新疆桃花柱S-RNase和花粉SFB基因的克隆与分析

为探索新疆桃自交亲和的原因及其与普通桃的分类关系,以4个新疆桃(Prunus ferganensis Kost.et Riab)品种为试材,分别在花柱S-RNase和花粉SFB基因保守区设计引物,在DNA中鉴定其S基因型,并通过全长引物分别克隆4个品种中的S-RNase和SFB全长基因。测序后经分析确定S基因型分别是:‘和田黄肉’S2S2m,‘喀什1号’S1S2,‘喀什4号’S2S2,‘黄李光’S1S2。DNAMAN软件比对结果表明:S2m-RNase的第602个碱基鸟嘌呤G变成了腺嘌呤A,导致半胱氨酸变成了酪氨酸;SFB1m在第978个碱基后插入155bp的片段,导致蛋白质翻译提前终止;SFB2m基因由于在第492个碱基处有5bp的片段插入,使翻译在525bp处终止。RT-PCR组织特异性分析发现新疆桃4个品种的S-RNase均具有花柱组织特异性表达,SFB均具有花粉组织特异性表达;酵母双杂交试验显示突变的SFB1m和SFB2m能分别与S1-RNase、S2-RNase和S2m-RNase相互作用。以上结果表明新疆桃的S基因与桃其他栽培品种一致,自交亲和性可能与S基因的突变相关,且S基因的突变类型与目前鉴定出的普通桃(Prunus persica L.)突变类型一致,该研究进一步说明新疆桃与普通桃的进化关系较近。

中国杏自交不亲和花粉特异SFB基因的鉴定与序列分析

利用花粉SFB基因的同源扩增结合内切酶酶切的方法,在9个中国杏品种中首次克隆了6个花粉SFB基因,对应花柱S-RNase基因序号将其分别命名为Par-SFB8、Par-SFB9、Par-SFB11、Par-SFB17、Par-SFB23和Par-SFB26,在GenBank上的登录号分别为EU652883、EU935588、EU652884、EU652885、EU652886和EU652887。序列分析表明杏的花粉SFB基因具有蔷薇科李属植物SFB基因的典型结构特征;其内含子位于5′端非翻译区,长度90～108bp,核苷酸序列的同源性为63.9%～93.3%。氨基酸序列的同源性比较表明,杏花粉SFB基因的种内同源性为73.7%～85.3%;与李属其他植物花粉SFB基因的种间同源性为75.2%～97.7%。利用特异PCR扩增进一步确定了杏的S9、S11、S17和S26单元型花柱S-RNase与花粉SFB基因间距离,表明花柱S-RNase与花粉SFB基因紧密连锁;同时组织特异性表达分析确定SFB基因在花粉组织中特异表达。以上结果说明获得的SFB基因为杏的花粉候选S基因。

桃自交亲和性的分子机制及遗传特性研究

以油桃(Prunus persica var.necturina)‘中油5号’及其自交后代为试材,利用花柱S-RNase基因和花粉SFB基因的特异性引物进行PCR扩增,对扩增片段进行回收、克隆、测序和Blast分析,确定了‘中油5号’的自交不亲和基因型为S1S2(m)。序列分析结果显示,‘中油5号’桃S1-RNase和S2(m)-RNase与多个其他李属S-RNase基因氨基酸和核苷酸序列间都具有极高的相似性,SFB1和SFB2基因与多个其他李属SFB基因氨基酸和核苷酸序列间也都具有极高的相似性。进一步对‘中油5号’自交后代个体的S基因型进行检测,发现后代群体中存在3种S基因型,分别为S1S1、S1S2(m)和S2(m)S2(m),且分离比为8︰13︰7,与预期的比例1︰2︰1差异不显著(χ2=0.214<χ20.05,2=5.991),说明S-RNase基因和SFB基因都遵循两因素的孟德尔遗传规律进行连锁分离。此外,基因型为S1S1和S2(m)S2(m)的纯合体的存在,表明桃花粉SFB1和SFB2基因均不能被自身花柱S-RNase所识别,这是由于SFB1和SFB2基因翻译提前终止所造成的,从而使‘中油5号’表现出自交亲和性。