苹果自交不亲和基因型(S基因)研究进展

 苹果是蔷薇科一个典型的配子体自交不亲和果树树种。本文详细介绍了苹果S等位基因研究现状,系统介绍了基于PCR技术的苹果S 基因型鉴定的理论基础和主要方法,列出了迄今国内外应用这些方法鉴定出的500多个苹果品种的S 基因型。本文对于苹果品种授粉树的合理配置和杂交育种亲和性亲本选择具有重要的指导意义。     

梨愈伤组织双靶点CRISPR/Cas9基因编辑系统的建立

为了在梨愈伤组织中建立CRISPR/Cas9基因编辑体系,将proDAM3:GUS转入‘茄梨’愈伤组织,通过构建双靶点的CRISPR/Cas9基因编辑载体,利用农杆菌介导的遗传转化法侵染proD AM3:GUS转基因梨愈伤组织,通过测序及GUS染色的方法检验敲除效果,分析靶基因突变类型。结果表明,共有4个转基因株系在靶位点处发生了基因突变,编辑效率为66.7%。对所有基因编辑株系的有效克隆进行分析,结果显示sgRNA1在靶位点GUST1的突变频率达到71.4%,高于sgRNA2在靶位点GUST2突变频率的46.4%,说明sgRNA1可以更有效地与靶位点结合。测序结果表明,4个基因编辑株系中GUS基因均被敲除,基因突变的类型包含碱基缺失、插入及两个靶点之间大片段的缺失,不存在碱基替换。GUS染色结果显示,基因敲除后的GUS转基因愈伤完全呈白色,说明利用CRISPR/Cas9多靶点基因编辑系统可以在梨愈伤组织中实现高效的基因敲除。     

苹果‘国光’花柱中与S-RNase互作的钙调素结合蛋白研究

通过酵母双杂交的方法寻找苹果‘国光’花柱中与S-RNase互作的非S因子。以苹果‘国光’花柱为试材,构建了酵母cDNA文库,检测插入片段大小在300～2 000bp之间,符合库容要求。将S1-RNase成熟区cDNA序列S1-mat构建到pGBKT7载体上作为诱饵,筛选‘国光’花柱酵母cDNA文库。经文库筛选,获得一个大小为371bp的片段,与苹果全基因组序列比对后发现,该片段位于第9号染色体,其全长序列为552bp。NCBI BLAST比对及蛋白结构域分析显示其与拟南芥钙调素结合蛋白的同源性最高,且具有钙调素结合蛋白特有的磷酸二酯酶结构域。同时,酵母互作实验显示其与‘国光’花柱钙调素(CaM)有强烈互作,故认为此基因是苹果钙调素结合蛋白基因,命名为MdCaMBP。半定量RT-PCR结果显示其在‘国光’叶片及花的各组织中均有表达,与苹果花柱S1-、S2-、S9-RNase成熟多肽区均有互作且作用强烈。推测MdCaMBP可能作为一种S-RNase辅助因子参与了自交不亲和反应。     

苹果花粉中与花柱S-RNase互作的γ-硫堇筛选及鉴定

以‘国光’苹果（S1S2）花粉为材料,成功构建了酵母pGADT7-cDNA文库,转化效率约为1.2×106.μg-1,插入片段大小在300~2000bp之间。通过酵母双杂交方法,用苹果S2-RNase的C2HVC3区筛选文库获得一个长505bp的cDNA片段,经分析发现该cDNA序列上有一个261bp的开放阅读框（ORF）,该ORF编码一个具N端信号肽的多肽,该成熟多肽由64个氨基酸组成,富含带正电荷的赖氨酸和精氨酸,其C端有8个半胱氨酸和一个γ-硫堇功能域,结构预测显示其具有一个α螺旋,3个β折叠,4个二硫键,由此,推断其为苹果γ-硫堇,命名为MdD1。RT-PCR分析发现：MdD1基因在‘国光’苹果叶片、萼片、花瓣、子房、花药和花柱等组织中都有表达,但花药中表达量最高。酵母双杂交结果表明MdD1除了与苹果S2-RNase的C2HVC3区互作外,还与S1-RNase的C2HVC3区,S1、S2-RNase的成熟多肽区存在互作。初步认为：苹果γ-硫堇可能通过与S-RNase非特异性互作,作为花粉非S因子参与自交不亲和反应。     

