摘要
山楂（Crataegus pinnatifida Bge.）是蔷薇科（Rosaceae）山楂属(Crataegus spp.)果树。作为我国重要的果树种质资源之一，其自交不亲和机制的研究尚未见报道，而‘紫珍珠’作为目前发现的唯一山楂自交亲和性的种质资源，为探究山楂自交亲和性的分子机制及山楂属植物的自交不亲和机制提供了重要的研究材料。本研究一方面利用蔷薇科果树基因组数据库对核酸酶数据进行生物信息学分析，分别在5’UTR和3’UTR区域设计引物克隆‘紫珍珠’S-RNase基因，并通过NCBI数据库、Lasergene、MEGA7.0和SWISS MODLE软件进行同源比对、结构分析、系统进化树分析和蛋白三级结构分析；另一方面设计‘紫珍珠’的自交及杂交授粉试验，通过对自交和杂交后代群体的遗传分析，来讨论其自交亲和性突变的原因。结果如下： （1）从‘紫珍珠’中克隆出两条长度分别为960bp和843bp的全长S-RNase基因序列，分别命名为ZZZS1-RNase和ZZZS2-RNase。登录到GeneBank的ID分别为MG385836和MG385837。二者均属于RNase T2基因家族，推导的氨基酸序列具有与梨属、苹果属S-RNase相似的保守结构。系统进化树中，ZZZS1-RNase和ZZZS2-RNase与苹果属和梨属聚类在一起，提示山楂属自交不亲和类型可能与苹果属、梨属为同一类型。 （2）‘紫珍珠’及其自交后代‘6号’均为S1S2基因型，‘紫珍珠’自花授粉亲和指数为1.27，表现自交亲和；自交后代‘6号’自花授粉亲和指数为0.57，表现自交不亲和，相互授粉发现‘紫珍珠’给‘6号’授粉时亲和指数为0，表现自交不亲和；而‘6号’做父本给‘紫珍珠’授粉时，亲和指数为0.965，表现自交亲和。初步判断‘紫珍珠’自交亲和性突变发生在花柱部分。 （3）利用‘紫珍珠’两条等位基因的序列多态性，设计了2对特异性引物对自交及杂交后代群体S基因型进行鉴定，34个自交后代中出现了三种基因型S1S1、S1S2和S2S2（3∶26∶5），出现了偏分离现象；‘紫珍珠×6号’34个杂交后代的三种基因型S1S1、S1S2和S2S2比例为7∶16∶11（≈1∶2∶1），符合孟得尔遗传规律，综上所述，推断‘紫珍珠’自交亲和性是由花柱部分非S因子突变导致。 （4）通过设计通用引物分别克隆到山楂‘大黄’和‘徐州大阔’S-RNase基因，命名为DHS3-RNase和XZS4-RNase，并鉴定它们的S基因型分别为S3S3和S4S4。理论预测‘紫珍珠×大黄’后代群体的基因型应该为S1S3和S2S3（1∶1），‘紫珍珠×徐州大货’后代群体的基因型应该为S1S4和S2S4（1∶1）。然而根据山楂‘紫珍珠’、‘大黄’和‘徐州大货’的四条S-RNase基因的序列多态性，设计了4对特异性引物S1F/S1R、S2F/S2R、DHS3F/DHS3R和XZS4F/XZS4R，来鉴定‘紫珍珠×大黄’和‘紫珍珠×徐州大货’后代群体的基因型，发现这两个后代群体中均出现了S1S2基因型，与母本‘紫珍珠’基因型一致。因此，我们推测可能是‘紫珍珠’作为母本时，后代种子中存在无融合生殖的现象。
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