甜荞品种为材料,在温室条件下利用自然和人工杂交授粉,调查结实率,并对异型花品种的自交和杂交花柱进行荧光显微观察。【结果】1)同型花品种结实率31.5%~72.7%,其为自花结实性品种;异型花品种的结实率为0~6.3%,其为自花不结实品种。2)异型花的异类型花之间杂交结实,其中以长花柱为母本杂交时的结实率高于以短花柱为母本杂交时的结实率;异型花的同类型花之间杂交时不结实或结实率很低,少量的结实发生在长花柱与长花柱类型杂交之间。3)在异型花品种中,长花柱与长花柱杂交授粉,花粉萌发,花粉管伸长,但在花柱的2/3处(时间为1~1.5h)被抑制,其识别部位尚不清楚;短花柱与短花柱杂交授粉,花粉萌发,但花粉管没有伸长,因此其识别和抑制部位均在柱头;异类型花之间杂交花粉管发育正常,并且花粉发育速度快于同类型花之间杂交。【结论】异型花甜荞自交或同类型花之间杂交,花粉管在柱头或花柱中被抑制使甜荞结实率降低,从而降低产量。同型花品种自交可育,结实率提高,培育同型花甜荞是提高产量的有效手段。     

苹果自交不亲和基因型(S基因)研究进展

 苹果是蔷薇科一个典型的配子体自交不亲和果树树种。本文详细介绍了苹果S等位基因研究现状,系统介绍了基于PCR技术的苹果S 基因型鉴定的理论基础和主要方法,列出了迄今国内外应用这些方法鉴定出的500多个苹果品种的S 基因型。本文对于苹果品种授粉树的合理配置和杂交育种亲和性亲本选择具有重要的指导意义。     

甘蓝型油菜自交不亲和系1010及其在杂种优势育种中的利用研究

本文报告了甘蓝型油莱(Brassica napus L.)自交不亲和系1010的选育经过和方法,分析和评价了该系的配合力、自交不亲和性的保持和繁殖体系等问题。     

孢子体型自交不亲和反应中信号转导的研究进展

孢子体型自交不亲和性是植物特异性地识别并拒绝自花或亲缘关系很近的花粉的一种遗传机制,该特异性受S基因座控制。在前人的研究基础上总结了孢子体型植物自交不亲和反应过程中的信号转导的研究进展。     

萝卜自交不亲和特性的荧光快速鉴定

以萝卜高代自交系为材料,利用荧光显微镜观察其花期和蕾期自花授粉的柱头与花柱,结果发现自交不亲和与自交亲和材料花粉萌发和花粉管伸长状况存在明显差异.自交不亲和材料花期授粉后柱头上出现严重的胼胝质反应,花粉很少萌发,即使萌发也不能正常生长,出现弯曲或背向生长,花粉管顶端膨大不能穿越柱头乳突细胞;自交亲和系萝卜单株花期、蕾期以及自交不亲和系单株蕾期授粉后花粉多数能够正常萌发并穿越柱头进入子房.对供试材料进行了田间自交亲和指数测定,结果与荧光显微镜测定法鉴定结果高度一致.因此利用荧光显微镜观察法可以准确快速鉴定萝卜的自交不亲和性,从而提高优良自交不亲和系选育效率.     

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。     

花椰菜自交不亲和系的选育与利用研究

温州各地从上世纪80年代以来开展花椰菜品种提纯复壮和繁种技术、品种间人工杂交和选育自交不亲和系配制杂交种等研究。温州花椰菜种子占据全国半壁江山。该文介绍了花椰菜自交不亲和系的选育及不亲和性的测定方法,花椰菜自交不亲和系繁殖和杂交优势利用技术。     

甘蓝型油菜自交不亲和系柱头和花粉粒不亲和互作的扫描电镜研究

用扫描电镜观察研究了甘蓝型油菜(Brassica napus L.)自交不亲和系柱头乳突细胞和花粉粒及其相互识别的形态以及用NaCl溶液处理后的效应。讨论了乳突细胞的结构,用NaCl溶液克服柱头自交不亲和性的理化机理以及花粉粒形态与授粉作用的关系等问题。     

2D-DIGE技术研究自交不亲和杏品种‘新世纪’花柱表达蛋白

 【目的】从蛋白质组水平探索杏树自交不亲和的分子遗传机制。【方法】采用双向差异凝胶电泳和质谱检测技术,对自交不亲和杏品种‘新世纪’在小蕾期、大蕾期、自花授粉后24 h及异花授粉(‘新世纪’ב巴旦水杏’)后24 h的花柱进行差异性蛋白质组学研究。【结果】在‘新世纪’杏的小蕾期、大蕾期、自花授粉后24 h、异花授粉24 h后的花柱中共检测到约1 500个蛋白点,其中有66个差异表达的蛋白点。自交不亲和杏柱头对自体与异体花粉感应在蛋白质组水平有差异,其中异花授粉后花柱中特异表达的蛋白点1个,异花授粉后表达丰度明显升高的蛋白点4个,表达丰度明显降低的蛋白点29个;质谱分析只有13个蛋白质点得到归属鉴定。【结论】明确‘新世纪’杏花花柱对自体与异体花粉感应在蛋白质组水平上有差异。     

