新疆野生扁桃自交不亲和性的分子机制研究

Xinjiang wild almond(Prunus tenella) is the precious wild fruit tree resources, world-famous, On the basis of study on propagate biological characteristics and genetic diversity of germplasm resources, To further to using the resources of the five natural populations of wild almond in Xinjiang, Using Homologous cloning method clone the self-incompatibility S-Rnase gene, F-box gene and SSK1 gene, The identification of the self-incompatibility genes and functional analysis Using Southern blot, Northern blot, Yeast two hybrid and Pull dwon methods, In order to study the self-incompatibility response mechanism about S-Rnase, F-box and SSK1 gene in Xinjiang wild almond. The expected results would provide new experimental evidence and lay the molecular genetic basis for elucidating the Rosaceae fruit self-incompatibility mechanism research, for breeding almond self-compatibility variety. At the same time, The results of the study has important significance about enriching the theory of the evolutionary origin and protection and utilization of the wild fruit tree germplasm resources.

新疆野生扁桃是我国珍贵的野生果树资源，我们在对新疆野生扁桃授粉生物学特性调查及种质资源遗传多样性等前期研究的基础上，进一步以分布于新疆的5个自然居群的野生扁桃为材料，通过同源克隆法克隆自交不亲和的S-Rnase和F-box基因以及一类新的花粉特异表达且与花粉决定因子相互作用的基因SSK1(S-locus F-box-interacting SKP1-like 1)，利用Southen、Northern blot杂交技术,同时利用酵母双杂交、Pull dwon等方法进行自交不亲和基因的鉴定与功能分析，探讨S-Rnase、F-box以及SSK1基因在野生扁桃自交不亲和反应中的作用机制，预期结果对阐明蔷薇科果树自交不亲和性机制研究提供新的实验证据，为扁桃自交亲和性品种选育奠定重要的分子与遗传学基础，同时研究结果对于进一步丰富野生果树的起源演化理论以及种质资源保护及利用等方面都具有重要意义。

新疆野生扁桃为蔷薇科李亚科桃属扁桃亚属植物，是我国珍贵的野生果树资源，闻名于世，项目以新疆野生扁桃为实验材料，根据蔷薇科李属以及相近科属不同树种的花柱S-RNase基因，花粉SFB基因以及SSK1 基因序列设计简并及特异性引物，进行S等位基因专一性PCR扩增，并结合RT-PCR、RACE等技术从新疆野生扁桃5个自然分布居群的不同株系中克隆鉴定出了8个自交不亲和性花柱S-Rnase基因；8个自交不亲和性花粉SFB基因以及1个新的自交不亲和性花粉SSK1 基因，并全部在Genbank上登录，在此基础上，进一步构建了自交不亲和性相关基因PetSSK1的植物表达载体pCAMBIA1303-PetSSK1，采用根癌农杆菌介导法，将该基因成功导入矮牵牛植株，并研究了不同种类及浓度抗生素对矮牵牛再生的影响，为今后的表达分析以及有效利用该基因获得自交亲和植株奠定了基础。最后，利用酵母双杂交系统研究其自交不亲和性花粉决定因子SFB蛋白与花柱决定因子S-RNase蛋白间的相互作用，选取利用已克隆到的SFB和S-RNase基因，根据酵母双杂交实验要求和基因的结构特点，进行了有针对性的截短，成功构建了酵母双杂交重组表达载体，研究显示：选取的PetSFB17，PetS16-RNase和PetS17-RNase各蛋白之间并没有发现存在相互作用，实验结果分析研究，推测PetS16-RNase蛋白和PetS17-RNase蛋白不在PetSFB17蛋白的识别谱中，协同非我识别模型在新疆野生扁桃中同样存在。项目从S基因（S-Rnase/SFB/ SSK1）及其转录与翻译三个层面和结构与功能两个角度以及转基因和S基因编码的蛋白之间的相互作用等方面探讨了新疆野生扁桃自交不亲和性发生的分子机制。