‘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。     

‘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。     

梨配子体型自交不亲和性及其分子机理

综述了梨(Pyrus)配子体型自交不亲和性机理研究的一些进展,主要包括梨自交不亲和性的表现,雌蕊自交不亲和基因(S基因)的表达特性与克隆,S基因蛋白产物(S糖蛋白)的分离、特性鉴定,S糖蛋白的晶体结构与功能,梨S基因型的确定等方面的研究成果,并提出了梨自交不亲和性研究中尚待阐明的问题。     

‘鸭梨’及其自交亲和性突变体‘金坠梨’花粉蛋白质组比较分析

【目的】分析‘鸭梨’和‘金坠梨’花粉蛋白差异,探讨‘金坠梨’花粉侧自交亲和突变的机制。【方法】以‘鸭梨’及其自交亲和性芽变‘金坠梨’花粉为材料,利用双向电泳技术(two-dimensional electrophoresis,2-DE)对二者花粉总蛋白进行分离,并对差异蛋白进行功能和质谱分析,通过qRT-PCR进行相关差异基因的表达验证。【结果】分离得到23个差异蛋白,其中14个蛋白在‘金坠梨’中上调表达,9个蛋白在‘金坠梨’下调表达;对其中差异显著的10个蛋白点质谱检测结果表明,1个为半胱氨酸甲基转移酶(cysteine S-methyltransferase,4 803),1个为存储蛋白(Storage protein,5413),4个为蛋白酶类:果糖激酶(fructokinase,5 316)、顺乌头酸水合酶(aconitate hydratase,5 811)、烯酰-ACP-还原酶(Enoyl-ACP reductase,7 303)和JPR ORF1蛋白(JPR ORF1 protein,7 506),4个为HSP家族蛋白:HSP70伴侣26(HSP70-type chaperone 26,8 633)、HSP 90.5(8 822)和2个ER结合蛋白(ER-binding protein,4 209和8 805)。这些蛋白涉及到遗传信息处理、碳水化合物代谢、能量代谢、酶和氨基酸代谢等生理过程;qRT-PCR对8个基因进行验证,发现部分基因在蛋白水平与基因表达水平有明显差异。这些差异的蛋白在不同的信号途径中参与了‘金坠梨’花粉侧自交亲和突变。【结论】明确了‘鸭梨’和‘金坠梨’花粉侧自交亲和性突变中差异表达蛋白,为进一步研究梨亚科自交不亲和性的调控机理提供理论依据。     

新疆蔷薇科扁桃类植物自交不亲和性的分子机制

蔷薇科扁桃类植物是具有重要经济、研究价值的园艺果树类植物,该类果树植物家族均为自交不亲和性,自花授粉并不能正常结实,在其生长和生产过程中都需要进行异花授粉。扁桃类果树植物的自交不亲和属于配子型自交不亲和类型,是由花粉配子体核基因决定花粉与雄蕊的不亲和反应,即当花粉中的一个S等位基因与花柱中的一个等位基因相同时即表现不亲和。不亲和反应的细胞学特征是花粉管生长在花柱中受阻。该文对植物自交不亲和性方面的分子机制在蔷薇科扁桃类果树作物上的反映研究进展进行了综述,并着重阐述了新疆分布的独特的栽培扁桃和野生扁桃自交不亲和性S-位点基因的研究进展,以期为今后更深入的研究提供了重要的基础。     

小白菜自交不亲和性相关基因的分子标记开发

以自交亲和系WS-199和自交不亲和系WS-85为亲本杂交获得的F_2分离群体为供试材料,采用BSA法结合SNP芯片技术,筛选出与自交不亲和性相关的SNP标记,并将SNP差异位点序列信息与白菜基因组序列进行比对分析,并进一步开发SSR标记,共获得了与自交不亲和性相关的SSR分子标记BrA1-2、BrA1-3和BrA1-14,为分子标记辅助自交不亲和性杂交种生产提供技术支持。     

‘鸭梨’及其自交亲和性芽变‘金坠梨’花粉转录组测序比较分析

【目的】系统研究‘鸭梨’及其花粉部分自交亲和性突变体‘金坠梨’花粉基因表达情况,筛选二者之间的差异表达基因,为进一步揭示‘金坠梨’自交亲和性突变的分子机制提供数据支持。【方法】以‘鸭梨’和‘金坠梨’花粉为材料,采用Illumina高通量测序技术进行转录组测序分析,利用生物信息学方法分析二者的差异表达基因,并利用q RTPCR验证转录组测序结果。【结果】‘鸭梨’和‘金坠梨’花粉转录组测序的干净读序(clean reads)分别为44 778 208条和44 995 100条。2个样品Reads与参考基因组的比对效率分别为66.35%和66.08%,并且唯一比对位置的数量都超过55.02%。数据分析显示,‘鸭梨’花粉样品与‘金坠梨’花粉样品显著差异表达基因的数目是136个,其中上调表达数量是76个,下调表达基因数量是60个,涉及一些自交不亲和、泛素化、抗逆境胁迫、RNA降解及转录等相关基因。q RTPCR结果表明,转录组测序数据可信度很高。挖掘转录组和q RT-PCR数据,发现了一个差异表达在40倍以上的泛素结合酶E2同源基因(基因号:103966960)。【结论】明确了‘鸭梨’和‘金坠梨’花粉部分自交亲和性突变中差异表达的基因,为进一步大量挖掘在梨属果树自交不亲和机制中发挥重要作用的基因奠定基础。     

