‘小白杏’自交不亲和SFB基因RNAi表达载体的构建

【目的】应用RNA干扰(RNAi)技术在分子水平调控杏自交不亲和性状,为培育自交亲和杏品种奠定基础。【方法】基于南疆自交不亲和杏品种‘小白杏’(Prunus armeniaca‘Xiaobaixing’)花粉决定子SFB(S-haplotype-specific Fbox protein)基因3’端c DNA全长序列,选取SFB基因变异区上游距起始密码子61 bp处、大小为29 bp的片段作为干扰序列,棉花基因组DNA 242 bp的序列作为间隔片段,利用融合PCR(Fusion PCR)构建SFB基因发卡结构(intron-containing hairpin RNA,ihp RNA),再酶切连接到植物表达载体p CAMBIA-35S-MCS-NOS-NPTII上,构建SFB基因RNAi表达载体;用冻融转化法将重组质粒转化至农杆菌菌株(Agrobacterium tumefaciens)LBA4404中。【结果】测序结果表明臂长29 bp、茎环242 bp的SFB基因ihp RNA结构融合成功,双酶切检验和PCR验证结果表明,该结构正确地插入p CAMBIA-35S-MCS-NOS-NPTII的启动子和终止子之间,说明SFB基因的RNAi表达载体p CAMBIA-RNAi-SFB构建成功;PCR验证和测序结果也表明重组质粒已经成功转入农杆菌LBA4404中。【结论】研究结果表明,应用融合PCR结合酶切连接的方法构建SFB基因的RNAi表达载体是可行的,为RNAi技术在果树自交不亲和性状改良上的应用创造了条件。     

新疆杏品种SFB基因的克隆及实时定量表达

以新疆杏27个品种花粉为材料,进行转录水平SFB基因的克隆与测序;选取冬杏、苏陆克、库尔勒托拥3个杏品种,对其进行花粉离体培养,分析SFB基因在不同时期的表达特性。结果表明,在27个品种中扩增出4种大小不同的条带,引物组合1在26个品种中扩增出条带,其中品种贝新纳尔,赛买提的片段大小为447 bp;大优佳的片段大小为446 bp,其余品种的大小为434 bp。引物组合2在品种托乎提中扩增出大小为660 bp大小的条带。序列比对显示27个品种的SFB基因为20种基因序列,与其他物种SFB基因序列比对显示20种基因序列均为新SFB基因序列,在GenBank上的登录号为:HQ148064-HQ148083;SFB基因在3个杏品种花粉离体培养不同培养时期均有表达,其表达丰度的变化趋势一致,呈先增后减的趋势,均在培养24 h时表达丰度最高,但是每个品种的表达峰值不同。     

中国杏自交不亲和花粉特异SFB基因的鉴定与序列分析

利用花粉SFB基因的同源扩增结合内切酶酶切的方法,在9个中国杏品种中首次克隆了6个花粉SFB基因,对应花柱S-RNase基因序号将其分别命名为Par-SFB8、Par-SFB9、Par-SFB11、Par-SFB17、Par-SFB23和Par-SFB26,在GenBank上的登录号分别为EU652883、EU935588、EU652884、EU652885、EU652886和EU652887。序列分析表明杏的花粉SFB基因具有蔷薇科李属植物SFB基因的典型结构特征;其内含子位于5′端非翻译区,长度90 ~ 108 bp,核苷酸序列的同源性为63.9% ~ 93.3%。氨基酸序列的同源性比较表明,杏花粉SFB基因的种内同源性为73.7% ~ 85.3%;与李属其他植物花粉SFB基因的种间同源性为75.2% ~ 97.7%。利用特异PCR扩增进一步确定了杏的S9、S11、S17和S26单元型花柱S-RNase与花粉SFB基因间距离,表明花柱S-RNase与花粉SFB基因紧密连锁;同时组织特异性表达分析确定SFB基因在花粉组织中特异表达。以上结果说明获得的SFB基因为杏的花粉候选S基因。     

