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中国白梨自交不亲和基因的分离鉴定

乌云塔娜

  植物自交不亲和性是植物生殖过程中的一种普遍现象。它作为防止近亲繁殖和物种退化的异花授粉机制,为物种的生存、发展以及种群的相对独立性提供了有力的保障。梨是一种配子体自交不亲和的世界性果树,生产栽培中必须配置授粉品种或通过人工授粉等措施来保证高产稳产。配置授粉品种时,首先要考虑品种间的亲和性,而品种间的亲和性取决于两个品种的S基因型,S基因型相同则为杂交不亲和,否则为杂交亲和。白梨是我国主要的梨栽培系统之一,而且是优良品种最多的梨系统。国内外对白梨自交不亲和基因及其品种S基因型方面的研究未见报道。本研究以白梨品种S基因的分离鉴定和S基因型的确定为目标,开展了分子生物学和杂交亲和力的研究,为梨丰产栽培和遗传改良提供重要的科学依据,为全面开展梨及其它果树的自交不亲和性研究提供理论依据和实践指导。主要研究结果如下:用PCR-RFLP系统检测法确定了部分白梨品种的S等位基因和S基因型。利用梨S_(1-8~-)等位基因引物‘FTQQYQ’和‘IIWPNV’对白梨64个品种基因组DNA进行了S基因特异性PCR扩增,每个品种分离到了1~3条特异性DNA片段。PCR—RFLP(S_(1-9~-)等位基因)分析结果显示,馨香、鸭梨、大鸭梨、苹果梨、赵县大鸭梨、宝山酥、甜鸭梨、海棠酥、济南小黄梨、酥梅、恩梨、黄县长把、金梨等13个品种含有S_(1~-)等位基因,其中金梨含有两个S_(1~-)等位基因,有可能是S_(1~-)等位基因的纯合体,而其它12个品种只含有一个S_(1~-)等位基因。锦丰、新梨一号、冬黄等3个品种含有一个S_(8~-)等位基因。库尔勒香梨、香椿和黄梨等3个品种含有一个S_(3~-)等位基因。冬果、冬黄含有一个S_(7~-)等位基因。白梨64个供试品种中,均不含S_(2-)、S_(4~-)、S_(5~-)、S_(6~-)、S_(9~-)等位基因。DNA序列测定和生物信息学分析鉴定了7个新的S等位基因,并确定了15个品种的S基因型。对用PCR-RFLP方法无法确定S等位基因和S基因型的海棠酥等15个品种的S基因片段进行了测序。DNA序列分析结果显示,这些片段与沙梨S_(1-16~-)等位基因具有很高的同源性,其相似性达80%~100%。但其中有7个S基因片段与已报道的S_(1-16~-)等位基因有差异,经分析鉴定为新的S等位基因,分别记S_(17~-)、S_(19~-)、S_(20~-)、S_(21~-)、S_(22~-)、S_(26~-)、S_(27~-)等位基因(GenBank中的接受号分别为:AY249432、AY250987、AY250988、AY250989、AY250990、AY339396、AY339397)。上述7个新S等位基因的信号肽+P1+C1+C2+HV+内含子+P2区域的DNA序列大小分别为439 bp、542 bp、458 bp、433 bp、442 bp、441 bp、449中南林学院博士学位论文中国白梨自交不亲和基因的分离鉴定bp。内含子大小分别为142 bp、251 bp、167如、139bp、148bp、144bp、152bp。推导氨基酸的长度大小分别为99、97、99、98、98、99、99个氨基酸。HV区氨基酸序列大小分别为16、13、16、15、15、15、15个氨基酸。信号肤大小均为27个氨基酸,Cl大小为11个氨基酸,CZ为10个氨基酸,HV区大小为13一16个氨基酸。分离片段除了信号肤、Cl区、CZ区、内含子和HV区外,还包括与S.RNase结构有关的3个半胧氨酸残基和与RNase功能有关的一个组氨酸残基。其中信号肤、Cl区、CZ区的变异较少,而HV区和内含子中插入、缺失的碱基较多。HV区中通常有4一10个氨基酸存在差异,内含子的同源性也很低,相似性通常低于60%。据我们目前的研究结果,白梨品种至少存在15个S等位基因,它们分别是S一、53一、57一、55一、S一2一、513一、S一6一、S一7一、S一s,、S一9·、520一、52:一、522一、526一、527一等位基因。用杂交试验验证和确定了部分白梨品种的S基因型。品种间的杂交果实的饱满种子数平均为4.7一1 0.0,能够形成正常形态的果实,表明所形成的果实是授粉后形成的真正的果实,供试品种中不存在单性结实现象,杂交座果率能够反映品种间的亲和程度。结合PCR一盯LP分析、DNA测序技术和杂交试验亲和力分析,进一步确定了海棠酥、金花、冬黄、青梨、硬枝青、恩梨、大凹凹、济南小黄梨、大鸭梨的S基因型分别为S一5125一9、S一35一s、55520、S:95:9、S一25一2、S一519、S,25,2、515:25,9、S:S一52.52:。结合PCR一盯LP分析和杂交亲和力试验,确定T金梨、金花四号、鸭梨、赵县大鸭梨、甜鸭梨、宝山酥等品种的S基因型分别为S:S:、S一3515、S:52:、S:S:52152:、S一 52:、S一52一。同时进一步验证T用分子生物学方法确定S基因型的准确性。本文通过PCR一盯LP分析、DNA序列分析和杂交亲和力试验共确定了22个白梨品种的S基因型。海棠酥(三倍体)和济南小黄梨(倍数未确定)的S-基因型相同,为S,S,25:9;大凹凹、硬枝青的S基因型相同,为S:2512;金花和金花四号的S基因型相同,为S:35,s。冬黄的S基因型是5552。、香椿为535:9、新梨一号为S:522、恩梨为S一S,9、博山池为S:9527、红皮酥为S;2526、大核白为S:65,9、六瓣为S:75:9、青梨为S:95:9、大鸭梨(四倍体)为S,S:52:52,、赵县大鸭梨(四倍体)为S:S:52152:、鸭梨为S:52:、宝山酥为S,52:、甜鸭梨为5.52,、金梨为S:S:、耀县银梨为52,·。这些品……   
[关键词]:白梨;自交不亲和;基因;分离鉴定;S-基因型
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中南林学院2003年