杏树是我国三北地区退耕还林的先锋树种之一。针对我国原产杏品种多数自交不亲和、产量低而不稳等突出问题,在已构建了凯特杏×红丰等杂种群体,克隆了巴旦水杏等品种的3个S基因,确定了新世纪等7个品种S基因型的基础上,本项目进一步采用S等位基因专一性PCR技术,探讨S基因在杂种后代的遗传特点,确定主要优系的S基因型;并利用S等位基因专一性PCR及RT-PCR技术克隆红丰等杏种质的S基因,利用Northern blotting分析气球期花柱S基因mRNA转录量,利用IEF-PAGE电泳分离、NIH图像解析法分析花柱S糖蛋白含量,比较不同品种(种质)S基因型及S基因的序列差异,探讨杏自交不亲和强度与mRNA转录量、S糖蛋白含量之间的关系,从S基因及其转录与翻译三个层面上认识不同杏品种自交不亲和强度差异的分子机理。研究结果对自交亲和肉用及仁用杏新品种的育种具有重要的理论及应用价值。
本项目主要取得了如下成果① 利用已报道的李属通用引物组合对中国杏品种进行PCR扩增,结果表明不同引物组合对参试杏品种的扩增系数和扩增效率差异很大,并利用扩增效果最好的引物组合鉴定了16个杏品种的S基因型,在Genbank登录了12个S新基因;②对杏S基因的遗传研究结果表明凯特杏的自交亲和性是可遗传的,并且其S基因型是杂合的,SC对SI为显性;杂种F1代群体分离出4种基因型,符合1111的理论比例;③自交坐果率、有效花比率及平均单果重等性状在杂种F1 广泛分离,为数量性状;④ '凯特'与'新世纪'杏S基因的mRNA在气球期花柱中都表达,但自交亲和与自交不亲和S基因在授粉前后的发育进程中表达模式不同;⑤采用蛋白质组学技术检测到自交亲和杏自花授粉后特异表达蛋白13个,自交不亲和杏自花授粉后特异表达的蛋白9个;⑥国内首次采用有性杂交与生物技术相结合的办法将美国的凯特杏自交亲和基因引入中国杏育成了'山农凯新1号' 和'山农凯新2号'两个自交亲和的早熟杏新品种,2004年获国家植物新品种保护权。上述研究成果对于自交亲和杏品种的选育及调控具有重要的理论和实践价值。