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) 。     

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。     

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。     

‘鸭梨’芽变‘闫庄梨’自交亲和性分子机制初步研究

 通过‘鸭梨’（S₂₁S₃₄）及其芽变‘闫庄梨’自花授粉和相互授粉结实率和种子数调查发现,‘鸭梨’自花授粉结实率为9.1%,果实平均种子数为0,表现自交不亲和性;‘闫庄梨’自花授粉结实率为56.9%,果实平均种子数为8.64,表现自交亲和性;以‘闫庄梨’为母本,‘鸭梨’为父本,授粉结实率为39.3%,果实平均种子数为3.36,也表现亲和性,而以‘鸭梨’为母本,‘闫庄梨’为父本,授粉结实率仅为2.0%,果实平均种子数为0粒,表现不亲和性。因此,初步推断‘闫庄梨’自交亲和性可能是由于花柱突变所致。利用S₂₁和S₃₄等位基因特异性引物对‘闫庄梨’自交后代S-RNase基因型进行鉴定,结果发现S₂₁在所有后代中均有扩增条带,进一步证明‘闫庄梨’花柱S₂₁等位基因及其编码产物可能发生了突变。蛋白质印迹杂交分析结果表明,‘闫庄梨’花柱S-RNase缺失了一条带,而没有缺失的条带蛋白含量也比‘鸭梨’低。由此初步证明‘闫庄梨’的自交亲和性可能是由于花柱S-RNase的突变和表达量低所致。     

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。     

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。     

‘金坠梨’自交亲和性突变机制的初步研究

 自交不亲和性品种鸭梨的芽变品种‘金坠梨’自花授粉能结实, 但其自交亲和性突变机制至今不祥。本研究结果表明, 鸭梨自花授粉结实率仅2% , 自花花粉管在花柱中上部已经停止生长, 而金坠梨自花授粉结实率高达76% , 自花的花粉管能正常生长至花柱基部; 鸭梨花柱能够接受金坠梨花粉并受精结实, 而金坠梨花柱却与鸭梨花粉杂交不亲和; 进一步鉴定出了鸭梨和金坠梨基于S-RNase基因的S基因型, 发现两者S基因型相同, 均为S₂₁S₃₄ ; 通过克隆两品种S-RNase基因cDNA全长序列并进行比较分析发现, 该两品种的1对雌蕊S-RNase基因在核苷酸序列上完全相同, 且S-RNase基因均正常表达, 表达量没有明显差异, 从分子水平上证实了金坠梨在花柱方面和鸭梨并无差异, 可能是花粉S 基因发生突变, 导致了自交不亲和性功能的丧失, 表现出自花授粉能够结实。     

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。     

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。     

秋子梨等九个品种S基因型的鉴定

根据梨S基因高度保守区设计兼并引物,对各秋子梨品种的基因组进行S基因特异性扩增、连接、转化并测序,GenBank中比较后确定各品种的S基因型.9个供试品种的S基因型分别为:秋子梨中的'寒香'为S36Sx,'苹香'为S1S31,'南果梨'为S34S34,'金香水'为S1Si,'延边大香水'为S31S36,'寒红'为S27S34,'小香水'为S29S34,'花盖王'为S31S31S34S34,白梨中的'锦丰'为S19S34.     

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。     

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。     

雪花梨及其亲缘品种S基因型的确定

梨是典型的自交不亲和性果树,自然授粉结实率低,品质差。通过确定梨品种S基因型可寻找简便快速克服自交不亲和性,提高产量,改良品质的方法。根据梨S基因的一级结构特点,利用S基因的保守序列设计特异引物,并对雪花梨及其亲缘品种的基因组DNA进行PCR扩增。将基因组特异扩增电泳只显示一条S基因带雪花梨的特异扩增片段回收并与T载体连接,转化至大肠杆菌中。取其中1个阳性克隆进行测序,并通过生物信息学软件分析确定其核苷酸序列,推导出氨基酸序列,经网上Blast比较,确定该雪花梨S基因片段的S基因型,然后就该S基因进行酶切系统分析,有针对性地挑取另一个阳性克隆测序分析。另外,通过品种间的亲缘关系并经过酶切检测以分析雪花梨亲缘品种的S基因型,并确定各品种的S基因型分别为:雪花S4S16、冀蜜S1S16、雪青S3S16、雪峰S4S16、雪英S3S16、雪芳S4S16。     

AgNO_3对梨叶片不定梢再生过程中抗氧化酶活性的影响

为探讨AgNO3在离体培养物形态发生中的作用,以金水和金花梨组培苗为外植体,研究了不同质量浓度AgNO3对梨叶片再生不定梢过程中抗氧化酶活性的影响。结果表明,0.1mg/LAgNO3能明显提高金水叶片不定梢再生率和再生数;金花叶片不定梢再生有效促进的AgNO3为0.1～0.5mg/L。经AgNO3处理后,2品种抗氧化物酶活性与对照差异显著。在暗培养期间,叶片中过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性均有较大幅度变化,特别是经0.1mg/LAgNO3处理后,金花叶片中POD活性及金水叶片中CAT活性增幅均高于其余3个处理。叶片中O·2产生速率和H2O2含量也增加但上升幅度不及对照。在进入光培养阶段后,添加适当的AgNO3可提高叶片原有的超氧化物歧化酶(SOD)峰值,且H2O2含量和O·2产生速率随之下降,但较高含量AgNO3处理易引起H2O2含量和O·2产生速率回升。虽然品种间抗氧化物酶活性变化不完全一致,但通过比较发现0.1mg/LAgNO3对提高金花和金水叶片抗氧化物酶活性效果最佳。     

梨自交不亲和强度不同品种花柱S糖蛋白含量的差异

 提取梨( Pyrus) 自交不亲和强度不同品种花柱可溶性蛋白质, 应用等电聚焦电泳法在凝胶板上分离出S 糖蛋白, 用图像解析法进行定量。结果表明, 花柱总S 糖蛋白含量因品种而异, 自交不亲和强、弱及自交亲和的品种每1 􀀁g 花柱可溶性蛋白中含总S 糖蛋白分别为􀀂1. 3 ng 、0. 7 ~ 0. 9 ng、 0. 7 ng 。不同的S 基因所表达的S 糖蛋白量差异显著, 即使是同一S 基因所对应的S 糖蛋白量也因品种而异。