欧李种质资源自交不亲和S-RNase基因的克隆及序列分析

为鉴定不同欧李种质资源的S基因型,分析欧李S基因序列特点,以70份欧李种质为材料,通过PCR特异性扩增S基因,并克隆测序得到其基因序列。结果表明:利用BFP93/BFP94-1引物,在52份种质中各鉴定到2个S基因,在16份种质中各鉴定到单个S基因,在3-32-扁黄和10-32两份种质中未扩增出条带;共克隆得到120条基因,鉴定得到36种S基因型,并将其中的新基因登录到NCBI中,登录号依次为OQ124075~OQ124109。

显花植物自交不亲和性的分子与演化机制

自交不亲和性(self-incompatibility, SI)是雌雄同花植物广泛采取的一种种内促进异交机制,通常由一个多态且复等位的S位点控制。目前共发现6种不同分子机制的SI,包括由花柱S因子S-RNase和花粉S因子SLFs控制且常见于车前科、茄科、蔷薇科和芸香科的I类、SRK和SCR控制的十字花科II类、PrsS和PrpS控制的罂粟科III类、CYP-GLO2-KFB-CCM-PUM控制的报春花科IV类、TsSPH1-TsYUC6-TsBAHD控制的时钟花科V类及HPS10-S和DUF247I-S控制的禾本科VI类SI,其中I类SI为异己识别体系,而II、III和VI类均为自己识别系统。此外,近年来对其起源和演化机制研究也取得显著进展。其中,I类SI起源于真双子叶植物的最近共同祖先,II~V类则为丢失I类后分别进化产生的新机制,而单子叶禾本科特有的VI类SI则可能是在丢失古老I类SI后演化出的新系统。本文主要总结已报道SI的分子和演化机制,以期为显花植物SI的理论研究和育种应用提供参考和帮助。

三角梅自交不亲和相关基因转录组学分析

为探究三角梅(Bougainvillea spp.)孢子体自交不亲和反应过程中相关基因的互作情况,以三角梅‘伊娃夫人’(B.glabra'Mrs.Eva')自交(♀伊娃夫人×♂伊娃夫人)和杂交([♀伊娃夫人×♂小叶紫(B.glabra'Sao paulo')]授粉不同时期(30 min、3 h和24 h)的柱头为材料,进行转录组测序,比较自交和杂交授粉在基因表达水平上的差异。结果表明,授粉后3 h和24 h,参与自交授粉反应的差异表达基因数量明显多于杂交授粉反应;自交授粉反应过程中,下调基因占主导地位;杂交授粉反应过程中,上调基因占主导地位。差异表达基因GO功能注释和富集分析结果表明,自交和杂交授粉反应过程中存在部分共同生物过程。对自交授粉不亲和相关基因(24 h)进行挖掘,筛选出32个蛋白激酶类相关基因和17个泛素化相关基因,这些基因均在自交授粉反应过程中表达上调,在杂交授粉反应过程中表达不明显。研究结果丰富了三角梅自交不亲和转录组信息,可为进一步挖掘和揭示三角梅自交不亲和机制提供依据。

化学方法克服花椰菜自交不亲和性研究

研究以5个花椰菜自交不亲和系作试验材料,分别是DF-1、RSJ、DTN-1、DTN-2、DTN-3,设置5个不同浓度的蔗糖、NaCl、NaCl+硼、GA3、6-BA,先处理自交不亲和材料DTN-3,筛选不同试剂最佳处理浓度,以人工花期授粉作为对照。根据结荚情况,确定每种试剂的最佳浓度,以此浓度处理其余4个不亲和材料。结果表明,同样的试剂和浓度处理,5个不同材料表现出不同的亲和性,但都以60mg/LGA3溶液和100mg/L6-BA溶液处理的效果最挂,前者不同材料的亲和指数在2.48~3.17之间,后者不同材料的亲和指数在1.89~3.28之间。所有试验材料,蔗糖处理的亲和指数最低,不同材料的亲和指数在0.38~0.59之间。