杏的自交不亲和机制研究进展

被子植物的自交不亲和有孢子体型不亲和与配子体型不亲和两种类型,杏的自交不亲和属于配子体型不亲和。从生物学、细胞学和分子学角度综述杏的自交不亲和机制,对比分析研究自交亲和品种和自交不亲和品种不同的受精过程及杏的开花生物学和授粉生物学特性,为生产上花期管理、合理选配授粉树提供依据,为杏种质资源、遗传育种及生物技术等方面研究提供参考。     

果树自交不亲和SFB与S-RNase作用分子机制研究进展

综述了蔷薇科果树自交不亲和性分子机制的相关研究进展,对果树自交不亲和关键基因SFB与S-RNase的生物合成与表达,序列结构特点及对应功能、作用机理及其在花柱传输组织中的相互作用等方面进行了总结,并在此基础上提出了改进修正抑制子假说的相互作用机理,以期为开展果树自交不亲和分子机制的深入研究提供基础资料。     

扁桃SFB基因的克隆及其生物信息学分析

以新疆扁桃栽培品种麻壳的花药为材料,利用RT-PCR和RACE技术,克隆到了一个全长为1131bp的SFB基因(Genbank登录号为:EU909685),命名为AcSFB10。该基因编码376个氨基酸,在N末端含有一个大约50个氨基酸组成的F-box基序。经生物信息学分析,推测AcSFB10蛋白的分子式为C2000H3033N517O558S23,相对分子质量为43985.5,等电点为6.02,二级结构以α螺旋为主;理论推导半衰期大约为30h,不稳定参数为53.21,属于不稳定蛋白;并且推测此蛋白为亲水性、非分泌型蛋白,在基质内起裂合酶的作用,特异性的识别底物,正好吻合了F-box蛋白的作用。     

20个中国李品种自交不亲和S-RNase基因型的鉴定

利用蔷薇科S-RNase通用引物Pru-C2/PruCE-R以及12对特异性引物,对贵州省栽培的20个中国李(Prunus salicina Lindl.)品种叶片DNA进行PCR扩增,鉴定其S基因型。结果表明：采用S-RNase通用引物,仅11个李品种扩增出2个条带;采用12对S-RNase特异性引物,既扩增出与通用引物一样的结果,又鉴定出2个品种的S基因型。共鉴定了13个中国李品种完整的S基因型：红心李S_hS₁₀,姜黄李S₁₀S₂₀,南方李S_iS₉,柰李S_hS_f,槜李S_hS₇,幸运S_bS_c,芙蓉李S_bS_i,大红袍S_dS₂₀,前卫红S_eS_h,玫瑰皇后、澳得罗达、黑宝石和秋姬李S_b     

杏(Prunus armeniaca)自交不亲和强度及其授粉受精相关特性

为了解杏自交不亲和性强度与授粉受精相关特性的关系,以自交亲和(Self-compatibility:SC)品种凯特(Prunus armeniaca L．cv．Katy)和自交不亲和(Self-incompatibility:SI)品种新世纪(P.armeniaca L.cv．Xinshiji)及凯特×新世纪杂种群体为试材,荧光显微镜观察自交亲和与自交不亲和杏花粉管生长动态。结果表明,授粉后初期,自交亲和性与自交不亲和性的杏花粉都能正常萌发、生长,但是在花粉管生长延伸到花柱1／2以后,自交亲和性的花粉管能顺利进入子房,而自交不亲和性的花粉管多数顶端膨大呈球形,停止向下生长,只有极个别能正常生长到达子房;杂种后代的可溶性蛋白含量和RNA酶比活力,与亲本相比无明显的趋中变异表现,而且在自交亲和与自交不亲和杏之间无显著性差异。     

