柑橘自交不亲和调控机制研讨取得新停顿

起源：华中农业年夜学 2021-09-10 08:25

华中农业年夜学邓秀新院士团队在柑橘自交不亲和调控机制研讨上的新结果以Downregulated expression ofS2-RNase attenuates self-incompatibility in “Guiyou No. 1” pummelo为题在Horticulture Research在线颁发。

柑橘属芸香科柑橘亚族，是寒带、亚寒带多年生草本果树，活着界上普遍栽培莳植，是天下公认的第一年夜生果，其家当在公民经济中盘踞紧张位置。现有主栽柑橘种类中好多均具备自交不亲和个性，如沙田柚(Chai et al.， 2010)、八朔(Yamashita and Tanimoto， 1985)、日向夏(Honsho et al.， 2009)、无籽砂糖橘(Ye et al.， 2009)、克里曼丁橘(Caruso et al.， 2012)、W.默科特(Gambetta et al.， 2013)、香水柠檬(Zhang et al.， 2015)及“Kagzi Kalan”柠檬(Kakade et al.， 2017)等。

在临盆实践中，自交不亲和性是制约柑橘果实产量进步及品质改进的紧张因素之一。以沙田柚为例，因为其具备典型的配子体自交不亲和个性，自交座果率仅0.3%，使得临盆实践中必需通过设置装备摆设酸柚授粉树或进行人工授粉以进步座果率，不仅费时辛苦，并且果实种子多，在休息力充足及消费者对果实品质要求不时进步的本日，这成为制约家当可继续倒退的一个紧张成绩。是以，开掘和培养柑橘自交亲和渐变资本，进而解析自交亲和渐变分子机制，为将来有针对性展开改进培养自交亲和新种质具备紧张的实际及实践意义。

课题组后期已通过正向学等伎俩初次说明节制芸香科柑橘自交不亲和机制属于S-RNase酶介导的配子体自交不亲和类型(Liang et al.，Nature Plants， 2020)。本研讨以自交亲和沙田柚低劣变异株系——“桂柚1号”为资料，分歧于沙田柚具备典型的配子体自交不亲和个性——自交坐果率极低，“桂柚1号”则表示出稳定的自交亲和个性，临盆上无需人工授粉。

研讨职员对沙田柚和“桂柚1号”颠末间断两年的自交授粉及坐果率察看，证明了‘桂柚1号’的自交亲和表型稳定，授粉5天后，其花粉管可以完整达到花柱基部。人工自交授粉后，“桂柚1号”的坐果壮实率可达30%。而两者互相杂交授粉成果标明，沙田柚的花粉在“桂柚1号”的柱头上也表示出稳定的亲和性，而“桂柚1号”的花粉在沙田柚的柱头则表示为不亲和，由此标明，“桂柚1号”亲和渐变产生在花柱端。S基因型鉴定成果标明“桂柚1号” 与沙田柚均为S1S2，对“桂柚1号”自交子代基因型鉴定成果标明，其子代基因型S1S1：S1S2：S2S2的拆散比为0：1：1，联合RNA-Seq及qRT-PCR阐发，发现S2-RNase基因在“桂柚1号”花柱中完整不表白，且Western Blot成果也证明，在“桂柚1号”花柱中未检测到S2-RNase卵白。以上成果标明，S2-RNase基因的不表白是形成“桂柚1号”自交亲和的起因。

为了进一步解析“桂柚1号”自交亲和的分子机制，本研讨基于三代PacBio测序平台，对“桂柚1号”进行了全基因组测序，共获得3969910472条subreads，经分型组装，获得566.29 Mb包括两个S单倍型的基因组序列。并对获得的S1和S2两个单倍型的序列信息进行了手动正文。与曾经颁发的沙田柚S1和S2单倍型相比，发当初节制柑橘自交不亲和的S位点上，“桂柚1号”与沙田柚在序列上并不存在差别，该位点上也并未检测到Indels和构造变异(SVs)。且发现形成“桂柚1号”自交亲和的S2-RNase基因下游启动子区域(5kb)及上游非编码区(5kb)在“桂柚1号”及沙田柚中，序列完整一致，并无SNP的差别。全基因组甲基化阐发也显示，“桂柚1号”和沙田柚花柱中甲基化程度并不存在显着差别，此中甲基化相关基因和去甲基化相关基因的表白也无显明差别。由此标明，“桂柚1号”中S2-RNase基因的不表白并非因为序列变异和表观甲基化修饰所招致。

针对“桂柚1号”和沙田柚花柱和花药转录组的数据阐发标明，花柱中的基因表白谱在“桂柚1号”和沙田柚中存在显着差别，推测能够是转录调控程度的差别招致了S2-RNase基因表白的差别。转录组阐发共获得29个候选的差别转录因子基因，经单杂交和LUC试验验证，终极发现转录因子CgHB40能够参加了S2-RNase基因的调控，其在“桂柚1号”和沙田柚中的差别表白，能够是形成“桂柚1号”自交亲和的起因，对于该基因的功效也必要更多的后续试验进行验证。

年夜多半着花动物的自交不亲和性由S-RNase所介导，今朝为止环抱S位点上S-RNase/SLF的功效及自交不亲和机制研讨在梨(张绍铃等，2012)、苹果(李天忠等，2011)、杏(陈学森等，2000)及马铃薯(黄三文等，2021)中研讨的较为深化，部门研讨曾经走活着界前列，但至今关于S-RNase下游调控机制的研讨至今鲜有报道。本研讨证明雌蕊的渐变通过影响未知的转录调控机制，招致“桂柚1号”自交不亲和性的丢失。通过对SV变异、甲基化程度和基因表白数据的阐发，确定了一个能够参加S2-RNase基因调控的候选转录因子(CgHB40)。这项任务极年夜的匆匆进了人们对柑橘自交不亲和体系根底的懂得，也为后续S-RNase基因的转录调控研讨奠基了一定的根底。(100yiyao.com）