甜菊自交不亲和及自交亲和无性系自花授粉柱头的荧光显微观察和转录组分析

为了探究甜菊(Stevia rebaudiana Bertoni)自交不亲和的生理和分子机制,以甜菊自交不亲和无性系‘B4’及自交亲和无性系‘Z8-42’为研究对象,对2个无性系的自花授粉柱头进行荧光显微观察和转录组分析。荧光显微观察结果显示:‘B4’自花授粉柱头无花粉附着,而‘Z8-42’自花授粉柱头有花粉附着。2个无性系自花授粉柱头转录组整体测序质量较高,共获得43.84 Gb clean data。在组装的51819个unigene中,表达unigene有49214个;注释到NR数据库的表达unigene最多(29523);并且,在NR数据库中,注释到向日葵(Helianthus annuus Linn.)同源序列的unigene最多(20117)。在2个无性系中共筛选到7560个差异表达unigene;以‘B4’为对照,‘Z8-42’自花授粉柱头中表达量上调的差异表达unigene有3122个,表达量下调的差异表达unigene有4438个。GO功能注释和富集分析结果表明:甜菊差异表达unigene的功能包括生物过程、细胞组分和分子功能3个大类47个小类,其中,生物过程大类中富集到信号转导的差异表达unigene最多(225),细胞组分大类中富集到膜部分、膜固有成分和膜组成成分的差异表达unigene非常多(分别为1700、1665和1664),分子功能大类中富集到离子结合的差异表达unigene最多(1650)。共有1605个差异表达unigene被注释到KEGG代谢通路的6个大类中,其中,注释到代谢大类的差异表达unigene最多(882),占比为55.0%,分布在10个二级分类的91条代谢通路中。单个代谢通路中,植物-病原体互作通路的差异表达unigene最多(81)。综合上述研究结果,初步判定甜菊自交不亲和可能发生在柱头与花粉互作的起始阶段,如识别、黏附过程;差异表达unigene引起的柱头细胞信号转导、膜成分、离子结合等功能和结构改变可能是导致供试的2个无性系自交亲和性不同的原因,并且植物-病原体互作通路可能参与柱头和花粉的识别过程,与自交不亲和性密切相关。

20个中国李品种自交不亲和S-RNase基因型的鉴定

利用蔷薇科S-RNase通用引物Pru-C2/PruCE-R以及12对特异性引物,对贵州省栽培的20个中国李(Prunus salicina Lindl.)品种叶片DNA进行PCR扩增,鉴定其S基因型。结果表明:采用S-RNase通用引物,仅11个李品种扩增出2个条带;采用12对S-RNase特异性引物,既扩增出与通用引物一样的结果,又鉴定出2个品种的S基因型。共鉴定了13个中国李品种完整的S基因型:红心李S_(h)S_(10),姜黄李S_(10)S_(20),南方李S_(i)S_(9),柰李S_(h)S_(f),槜李S_(h)S_(7),幸运S_(b)S_(c),芙蓉李S_(b)S_(i),大红袍S_(d)S_(20),前卫红S_(e)S_(h),玫瑰皇后、澳得罗达、黑宝石和秋姬李S_(b)S_(h);其余7个李品种仅鉴定出1个S基因,另1个S基因还有待进一步研究。

番茄自交系85-6单性结实及自交不亲和特性研究

对具有单性结实和自交不亲和特性的番茄自交系85-6进行了研究。通过花的外观观察、花粉活力测定和胚珠发育观察,发现85-6具有正常的花结构,花粉活力正常,胚珠发育正常,表明85-6不存在雌蕊或雄蕊的败育现象。通过自然自交、人工辅助自交和杂交发现,85-6在正常温度环境下存在自交不亲和的现象,自交后得到无籽果实,而作为母本或父本进行杂交时,均可获得杂交后代。在花期遇到温度胁迫(日平均气温<10℃或>35℃)后,85-6则可完成正常的授粉受精得到正常的有籽果实,但受精后的果实发育迟缓,果实变小,且得到的种子萌发率只有29.75%。在正常温度和温度胁迫条件下,蕾期去雄后均可获得无籽果实,表明85-6番茄具有单性结实的特性。通过对已报道的单性结实基因的序列比对,发现4个单性结实相关结实基因pat-2、pat-k、pad-1、hydra在85-6和79-1之间不存在基因序列上的差异,推测控制85-6单性结实的基因可能是一个新的基因。85-6番茄材料的发现丰富了番茄单性结实和自交不亲和资源,为番茄的单性结实和自交不亲和育种以及相关机制的研究提供了较好的重要材料。

