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。     

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) 。     

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。     

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。     

凯特×新世纪杂交后代遗传特性研究初报

以4~5年生的凯特×新世纪等杂交组合的杂种后代群体为试材,对杏自交亲和性、有效花比率及果实大小等性状进行了研究,结果表明,①杏的雌蕊败育及单果重均是受微效多基因控制的数量性状,杂种后代广泛分离;②如果按自交坐果率≥6%为自交亲和这个标准,参试的52个杂种株系自交亲和(SC)与自交不亲和(SI)比列为28∶24,经X2检验符合一对基因完全显性的1∶1分离比例,据此认为凯特杏的S基因为杂合基因型,SC对SI为显性。但自交坐果率的变异幅度为0~58.8%,表现为数量性状变异的特点。     

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。     

羽衣甘蓝花粉SCR13-b基因的分离及其功能分析

 以羽衣甘蓝(Brassica oleracea var. acephala) S_13-bS_13-b自交不亲和系为试验材料, 分离了控制花粉自交不亲和基因———S_13-b单倍型富含半胱氨酸基因(SCR_13-b) , GenBank收录号为EF577028。SCR_13-b cDNA序列含有237 bp的开放读码框(ORF) , 编码一个含78个氨基酸的蛋白。SCR_13-b gDNA含有一个758 bp的内含子, 内含子5′供体位点和3′受体位点边界序列符合GU2AG规则; DNA blot分析表明SCR_13-b在基因组中只有单一拷贝; 授粉生物活性分析试验显示原核表达SCR132b融合蛋白能够启动SI反应, 抑制杂交亲和花粉的萌发和生长。     

‘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。     

‘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。     

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。     

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。     

杏杂种一代群体产量形成因素的研究

 以5～6年生的‘凯特’ ב新世纪’F₁ 代群体52个株系为试材, 对株系的自交坐果率、有效花比率、平均单果质量及单株坐果数等性状的变异及其与单株产量的相关性进行了研究, 结果表明, ①杏自交坐果率、有效花比率、平均单果质量、单株坐果数及单株产量等性状在F₁ 代广泛变异, 其中单株坐果数及自交坐果率的变异系数最大, 分别为102.0%和99.5% , 说明这两个性状的选择潜力较大; ②单株坐果数、自交坐果率及有效花比率均与单株产量极显著正相关, 相关系数( r) 分别为0.945、0.541和0.439, 且自交坐果率、有效花比率与单株坐果数的相关性亦达到极显著水平, 说明自交坐果率及有效花比率均是株系产量形成的主要因素; ③平均单果质量与单株产量的相关系数虽然为负值( r = - 0.176) , 但相关性不显著, 出现这种结果主要是由于在多因素相关分析系统中, 其他因素相互影响造成的。因此, 在本试验体系中, 果实大小不是产量形成的主要因素; ④依据上述相关性的研究结果, 初步提出并讨论了丰产选择与品质选择的“二次选择法”。     

3个设施或露地栽培常用杏品种光合特性的研究

 ‘凯特’杏是目前山东果树设施栽培的主要品种, 一些地方也用‘金太阳’杏和‘大果’杏等品种进行设施栽培。通过测定露地栽培6年生凯特、金太阳和大果杏的光合特性, 对其进行了评价比较。结果显示: 凯特、金太阳和大果杏的光补偿点分别是42、39 和46 μmol·m ^-2 · s^-1 , 光饱和点分别是1 050、1 452和965μmol·m ^{- 2} ·s^{- 1} , 3个品种的CO₂ 补偿点和饱合点分别是60.3、87.5和66.7μmol·m ^{- 2} ·s^{- 1} , 682、856和973μmol·m ^{- 2} ·s^{- 1}。温室中的光照能够达到凯特、大果杏的光饱和点, 在光饱和点时凯特的光合速率约是大果杏的2倍, 大果杏的光合需要更高的CO₂。普通温室的光照几乎不能达到金太阳的光饱和点, 尽管金太阳的光合速率在更高的光照条件下更高。由此可见凯特更适于温室栽培, 而金太阳则需要光照条件更好的温室。     