'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。     

樱桃自交不亲和S9-单元型特异的F-box基因克隆及其表达分析

【目的】克隆李属甜樱桃自交不亲和性花粉S-决定子基因，为今后果树配子体自交不亲和性机理研究奠定理论基础。【方法】根据GenBank登录的16个S-locus F-box同源基因保守区设计兼并引物，利用RT-PCR、RACE等手段，从甜樱桃品种红灯花粉cDNA中克隆到两个编码376-氨基酸多肽的全长基因。【结果】GenBank Blast分析显示,克隆的两个基因中一个基因编码的蛋白产物与数据库甜樱桃自交不亲和性S3-单元型特异的PaSFB3（AB096857）编码的氨基酸序列完全一致。另一个基因编码一新的PaSFB同源序列，其推测的氨基酸序列N-端同SFB3一样具有明显的F-box基序，与PaSFB1～6的一致性为76%～82%。研究显示该基因在花粉组织中特异性表达，并表现出S9-单元型特异的连锁信号。【结论】新基因为甜樱桃自交不亲和性花粉S-决定子候选基因PaSFB家族中一新成员，命名为PaSFB9 （GenBank登录号：DQ422809），红灯自交不亲和基因型确定为S3S9。     

种业振兴背景下园艺专业学位研究生育种课程建设与人才培养实践

在国家“种业振兴”战略和高等教育内涵式发展的背景下,农科研究生亟须培养具备更高水平、更广国际视野的种业技术创新能力。浙江大学农业与生物技术学院在园艺二级学科设置研究生课程“高级蔬菜/果树/茶学育种”的基础上,于2018年增设了“高级植物育种理论与技术(园艺)”的专业学位研究生培养课程,作为对学科专业学位研究生的全方位课程体系建设的重要组成部分。课程由跨学科的专家学者合作讲授,面向园艺一级学科专业学位研究生,以涵盖蔬菜、果树、观赏园艺和茶学及与之相关的交叉领域的先进的育种理论为基础,以育种案例和商业化育种实践为主线,为园艺学科育种专业人才培养提供全过程的理论和技术培训指导。该课程针对性解决了研究生育种课程中普遍存在的内容宽泛、专业性不强,实践性、融合性和学生学习主体性不足等问题,取得了良好的实践成效,为推动科教融合、师生协同以及园艺育种专业人才培养提供了可借鉴的经验。     

两种树形对梨果实品质影响的初步研究

为探究树形对梨果实品质的影响,筛选出适合梨优质生产的树形,本研究以翠冠和翠玉梨为试验材料,连续3年对平棚架和自由纺锤形两种树形的梨果实品质指标进行测定.结果表明:两种整形方式下,翠冠和翠玉梨的果实形状、糖酸组分及含量整体没有显著性差异,但果实大小、可溶性固形物和外观色泽在单个年度受到树形的影响.综合认为,翠冠、翠玉梨生...     

苹果花粉中与花柱S-RNase互作的γ–硫堇筛选及鉴定

 以‘国光’苹果（S1S2）花粉为材料,成功构建了酵母pGADT7-cDNA文库,转化效率约为1.2 × 106 · μg-1,插入片段大小在300 ~ 2 000 bp之间。通过酵母双杂交方法,用苹果S2-RNase的C2HVC3区筛选文库获得一个长505 bp的cDNA片段,经分析发现该cDNA序列上有一个261 bp的开放阅读框（ORF）,该ORF编码一个具N端信号肽的多肽,该成熟多肽由64个氨基酸组成,富含带正电荷的赖氨酸和精氨酸,其C端有8个半胱氨酸和一个γ–硫堇功能域,结构预测显示其具有一个α螺旋,3个β折叠,4个二硫键,由此,推断其为苹果γ–硫堇,命名为MdD1。RT-PCR分析发现：MdD1基因在‘国光’苹果叶片、萼片、花瓣、子房、花药和花柱等组织中都有表达,但花药中表达量最高。酵母双杂交结果表明MdD1除了与苹果S2-RNase的C2HVC3区互作外,还与S1-RNase的C2HVC3区,S1、S2-RNase的成熟多肽区存在互作。初步认为：苹果γ–硫堇可能通过与S-RNase非特异性互作,作为花粉非S因子参与自交不亲和反应。     

PpyERF060-PpyABF3-PpyMADS71调控乙烯信号通路介导的梨芽休眠进程

为明确DAM(Dormancy-Associated MADS-box)基因参与休眠过程调控的分子机制,以‘砀山酥梨’花芽为研究材料,对前期鉴定出的梨DAM基因PpyMADS71的上游调控因子开展挖掘与初步分析。结果表明：（1）芽休眠过程中乙烯响应基因PpyERF060(ethylene responsive factor 060)与PpyMADS71共表达,酵母点突变实验及双荧光素酶实验确定PpyERF060结合在PpyMADS71启动子的DRE1元件处并激活其表达;过表达PpyERF060的‘茄梨’愈伤组织中PpyMADS71表达上调,进一步证明转录激活作用。（2）对PpyERF060的上游基因展开探索,发现可对其转录产生激活作用的ABA响应因子PpyABF3(ABRE BINDING FACTOR 3),并初步确定PpyABF3在PpyERF060启动子上的结合位点。（3）外源乙烯可诱导‘砀山酥梨’芽中PpyERF060表达,同时抑制PpyABF3转录;且在‘茄梨’愈伤组织中过表达PpyERF060对PpyABF3的转录起到抑制作用。通过上述结果,初步发现由PpyERF060、P...