植物自交不亲和性的分子研究

介绍了植物界中广泛存在的自交不亲和性的遗传控制及其2种主要类型:孢子体自交不亲和性与配子体自交不亲和性;综述了2种类型的代表性植物近年来在分子水平上的研究。

9个欧洲李品种自交不亲和S-RNase 基因的克隆及序列分析

【目的】鉴定9个欧洲李品种自交不亲和S-RNase基因型,为提高生产效率和高效育种提供理论依据。【方法】利用2对蔷薇科通用引物对9个欧洲李品种的叶片基因组DNA进行特异性PCR扩增,片段回收,将克隆测序的结果在GenBank数据库中进行同源性比对并分析序列。【结果】9个欧洲李品种均扩增出2条带,鉴定出9个样品中的8个欧洲李品种的S基因型,其中理查德早生和斯泰勒的S基因型相同为S1S9,法兰西和Silvia的S基因型相同为S1S5,乌孜干1号、总统、Decbrowice和女神的S基因型分别为S1S11、S6SSJ、S1SSJ、SSAS11,塔城酸梅仅鉴定出具有一条S1-RNase等位基因,未能确定出其S基因型。基因频率分析发现S1-RNase基因出现频率最高,S6-RNase和SSA-RNase基因频率最低。欧洲李SSA、S6、S9、SSJ和S5亲缘关系较近,参试李亚科树种的S-RNase基因不能单独聚成一个亚类,而是彼此交错分布在李亚科各个分支中。【结论】欧洲李的S基因型是由2种不同的S等位基因组成,鉴定的9个样品中,有8个欧洲李品种得到完整的S基因型,其中S1-RNase基因出现频率最高,李亚科植物S基因的分化早于各个种形成之前,而S基因种内的进化发生在各自单独的系统中。

植物自交不亲和机制的研究进展

自交不亲和性的研究是植物生殖生物学和分子生物学研究的热点之一,本文综述了植物自交不亲和性机制的研究进展,主要介绍了在植物界中广泛存在的自交不亲和的两种类型:孢子体型自交不亲和及配子体型自交不亲和,并综述了这两种类型的遗传控制机理以及近年来在分子水平上的研究进展.

花椰菜自交不亲和性的分子标记研究

运用随机扩增多态性DNA(RAPD)和inter简单重复序列(ISSR)等分子标记技术,分别对5组花椰菜自交不亲和系和对应的自交亲和系的基因组进行指纹差异分析.采用10个10mer随机引物和5个ISSR引物进行PCR扩增,结果表明,扩增片段分子量在0.3～5kb之间,指纹图谱的稳定性和重复性较好.经过3次以上重复发现,ISSR4引物扩增图谱中,自交亲和系比不亲和系多扩增出3800bp片段;ISSR6引物扩增图谱中,除第3组外,不亲和系比亲和系多扩增出1100bp片段.结果表明,花椰菜自交不亲和系与自交系基因组DNA之间存在差异,扩增出的差异片段与花椰菜自交不亲和性相关,并可作为自交不亲和系和自交亲和系育种筛选的分子标记.初步探讨了花椰菜自交不亲和性的遗传机制及RAPD和ISSR技术在自交不亲和系选育过程中的应用前景.

甘蓝型油菜自交不亲和保持系的选育及其利用潜力

选育自交不亲和系的保持系有望解决大量繁殖自交不亲和系的困难。通过对国外和国内 5 0份材料对甘蓝型油菜自交不亲和系“2 71”、“SI 130 0”恢复性或保持性的研究 ,在中国甘蓝型油菜遗传资源中找到了SI系的保持系 ,并得到 4个保持效果好的双低 (低芥酸、低硫苷 )材料 ,大部分材料能恢复自交不亲和特性 ,因而易于选育到优良杂交种。进一步的研究表明由保持系配制的单交和三交杂种都有一定的产量潜力 ,通过筛选适当的恢复系有望得到优良的自交不亲和杂种。

大白菜自交不亲和系亲和指数影响因素的研究

自交不亲和性在十字花科蔬菜作物中普遍存在,它在杂种优势利用中具有重要的意义,同时也为自交不亲和系繁育带来了一定的困难。目前,生产上普遍采用花期喷盐水[1]的方法来提高亲和指数。

大白菜喷施NaCl克服自交不亲和性的研究

以大白菜的 4个自交不亲和系为材料 ,在花期分别喷施不同浓度的NaCl溶液后进行自交 ,结果表明 :大白菜自交亲和指数比未经处理的显著提高。其中 3个材料以NaCl浓度 5 %处理效果为好 ,亲和指数分别达到 5 .94、7.95和 5 .79;1个材料以NaCl浓度 3 %处理效果为好 ,亲和指数为 6.2 7。

