‘无籽’瓯柑小孢子母细胞减数分裂特性基因RAD51和MS1的表达差异分析

‘无籽’瓯柑Citrus suavissima ‘Seedless’是野生型瓯柑Citrus suavissima的芽变,其花粉完全败育,败育起始于小孢子母细胞减数分裂形成四分体时期。研究‘无籽’瓯柑小孢子母细胞减数分裂异常的分子机制,有利于深入认识果树芽变的发生机制。随机选择“无籽”瓯柑和瓯柑各3株,根据花蕾直径采集花粉母细胞时期（Ⅰ）,四分体时期（Ⅱ）,单核花粉粒时期（Ⅲ）,双核花粉粒时期（Ⅳ）及花粉粒成熟期（Ⅴ）共5个时期的花蕾并分离花药,利用实时荧光定量聚合酶链式反应（qRT-PCR）分析减数分裂特性基因RAD51和MS1的相对表达量,3次重复。通过SPSS 16.0的最小显著差法（LSD）在0.01水平上进行各样品间的相对表达量差异分析。结果表明:RAD51和MS1基因的表达高峰均集中在第Ⅰ时期和第Ⅱ时期,且此时花药中的相对表达量均极显著（P<0.01）高于花蕾。第Ⅰ时期花药中,‘无籽’瓯柑RAD51的相对表达量为瓯柑的3.7倍,MS1可达300倍;但同时期花蕾中,RAD51的相对表达量仅1.1倍,MS1为140.0倍。‘无籽’瓯柑RAD51基因在第Ⅰ时期和第Ⅱ时期的相对表达量极显著（P<0.01）高于瓯柑,说明‘无籽’瓯柑小孢子母细胞和四分体时期的细胞内均存在DNA受损现象;‘无籽’瓯柑MS1基因在第Ⅰ时期的相对表达量极显著（P<0.01）高于瓯柑,但第Ⅱ时期极显著（P<0.01）低于瓯柑,推测‘无籽’瓯柑败育花粉的形成与MS1基因表达紊乱引起油脂分泌、转运异常密切相关。图6表1参24     

‘无籽’瓯柑CsLTP和CsLOX基因的克隆与表达分析

采用同源序列法, 结合cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends, RACE)技术, 克隆获得‘无籽’瓯柑Citrus suavissima ‘Seedless’脂转移酶基因CsLTP和脂氧合酶基因CsLOX的全长cDNA序列; CsLTP cDNA全长667 bp, 1个开放阅读框, 编码215个氨基酸, 与脐橙C. sinensis, 粗柠檬C. jambhiri的脂转移蛋白的相似性分别为95%和60%;CsLOX cDNA全长2 915 bp, 1个开放阅读框, 编码895个氨基酸, 与粗柠檬、美洲黑杨Populus deltoids的相似性分别为99%和51%。荧光定量聚合酶链式反应(PCR)表明:CsLTP和CsLOX的表达量均在‘无籽’瓯柑花粉粒形成期开始显著下降, 并显著低于普通瓯柑Citrus suavissima。‘无籽’瓯柑花粉发育过程中油脂的转运及氧化的异常, 可能成为‘无籽’瓯柑花粉败育的原因之一。