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桃和‘早酥’梨自交(不)亲和性分子机制的研究

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摘要

缩略语

引言

第一章 文献综述

1 花柱自交(不)亲和决定因子:S-RNase

1.1 S-RNase基因的结构和功能

1.2 花柱S-RNase基因的内含子

1.3 S-RNase基因的进化学说

1.4 S基因型鉴定方法

2 花粉自交不亲和性特异性决定因子

2.1 花粉SFB/SLF基因的结构特征

2.2 花粉SFB/SLF基因与花柱S-RNase基因的连锁性

2.3 花粉SFB/SLF基因与花柱S-RNase基因的作用机理

3 自交亲和性机制

3.1 花柱S基因的变异

3.2 花粉S基因的变异

3.3 ‘竞争作用’模式

3.4 无功能的花柱和花粉S基因的累积

4 果树自交亲和性研究进展

4.1 梨自交亲和性

4.2 樱桃自交亲和性

4.3 桃自交亲和性

5 本研究的目的和意义

第二章 ‘玉露’和‘大团’桃自交亲和性的分子机制

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 基因组DNA的提取与检测

1.3 引物的合成与PCR扩增

1.4 PCR扩增片段的回收与检测

1.5 S-RNase基因扩增产物的回收与连接

1.6 大肠杆菌感受态细胞的制备

1.7 大肠杆菌感受态的转化及阳性克隆的筛选

1.8 基因测序与序列分析

2 结果与分析

2.1 桃花柱S-RNase基因型的鉴定及序列分析

2.2 桃花粉SFB基因型的鉴定

2.3 ‘玉露’和‘大团’杂交后代中S基因的遗传分布

2.4 ‘玉露’和‘大团’杂交后代中花粉SFB基因特异性扩增

3 讨论

3.1 桃S-RNase基因型的初步鉴定

3.2 桃SFB基因序列及结构分析

3.3 桃S-RNase基因序列及结构分析

3.4 桃SFB基因与S-RNase基因间的发育关系

第三章 桃‘中油5号’自交亲和性的分子机制及遗传特性研究

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 试验方法

2 结果与分析

2.1 桃S-RNase基因的克隆与序列分析

2.2 桃SFB基因的克隆与序列分析

2.3 ‘中油5号’自交后代中S基因的遗传特性

3 讨论

第四章 梨‘早酥’自交(不)亲和性机制的初步研究

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 试验方法

1.3 田间授粉实验

1.4 花粉管原位萌发荧光检测

2 结果分析

2.1 10个梨品种S基因型的特异扩增

2.2 梨品种S基因型的鉴定

2.3 梨品种S基因的克隆与序列分析

2.4 供试品种自花及相互授粉坐果率

2.5 自花授粉及相互授粉条件下花粉管萌发和生长的比较分析

3 结论与讨论

全文结论

参考文献

致谢

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摘要

本研究以桃和梨品种为试验材料,在鉴定这些品种自交亲和特性的基础上,克隆出了花柱和花粉自交不亲和性决定因子,并确定了部分品种的S基因型,取得的主要结果如下:
   一、以自交亲和的‘玉露’、‘大团’为试材,利用花柱S-RNase基因和花粉SFB基因的特异保守引物进行PCR扩增,扩增出‘玉露’、‘大团’及其杂交后代S-RNase基因和花粉SFB基因,对扩增片段进行回收、克隆和测序。利用生物信息学软件对各序列进行比对分析,最后确定了各品种的S-RNase基因型和SFB基因型,‘玉露’的自交不亲和基因型为S1S2(m)、SFB1SFB2;‘大团’中只含有S2(m)、SFB2。S-RNase基因和SFB基因的鉴定结果显示出‘玉露’、‘大团’的杂交后代和油桃的自交后代中各S基因型的个体数量分布遵循孟德尔分离规律,‘玉露’和‘大团’的杂交后代品种的S基因型为“S1S2(m)或S2(m)S2(m)”,F-box基因型为“SFB1SFB2或SFB2SFB2”。
   二、以桃品种‘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,桃S1-RNase和S2(m)-RNase基因与多个其他李属S-RNase基因氨基酸和核苷酸序列间都具有极高的相似性,进一步证明李属S-RNase基因的进化在物种分化之前。同样,桃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,说明李属SFB基因的进化同样是在物种分化之前。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种不同的S基因型,分别为S1S1、S1S2(m)和S2(m)S2(m),且分离比为8∶13∶7,分离规律符合1∶2∶1,经x2检验,差异不显著(x2=0.214<x20.05,2=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,其原因是由于这两个SFB基因翻译的提前终止所造成,从而使‘中油5号’以及含有这两个基因的桃品种都表现出自交亲和性。
   三、用梨自交不亲和基因的特异引物“FTQQYQ”和“anti—(II)WPNV”,对10个梨品种的基因组DNA进行了特异PCR扩增,对扩增片段进行同收、克隆和测序,鉴定出了10个梨品种的自交不亲和基因型(S基因型):‘苹果梨’为S1Sdm;‘身不知’、‘华酥’为S5S6;‘早酥’为S1Sd;‘中梨1号’为S4S34;‘华金’为S4S4;‘早美酥’为S3Sd;‘七月酥’为S4Sd;‘北丰’为S4Sa;‘锦丰’为S19S34。‘早酥’(S1Sd)是以‘苹果梨(S1Sdm)’为母本,‘身不知’(S5Sd)为父本的杂交后代中的一株二倍体植株。本研究中通过田间自花及相互授粉以及花粉管原位萌发荧光检测,分析‘早酥’的自交(不)亲和性。结果显示,‘苹果梨’自花授粉结实率仅0.5%,‘早酥’自花授粉结实率仅1.0%,自花花粉管在花柱中上部已经停止生长;而‘早酥’与‘苹果梨’、‘身不知’和‘翠冠’杂交授粉的花朵和花序坐果率分别高达75.5%、71.0%和74.0%。

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