2个中亚杏S-RNase基因全长的克隆与序列分析

【目的】克隆中亚杏(Prunus armeniaca)品种自交不亲和花柱S-RNase基因全长序列,为分子手段调控杏自交不亲和性状奠定基础。【方法】以新疆栽培杏品种‘索格佳娜丽’和‘赛买提’为试材,利用RT-PCR克隆2个品种的花柱SRNase基因c DNA片段,RACE技术进行c DNA全长克隆,采用BLAST进行序列比对,Protparam软件分析2个基因的编码蛋白特性,MEGA 5.0构建进化树。【结果】从‘索格佳娜丽’中克隆了S_(52)-RNase(KF951503)基因,从‘赛买提’中克隆了一个新的S_(53)-RNase(KF975455)基因DNA和c DNA全长序列。S_(52)-RNase的DNA全长2 200 bp,c DNA全长765 bp,ORF(开放阅读框)长681 bp,编码226个氨基酸;S_(53)-RNase的DNA全长1 664 bp,c DNA全长907 bp,ORF长732 bp,编码242个氨基酸。BLASTP比对显示:这2个基因都具有保守的RNase-T2基因结构,属于RNase-T2家族。预测相对分子质量分别为26.5 ku和27.5 ku,等电点为9.36和9.03,都属于亲水性蛋白。进化分析表明,S_(52)与李(Prunus salicina,S_7)、S_(53)与大岛樱(Prunus speciosa,S_(13))亲缘关系最近,S_(52)和S_(53)处在2个不同的分支上,表现出较高的序列多态性,表明2个基因亲缘关系较远。【结论】获得了2个中亚杏品种自交不亲和花柱S-RNase基因全长序列。     

中国原产果梅自交亲和变异品种花粉决定基因SFB的插入突变

 果梅是配子体自交不亲和树种,但在长期进化过程中也出现了自交亲和品种。以果梅典型的自交不亲和品种‘南高’和自交亲和品种‘甲州小梅’为对照,采用田间自交授粉试验对原产于中国的‘四川白梅’和‘长农17’两个果梅品种进行了自交亲和性鉴定,结果表明：其自花授粉坐果率分别为30.73%和16.27%,属于自交亲和品种。进一步通过AS-PCR分析发现花粉SFB基因存在一段插入序列,造成了分子水平的基因突变。推测该基因的突变使‘四川白梅’和‘长农17’SFB功能发生改变,从而自交亲和。     

南疆栽培杏风味物质组成及其遗传多样性

采用气—质联用(GC - MS) 及毛细管电泳(CE) 技术对30个南疆栽培杏品种风味物质组分及其遗传多样性进行了研究, 并与4个华北栽培杏品种进行了比较。结果表明, ①在参试的30个南疆杏品种果实中共鉴定出包括酯类、醇类、醛类、酮类及杂环类等9类213种成分, 各品种挥发性化合物成分种类数、各类挥发性化合物种类数及其含量以及主要挥发性化合物分离比率与含量等存在广泛的遗传变异;②南疆杏醇类和杂环类化合物含量明显高于华北杏, 但酯类化合物含量明显低于华北杏; ③参试南疆杏果糖、葡萄糖与蔗糖以及苹果酸与柠檬酸含量的变异系数均在29%以上, 变异幅度广; ④南疆杏总糖含量(146.58 mg·g- 1 ) 是华北杏品种(65.73 mg·g- 1 ) 的2.23倍, 果糖平均含量(32.36 mg·g- 1 ) 是华北杏品种(4.12 mg·g- 1 ) 的7.85倍; 南疆杏属于苹果酸/柠檬酸优势型。     

甜樱桃‘拉宾斯’自交亲和性与SFB4′基因的关系研究

甜樱桃品种‘拉宾斯’与‘雷尼’均为S1S4基因型。调查其自花结实率,‘拉宾斯’为31.3%,表现自交亲和;‘雷尼’为0,表现为自交不亲和。将‘拉宾斯’与‘雷尼’相互授粉,‘拉宾斯’为父本时表现亲和,反之不亲和,推断‘拉宾斯’的自交亲和性由花粉侧突变导致;调查花粉萌发率,‘拉宾斯’为58.08%,‘雷尼’为57.82%。鉴定‘拉宾斯’自交后代及其与‘雷尼’杂交后代的S-RNase的基因型,发现所有后代中均出现S4基因型,部分后代中出现S1基因型,证明‘拉宾斯’花粉育性是正常的,其亲和性可能是由S4基因座上花粉侧的基因突变导致。测序发现‘拉宾斯’花粉SFB4′在911 bp处有4个碱基缺失。分析‘拉宾斯’花粉SFB4′与花柱S4-RNase的连锁性,发现两者连锁率为100%。以‘拉宾斯’为父本的带有SFB4′的杂交后代的自花结实率为23.3%~61.4%,表现自交亲和,说明来源于‘拉宾斯’的SFB4′基因与自交亲和性有关。RT-PCR及测序显示‘雷尼’SFB4与‘拉宾斯’SFB4′均能正常转录,但4个碱基缺失导致其C端翻译提前终止,原核表达SFB4和SFB4′蛋白发现SFB4略大于SFB4′,推测是由于SFB4′的翻译提前终止导致的。以上结果表明:‘拉宾斯’的自交亲和性可能是由花粉侧SFB4′C端的氨基酸缺失导致,该缺失可能使其丧失了与S-RNase的识别能力。     

