8个中国梨品种S基因型的分子鉴定

为鉴定8个中国梨品种的S基因型,使用梨自交不亲和基因(S-RNase)特异引物"FTQQYQ"和"anti-ⅡWP-NV",对8个梨品种的基因组DNA进行特异扩增,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分析和经同源性搜索分析后,确定了各品种的S基因型。结果分别是:兰州花长把为S19S22,青面为S1S18,黄面为S1S12,早蜜为S19S29,大面黄为S1S19,无子黄为S28S16,大青皮为S34S19及金锤子为S16S19。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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) 。     

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...     

20个苹果品种的S基因型鉴定

以‘富士’、‘华瑞’、‘华硕’和‘华星’等20个苹果品种为材料,利用S等位基因高度保守氨基酸序列FTQQYQ和anti-1/MIWPNV设计的S基因通用引物,以及S等位基因多态性序列设计的19对特异引物,PCR扩增、测序以鉴定20个品种的S基因型;并用‘华瑞’和‘华硕’分别与‘美八’、‘锦秀红’、‘华冠’和‘富士’进行授粉试验验证S基因型的准确性。PCR结果表明:通用引物扩增S等位基因时,仅‘富士’、‘华瑞’、‘华硕’、‘华星’、‘美八’和‘红脆宝’6个品种有效地扩增出2条特异的S等位基因条带,其S基因型有S1S_9、S_9S_(24)、S_5S_9和S_5S_(24)等4种;19对特异引物扩增S等位基因时,‘华帅’等14个品种扩增得到2条特异性条带,S基因型有S_(10)S_(19)、s_2s_3、s_2S_5、s_3S_(10)、s_2S_9、S_5S_(24)、S_9S_(10)、s_3S_(10)和S_5S_9等9种。因此,20个苹果品种的S基因型分别为:‘富士’S1S_9,‘华瑞’和‘华硕’S_9S_(24),‘华星’、‘美八’和‘红珍珠’S_5S_9,‘红脆宝’、‘华玉’和‘99-1-29’S_5S_(24),‘华帅’S_(10)S_(19),‘金玉’s_2s_3,‘早红’、‘华美’和‘嘎拉’s_2S_5,‘Seokwang’s_3S_(10),‘锦秀红’、‘蜜玉’和‘华冠’s_2S_9,‘绿佳’S_9S_(10),‘信浓红’s_3S_(10)。2015和2016年‘华瑞’与‘华硕’的正反交组合坐果率较低(低于15.52%);而‘华瑞’和‘华硕’分别与‘美八’、‘锦秀红’和‘华冠’、‘富士’品种的正反交组合坐果率较高(高于46.30%)。因此,本试验中相同S基因型的授粉组合其坐果率较低,不同S基因型的授粉组合其坐果率较高,授粉试验支持S基因型鉴定结果。     

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。     

4个枇杷品种S基因型鉴定及新基因S_(31)-RNase序列分析

【目的】鉴定‘黄密’、‘贵妃’、‘早红’和‘软条白沙’4个枇杷品种的S基因型,为其生产栽培合理选择授粉树及杂交育种亲本选择提供科学依据。【方法】以苹果S基因高度保守区设计兼并引物对4个品种的基因组DNA进行PCR扩增,片段回收、克隆及测序,分别采用Blast软件和Bioedit软件进行同源性检索和结构分析。【结果】从参试的4个品种中共分离了4个S等位基因,分别为S2、S5、S6和S31,其中S31-RNase为新分离的枇杷S-RNase基因,Gen Bank登录号为:KC131133。所克隆获得的4个枇杷S-RNase基因均克隆到4个保守区(C2、C3、RC4和C5)和1个高变区(HV),具有与苹果S基因相同的氨基酸序列结构。【结论】确定了参试4个枇杷品种S基因型分别为:‘贵妃’S2-S6、‘黄密’S2-S5、‘早红’S5-S6、‘软条白沙’S6-S31。     

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)。     

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。     

新高系梨10个品种S基因型的鉴定

以亲缘关系极近的新高系梨10个品种及被视为‘新高’亲本的‘天之川’和‘今村秋’梨等为试验材料,对其基因组DNA进行了PCR-RFLP检测、DNA序列测定及生物信息学分析。结果表明：新高系梨10个品种即‘新高’、‘黄金’、‘水晶’、‘早生黄金’、‘早蜜新高’、‘天皇’、‘金秋’、‘晚大新高’、‘农家新高’和‘鲜黄’的S基因型分别为S₃S₉、S₃S₄、S₃S₉、S₃S₄、S₃S₉、S₃S₉、S₃S₉、S₃S₉、S₃S₉和S₃S₅;‘天之川’、‘今村秋’的S基因型分别为S₁S₉和S₁S₆,通过基因型判定‘今村秋’非‘新高’梨的父本。     

秋子梨野生种和部分栽培品种交配亲和性研究

以秋子梨(Pyrus ussuriensis Maxim.)为试材,进行了花粉育性和交配亲和性研究。结果表明,参试的32份资源中有53%为雄性不育类型,可育品种间的花粉生活力存在明显差异,人工催花的花粉生活力低于自然开花,但对授粉结实无显著影响。南果梨、苹香梨、寒香梨等大部分栽培品种及山梨5个株系(野生秋子梨)都表现为自交不亲和。红花盖梨花期自交能够结实,但所结果实的种子不正常,为假亲和。龙香梨有一定自交结实力,花期人工自交花序坐果率达23.3%。部分具有自交不亲和性的梨品种蕾期自交授粉可提高结实率,但盛花后期授粉无显著影响。梨子代品种与亲代间互交,大部分组合表现亲和。南果梨×寒红梨组合交配亲和,但反交不亲和。梨同一类型不同品种间杂交结实正常,但亲本与其芽变品种间交配不亲和。     

梨自交不亲和基因cDNA芯片制备及对部分砂梨品种S基因型的鉴定

利用东方梨中已鉴定的52个S等位基因HV区cDNA序列作为靶基因序列设计探针,制备梨S基因cDNA检测芯片,每张芯片上含有240个位点55个cDNA探针,包含所有序列完善的S基因HV区特异的cDNA序列。以被检测品种雌蕊cDNA为模板,采用Cy3荧光修饰引物经S基因特异PCR扩增标记被检测品种的cDNA序列,并与芯片杂交以检测不同品种的S基因型。结果表明：利用cDNA检测芯片与‘丽江黄酸梨’、‘秀玉’、‘弥渡玉梨’、‘白面梨’和‘德胜香’等已知S基因型品种杂交,杂交结果显示与S基因寡核苷酸芯片检测信号一致,与各品种已知S基因型相符合。利用cDNA芯片和进一步完善的S基因寡核苷酸芯片并行检测鉴定了‘文山红梨’等24个未知S基因型的砂梨品种,获得各品种的S基因型。梨S基因cDNA芯片的构建进一步完善了梨S基因检测平台。     

‘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。