芸薹属中自交不亲和反应的信号转导

自交不亲和现象在芸薹属(Brassica)植物中普遍存在,芸薹属中表现的是典型的孢子体型自交不亲和性。单元特异性的S位点受体激酶(SRK)基因和S位点花粉胞被蛋白(SCR/SP11)发生识别后,一系列相关蛋白——臂重复蛋白(ARC1)、M位点蛋白激酶(MLPK)等,引发了自交不亲和反应信号的传导,最终产生自交不亲和反应。文章就这方面的研究进展作介绍。

福建农林大学综述植物自交不亲和系统

2023年9月16日,《Plant Communications》在线发表了福建农林大学兰思仁和刘仲健团队题为“Molecular insights into self-incompatibility systems:from evolution to breeding”的综述文章。该文章系统性回顾了植物自交不亲和系统起源与进化的研究进展,总结了自交不亲和系统的花粉—柱头相互识别的分子机制,深入探讨了基于现代分子技术下自交不亲和作物的育种及应用前景。

杏的自交不亲和机制研究进展

被子植物的自交不亲和有孢子体型不亲和与配子体型不亲和两种类型,杏的自交不亲和属于配子体型不亲和。从生物学、细胞学和分子学角度综述杏的自交不亲和机制,对比分析研究自交亲和品种和自交不亲和品种不同的受精过程及杏的开花生物学和授粉生物学特性,为生产上花期管理、合理选配授粉树提供依据,为杏种质资源、遗传育种及生物技术等方面研究提供参考。

油茶自交不亲和性的解剖特征

【目的】比较研究油茶自交与异交授粉后花粉管在雌蕊中生长行为的差异,探明油茶自交不亲和性的类型及特征,进一步认识油茶生殖特性的同时丰富、完善其生殖生物学研究资料,为促进油茶增产提供理论依据和研究基础。【方法】根据花粉管荧光显微观察的试验原理并有针对性地结合油茶雌蕊的特点,综合运用荧光显微镜结合经过改良的荧光压片法、荧光切片法和常规石蜡切片法观察油茶雌蕊结构特征和花粉管在雌蕊中的生长情况,运用扫描电镜重点观察油茶自交花粉管发生的不亲和反应特征,对油茶自交不亲和性进行解剖学方面的研究。【结果】油茶为开放型花柱,两边贴合的中空花柱道是花粉管生长通道,由一层特化的内表皮细胞构成,多根花柱在基部合生进而形成子房中的空心中轴胎座。自交与异交授粉后,花粉管在柱头、花柱中部的生长情况无明显差异。到达花柱基部时,自交花粉管生长减缓,大部分生长停滞,只有少数能够长入子房,但最终也在子房中停滞而未能达到胚珠。生长停滞的花粉管末端荧光异常明亮,并伴随出现膨大、分叉、卷曲、折叠、波浪状等形状,呈现出不亲和反应。扫描电镜观察这些异常现象是由于花粉管壁局部加厚。自交花粉管的不亲和反应伴随花柱道内表皮细胞从花柱基部到子房的逐渐紧贴而出现。异交花粉管可顺利进入子房,经珠柄到达珠孔处转弯90°进入胚囊。【结论】通过解剖学结果可明确油茶为自交不亲和性植物,自交不亲和反应发生在花柱基部接近子房处,为合子前期不亲和类型。油茶自交花粉管生长受到抑制的生理、分子机制是今后研究的方向。针对生产中不同油茶品种间座果率不同的现象,探讨各品种间自交不亲和强度存在差异的机制也是研究的重点。油茶自交不亲和性反应发生在中空且花柱道相互贴合较为紧密的花柱基部接近子房处,而却未发生在花柱道间隙相对宽松的花柱中,这一现象是否普遍存在于中空型花柱的自交不亲和性植物中及这一特征是否为山茶属中其他自交不亲和性植物所共有还有待广泛探讨。

蔷薇科果树自交不亲和性分子机制研究进展

植物自交不亲和性是植物花粉—雌蕊相互识别,防止其近亲繁殖的重要机制,是植物发育生物学的研究热点之一。蔷薇科果树如梨、苹果、李子等表现出自交不亲和性,该反应由S位点(S-locus)的一对S等位基因,即雌蕊和花粉的S基因控制,分别为S-RNase和S-locus F-box/S-haplotype-specific F-box基因。本文综述了蔷薇科果树雌蕊和花粉S基因的鉴定及其结构和进化的特性、自交亲和性突变机制及自交不亲和性反应发生过程中花粉生理生化变化及其信号转导机制等,以期为深入系统研究蔷薇科果树自交不亲和及亲和性机制提供参考。