南疆栽培杏品种杏仁油脂肪酸组成及其遗传多样性

 采用气—质联用（GC–MS）技术对30个南疆栽培杏品种杏仁油脂肪酸组分及其遗传多样性进行了研究,并与4个华北栽培杏品种进行了比较。在参试的30个南疆杏品种杏仁油中共鉴定出包括油酸、亚油酸、棕榈油酸、棕榈酸和硬脂酸等15种脂肪酸成分,其中不饱和脂肪酸占脂肪酸总含量的83.26% ~ 88.81%,各品种均以油酸含量最高,亚油酸次之,棕榈酸第三,存在“高油酸、高亚油酸、低棕榈酸”的优异种质;南疆杏与华北杏杏仁油脂肪酸组成较为接近,均以不饱和脂肪酸为主,脂肪酸组分的含量在各品种间亦存在差异,变异系数分别为6.37% ~ 49.38%和3.44% ~ 79.57%,存在一定程度上的遗传多样性,但油酸及亚油酸等主要脂肪酸组分的变异幅度不大,变异系数均在10%以下。     

不同苹果品种花粉生理活性物质对自交不亲和的影响

以自花结实的苹果品种‘早红香’和异花结实的苹果品种‘斗南’、‘富士’、‘金冠’花粉为试验材料,对其花粉SOD、POD、CAT活性、MDAI、AA氧化酶、R-Nase、蛋白质含量及4种内源激素含量进行了研究。结果表明:自交亲和苹果品种‘早红香’花粉POD活性、MDA含量I、AA氧化酶活性及R-Nase活性均极显著高于3个自交不亲和品种,自交亲和苹果品种‘早红香’花粉蛋白质含量和GA3含量最高,分别为2 663.541μg/g和177 743.734μg/g。     

甜樱桃SFB4与SFB4’基因的鉴别

 本研究以最近发现的李属花粉决定子候选基因“S 单元型特异F-box蛋白基因(SFB ) ”为基础, 根据甜樱桃SFB 4基因设计引物, 从自交不亲和‘雷尼’和‘佳红’以及自交亲和的‘斯坦拉’总DNA中分别扩增出SFB 4和SFB 4’基因的部分序列。经测序结果发现: SFB 4’基因比SFB 4基因缺失了4个碱基TAAA。根据这个缺失差异, 设计了一对引物BFP200和BFP201, 这对引物只能扩增SFB 4’基因,而不能扩增SFB 4基因, 从而利用SFB 基因区分开了甜樱桃自交不亲和的S4和自交亲和的S4’单元型。     

利用沙冬青抗寒基因AmEBP1 转化杏的研究

 利用花粉管导入法,将沙冬青抗寒基因AmEBP1 转化到‘大果’杏幼胚中,在改良WPM 培 养基上经卡那霉素筛选,PCR、Southern 检测,结果得到5 个转基因阳性株系;组培苗抗寒试验结果表明, 相同低温（–4 和–8 ℃）条件下,转基因植株均比对照表现出较高的成活率;随着处理温度的降低,转 基因株系REC 与MDA 含量始终低于对照植株;转基因植株的低温半致死温度（LT50）比未转基因对照 低2.13 ℃。试验结果表明导入的AmEBP1 基因提高了‘大果’杏的抗寒性。