甜樱桃自交不亲和基因型AS-PCR鉴定技术研究及应用

摘要

自交不亲和是高等植物在进化过程中为保持遗传变异而发展起来的一种重要机制。甜樱桃与蔷薇科诸多果树一样具有配子体自交不亲和现象。生产中为获得最佳产量，往往需要配置大量授粉树保证授粉受精，因此自交不亲和基因型的鉴定对樱桃生产具有重要的意义。常规的杂交鉴定方法需要在结果后才能进行，周期长，占地面积大，并且结果往往不够准确。本研究以甜樱桃主栽品种为试材，建立了AS-PCR技术体系，对不同甜樱桃品种的花柱S基因型进行鉴定，用于指导生产中授粉树的选择选配。 最近发现的SFB(S-单元型特异F-box蛋白基因)是配子体自交不亲和花粉决定基因。本研究鉴别了自交亲和的S4’单元型的SFB4’基因，并根据该基因的特点，发展了一种简单实用的分子标记用于樱桃育种中自交亲和基因型的早期鉴定。 具体结果如下： 1.建立了基于PCR技术的甜樱桃品种S基因型鉴定技术。所设计的两对引物组合BFP73/74,BFP93/94扩增产物分别包含了甜樱桃S-RNase基因的第二和第一个内含子，结合S1，S5基因的特异扩增引物，通过扩增片段长度的不同，就可以对大部分樱桃品种的S基因型进行鉴定，其可靠性用已知基因型品种进行了验证。该技术体系的建立可以从DNA水平鉴定甜樱桃S基因型，不受取材时间的限制，比传统的杂交授粉方法和S蛋白鉴定方法简便实用，准确可靠。 2.对61个国内外的甜樱桃品种进行了自交不亲和基因型的鉴定，首次鉴定了我国主栽的一些甜樱桃品种的S基因型，所获得的甜樱桃品种S基因型列表对于指导生产中品种配置和授粉树的选择具有很大的作用。 3.依据甜樱桃自交不亲和的花粉SFB基因设计引物，鉴别出了自交亲和突变体SFB4’基因中的缺失突变，发现S4’单元型中花粉部分自交不亲和功能的丧失与SFB4’基因中存在缺失突变有关。基于SFB4’基因中的缺失突变，获得了SFB4’基因特异分子标记，从而区别开了利用S-RNase基因不能区分的S4和S4’单元型。该分子标记可以在自交亲和品种选育工作中用于自交亲和品种的早期选择。 4.培育自交亲和甜樱桃品种对樱桃生产具有重要意义，为获得自交亲和突变体S4’纯合的种质，以自交亲和品种斯坦拉(Stella)为亲本构建自交亲和群体，根据S基因分离的特点可获得基因型为S3S4’和S4'S4’的自交亲和后代，利用AS-PCR技术体系对自交后代的基因型进行鉴定，在获得的337棵植株中S3S4’基因型178株，S4'S4’基因型140株。这些种质的获得对于深入开展甜樱桃自交亲和育种工作具有重要的意义。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文缩略表

独创性声明和关于论文使用授权的说明

第一章文献综述

1配子体自交不亲和研究综述

1.1自交不亲和现象

1.2茄科、蔷薇科、玄参科所属配子体自交不亲和机制研究进展

2果树自交不亲和研究进展

2.1果树自交不亲和S基因型的鉴定

2.2果树花粉S基因的分离

2.3果树S基因的比较及进化研究

2.4果树自交不亲和可能的作用机理

3本论文研究的目的及意义

第二章甜樱桃S基因型的AS-PCR鉴定技术研究

1材料与方法

1.1材料

1.2方法

2结果与分析

2.1 AS-PCR体系的建立

2.2甜樱桃不同品种的S基因型鉴定

3讨论

3.1S基因型鉴定方法的比较

3.2S等位基因扩增方法的原理及评价

3.3对AS-PCR扩增结果的分析

第三章樱桃自交可育基因的分子鉴定

1材料与方法

1.1材料

1.2方法

2结果与分析

2.1试材花柱S基因型的鉴定

2.2 SFB4和SFB4’基因的扩增和序列研究

2.3SFB4’基因的特异分子标记

3讨论

3.1SFB4’中的缺失是导致自交亲和的原因

3.2SFB4’突变基因自交结实的理论解释

3.3 SFB4’基因特异分子标记

第四章AS-PCR技术在樱桃自交亲和育种中的应用

1材料与方法

1.1斯坦拉自交亲和后代的培育

1.2 S基因型鉴定的AS-PCR技术

1.3 SFB4’鉴定

2结果与分析

2.1斯坦拉自交亲和后代的培育

2.2应用AS-PCR技术对Stella自交后代中S4’S4’纯合体种质的筛选

3.讨论

3.1AS-PCR对Stella自交后代中S4’S4’纯合体种质的筛选

3.2 AS-PCR在樱桃育种中的其它应用

第五章结论

主要参考文献

致谢

附录

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