切花非洲菊品种自交亲和性研究

本研究采用13个市场上流行品种及自育品种为供试材料,采用同一品种不同的姊妹株间杂交。研究结果表明:不同品种间或同一品种不同单株间的自交亲和力差异较大,‘红帽子’的结籽率和平均结籽数最高,分别为100%和19.6粒,‘阳光露’未发现自交结籽现象;随着花朵重瓣程度的上升,自交的结籽数均有下降的趋势,单瓣的平均结籽数为11.2,半重瓣为3.5,重瓣为0.9。研究结果将为选育非洲菊自交系提供参考。     

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。     

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。     

鸭梨芽变优系主要器官性状研究

采用田间观察和室内分析相结合的方法,对2个鸭梨芽变优系(巨鸭梨、光鸭梨)的生物学及遗传学性状进行研究,为培育鸭梨新品种奠定基础。结果表明:巨鸭梨:果实巨大,花朵较大,花瓣数目多,花粉粒较长;叶片和栅栏组织均较厚,叶片叶绿素含量和净光合速率都较高,属于鸭梨特大果新品系。光鸭梨:果面洁净(果点稀而大,果面锈斑面积小),果肉质地细腻而酥脆,酸味较浓;枝条皮孔和叶片气孔密度均较小;果实成熟期比普通鸭梨晚约7 d。属于外观品质和内在品质俱佳的鸭梨优质新品系。与普通鸭梨相比,巨鸭梨雄蕊多出1条Rf 0.206酶带,而少了1条Rf 0.556酶带;光鸭梨未展叶雏梢多出了2条酶带(Rf 0.079和Rf 0.127),Ф1 cm的幼果多出1条活性较强的Rf 0.560酶带,Ф2 cm的幼果少了1条Rf 0.860酶带。巨鸭梨和光鸭梨既有与普通鸭梨共同的遗传基础,又有一定的遗传差异,是鸭梨新的变异类型。     

早熟梨"新梨7号"不同枝条叶片叶绿素含量的变化

作者研究了早熟梨“新梨7号”在南疆立地条件下不同枝条叶片叶绿素a b含量及a/b值的季节变化。结果表明：无果短枝叶叶绿素a b含量最高，其次为有果短枝叶，营养枝中部叶最低；三类枝叶绿素a b含量年周期变化规律基本一致，为一单峰曲线。有果短枝、无果短枝高峰期出现在7月中旬，而营养枝出现在6月中旬。各类枝叶片9月中旬后开始衰老。有果短枝和无果短枝叶绿素a/b值变化呈高－低－高变化，营养枝叶序叶片叶绿素a/b值变化比较平稳，下部叶片的叶绿素a b含量比上部叶片略高。     

Transcriptome profiling reveals differentially expressed genes associated with wizened flower bud formation in Chinese pear (Pyrus bretschneideri Rehd.)

Flower buds are very important for pear yield; non-germinated flower buds become wizened and drop from the branch, reducing pear production. However, little research has focused on the study of wizened flower bud (WB) formation in spring. In order to elucidate the mechanism of WB formation in pear, physiological indices relating to plant hormones and antioxidases were measured. We found that activities of peroxidase (POD) and superoxide dismutase (SOD) were higher and lower, respectively, in WBs than in normal flower buds (NBs). The contents of indole acetic acid (IAA), gibberellin (GA), and cytokinin (CTK) were lower in WBs, while the level of addition of abscisic acid (ABA) was higher in WBs than in NBs. Differentially expressed genes (DEGs) were surveyed between WBs and NBs. In total, 23 DEGs relating to POD and SOD were detected from GO (Gene Ontology) enrichment, and 29 DEGs associated with plant hormone biosynthesis were found from the KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) pathway. Notably, the expression patterns of these 52 genes were consistent with variations of antioxidase activities or hormone contents. Because POD and SOD are stress-response enzymes, the differences in POD and SOD activities between NBs and WBs indicated that WB formation in pear could result from ambient environmental stresses that influence expression levels of hormone biosynthesis genes.     

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。     

病害对3个砂梨品种早期落叶的影响

由于一些侵染性病害的影响,浙江省主要梨产区出现早期落叶严重的现象,严重影响了砂梨产业的发展。通过对浙江省杭州市商业梨园主栽品种的田间调查发现,不同品种对病菌的抵抗能力不同。圆黄为黑斑病的易感品种,但对炭疽病的抗性较强;黄花和翠冠较抗黑斑病,但黄花炭疽病的发病率较高;3个品种的锈病发病率没有显著差异。病菌侵染和落叶时间的相关性分析表明,病菌侵染后翠冠和圆黄落叶较黄花早;受黑斑病菌侵染的叶片最易脱落,而梨炭疽病菌和梨锈病菌不易引起落叶,仅在后期形成穿孔。总体上圆黄早期落叶现象最为严重。受梨黑斑病菌侵染后,叶片诱导POD活性的增加来抵御病原菌的侵染。