甘蓝自交不亲和系柱头和花粉粒不亲 和互作的电镜扫描研究

扫描电镜观察到甘蓝(BrassicaoleraceaL.)自交不亲和系02-E1柱头上不能萌发的花粉在授粉后18小时内就会萎缩变小直至干瘪。能够萌发的花粉从一个萌发沟萌发后,另外两个萌发沟就自动萎缩,其花粉管有的扭曲不能伸入乳突细胞,仅少量花粉管能伸长进入花柱。经过5%NaCl溶液处理后的甘蓝自交不亲和系的柱头表膜乳突细胞或皱缩或破裂,花粉粒很容易萌发并长出花粉管,然后花粉管穿破乳突细胞壁而伸入花柱完成受精作用。     

基于转录组测序的木薯性别决定相关基因挖掘

[目的]明确木薯不同性型花的转录组差异,为深入研究木薯多开雌花和两性花及协调木薯性别比例提供理论参考.[方法]以木薯雄蕾、雌蕾和两性蕾为供试材料,采用Illumina HiSeqTM 4000测序平台对其进行转录组测序,通过生物信息学对转录本进行比较分析,预测和筛选出木薯性别决定相关基因.[结果]通过转录组分析获得高质量序列(Clean reads)64189053个,高质量碱基19.29 Gb.3种花蕾的GC含量均在43.00%左右、Q30均在95.00%左右.木薯雄蕾、雌蕾和两性蕾的Clean reads总数分别为42642272、42172402和43563432条,其中,参考基因组和单端的比对率均在77.00%左右、多位置比对率均小于0.80%,正、负链比对率均在39.00%左右;约有90.00%的序列定位于外显子,仅有5.00%的序列定位于内含子或基因间区.在雄蕾—雌蕾(前者是对照,后者是处理,下同)、雄蕾—两性蕾和雌蕾—两性蕾3个对比组中分别筛选到3629、2499和2492个差异表达基因(DEGs),注释到GO功能数据库中的DEGs分别为2544、1749和1807个,其中,雄蕾—雌蕾对比组的上调表达基因和下调表达基因数量均最多.以富集于生物学过程(主要为代谢过程和细胞过程)的DEGs最多,其次是分子功能(主要为结合和催化)和细胞组分(主要为细胞和细胞部分);无论是注释到GO功能数据库的DEGs,还是注释到生物学过程、细胞部分和分子功能等主要次级分类中的DEGs,均以雄蕾—雌蕾对比组最多.3个对比组中均以参与激素信号传导的DEGs最多;且又以富集于一般功能预测的DEGs最多,其次是富集于转录的DEGs,富集于复制、重组和修复及信号传导机制的DEGs也较多,但雄蕾—雌蕾对比组大部分GOG功能类别的DEGs明显多于雄蕾—两性蕾和雌蕾—两性蕾对比组,而雄蕾—两性蕾与雌蕾—两性蕾对比组间差异不明显.3个对比组的DEGs富集于50条KEGG信号通路,其中以富集于植物激素信号传导的DEGs最多,共筛选获得88个与激素信号转导相关的DEGs,其中log2FC>3的基因有26个,且大多数为生长素相关的基因.木薯雄蕾、雌蕾和两性蕾间差异表达的转录因子基因有196个,log2FC>3的转录因子基因有87个,主要为ERF、bHLH、WRKY和MYB四大类转录因子基因.[结论]木薯不同性型花存在较多的DEGs,其中与生长素及ERF、bHLH、WRKY和MYB转录因子相关的基因均与木薯性别决定密切相关,可能是木薯性别分化的关键调控基因.     

甘蓝型油菜低芥酸自交不亲和系1010－1，1010－2的选育和利用

从高芥酸自交不亲和系１０１０中系统选育出低芥酸自交不亲和系１０１Ｏ－１和１０１０－２，其配合力均高于亲本系１０１０。利用这两个系作母本同低芥酸品系或品种杂交具有较高而普遍的超亲优势率和对照优势率，优势杂交组合１０１－１×７９Ｃ－３０在两年多点试验中，在几个试点产量超过对照１５％以上，最高超过５４．８４％。     

基于SRK和SCR序列的甘蓝自交不亲和系单倍型分析

采用RT-PCR和其他分子生物学方法,以甘蓝自交不亲和系E1和F1柱头cDNA为模板扩增SRKE1和SRKF1基因,以花药cDNA为模板扩增SCRE1和SCRF1基因.经序列比对首次证明E1和F1材料分别为S28和S7单倍型.经三维结构分析,预测SCRE1上C5-C6和C7-C8之间氨基酸序列决定SCRE1的单倍型特异性,SRKE1上TNNSFYSRLKVS序列决定了SRKE1的单倍型特异性,并对两者相对作用的关键氨基酸住点进行了分析.     

甘蓝型油菜低芥酸自交不亲和系1010－1，1010－2的选育和利用

从高芥酸自交不亲和系１０１０中系统选育出低芥酸自交不亲和系１０１Ｏ－１和１０１０－２，其配合力均高于亲本系１０１０。利用这两个系作母本同低芥酸品系或品种杂交具有较高而普遍的超亲优势率和对照优势率，优势杂交组合１０１－１×７９Ｃ－３０在两年多点试验中，在几个试点产量超过对照１５％以上，最高超过５４．８４％。