杏品种授粉生物学研究

以红丰、新世纪等11个杏品种及特新一号等4个新品系为试材,对自交与杂交亲和性、花粉管形态及花粉、花柱氨基酸组分进行了研究,旨在为杏生产和进一步研究提供科学依据。结果表明:(1)按照白花授粉坐果率≥6％为自交亲和这个标准,红丰、新世纪等10个品种为自交不亲和品种(SI),而特新一号等4个新品系是自交亲和的(SC);(2)选自同一杂交组合不同姊妹系的红丰与新世纪杏品种相互授粉坐果率仅为0~0.73％,属于杂交不亲和;(3)不同品种间相互授粉的坐果率差异很大,据此筛选出特早红、红玉杏及凯特等品种是红丰杏适宜的授粉品种;而新世纪用骆驼黄及金太阳等品种授粉的坐果率最高;(4)自交不亲和组合在授粉后72 h花粉管到达花柱3／4处,末端膨大,停止生长,而自交亲和组合的花粉管可以继续生长,并在授粉后96 h进入子房;(5)自交不亲和品种(系)与自交亲和品种(系)花粉的17种氨基酸含量并无显著差异,而花柱氨基酸的组分与花粉氨基酸组分有所不同,其中自交不亲和品种(系)酪氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸和精氨酸含量明显高于自交亲和品种(系),差异显著或极显著。     

'寒富'苹果自花结实性分析及S基因型鉴定

 本研究以苹果‘寒富’品种及其亲本为试材,研究其自交亲和性并鉴定其S基因型。田间授粉试验结果显示,‘寒富’品种表现为自花结实,其母本‘东光’品种亦自花结实;而父本‘富士’品种自花授粉结实率极低,初步推断‘寒富’品种的自花结实性可能遗传自其母本‘东光’。利用PCR技术鉴定'寒富'品种S基因型为S1S9。由于‘东光’品种存在同名异物问题,本研究除日本‘东光’品种外,对辽宁省果树研究所、吉林省果树研究所、沈阳农业大学等单位保存的中国'东光'品种的S基因型进行了鉴定,发现除辽宁省果树研究所保存的'东光'品种S基因型为S2S19,与‘寒富’品种无亲缘关系外,其它两个单位保存的'东光'品种中均存在S9基因型,可能为'寒富'杂交育种时的原始母本。     

‘凯特’与‘新世纪’杏杂种后代风味物质遗传的初步研究

 利用气—质联用(GC-MS) 及毛细管电泳技术, 对‘凯特’杏与‘新世纪’杏及其F1 代65个株系的香味成分及糖酸组分的遗传特性进行了研究。结果表明, 所分析的49种香味成分中, 有37种为双亲所共有, 12种双亲之一具有。在37种双亲共有成分中, 有20种在杂交后代中未出现分离, 呈连续性变异,具有典型的数量性状遗传特征, 其中有9种为果实的特征香气成分, ( E) - 2 - 己烯醛、γ - 癸内酯、己醛及γ- 十二内酯等特征香气成分, 其子代平均值明显高于亲中值, 说明其遗传不仅存在加性效应, 还存在一定程度的非加性效应; 有17种在杂交后代中出现1∶1、1∶3、1∶7或1∶15分离, 可能是受一对或几对基因控制的质量性状遗传, 其中有8种为特征香气成分。糖酸总量及各组分在后代中虽然均表现为连续性变异, 但各组分的基因效应存在较大差异, 其中苹果酸、总酸、总糖及蔗糖的子代平均值都低于亲中值, 其遗传主要表现为基因的加性效应; 柠檬酸、果糖和葡萄糖的子代平均值高于亲中值, 其遗传不仅存在加性效应, 还存在一定程度的非加性效应, 通过杂交选育高柠檬酸、果糖及葡萄糖含量的株系或品种具有很大优势。     

杏制汁适应性评价指标的探讨

以凯特×新世纪、巴旦×凯特杂交组合的F1代群体111个株系及凯特、金太阳、山农凯新1号、山农凯新2号等9个杏品种果实为试材,探讨了制汁用杏相关性状的分布特点及其评价标准。结果表明:(1)同一杏品种(株系)单果质量不同,出汁率亦有较大差异;(2)在本试验测定的性状中,单果质量和维生素C含量的分布频率接近正态分布,出汁率的分布频率呈偏态分布,而可溶性固形物含量的分布频率呈离散分布;(3)根据各个制汁相关性状的分布特点,初步提出了制汁用杏的评价标准,其中一级标准为单果质量≥50g、出汁率≥64.5%、可溶性固形物≥12%、单宁含量<0.91mg/g、维生素C含量≥0.09mg/g、糖酸比为3.33～3.98且可溶性糖含量为7.09%～7.88%,特级标准为:单果质量≥70g、出汁率≥67%、可溶性固形物≥15%、单宁含量<0.91mg/g、维生素C含量≥0.12mg/g、糖酸比为4.15～4.80且可溶性糖含量为8.12%～11.11%。     

‘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。