60个苹果新品种S基因型鉴定_刘春生.pdf

植物界存在着广泛的自交不亲和现象，根据花粉不亲和的表型及遗传机制的不同可以分为 2 大类，一是孢子体自交不亲和（SSI），如禾本科植物；二是以蔷薇科、茄科等为代表的配子体自交不亲和（GSI）1。苹果属于配子体自交不亲和，绝大多数品种表现为自花授粉不结实，只有少数品种具有自花结实的特性，例如 寒富、惠、CAU-1 和 弘大一号 等2-6。苹果自交不亲和性受 17 号染色体复等位基因座S位点（S-locus）控制，S 位点包含花柱 S 决定因子 S-RNase 以及花粉决定因子 F-Box，当花粉的 S 单元型与花柱两个 S 单元型其中的一个相同时发生自交不亲和反应，花粉管生长受到抑制7。由于自交不亲和性的存在，所以生产中苹果需要搭配授粉树，对于育种工作者，了解选配亲本的 S 基因型是杂交育种成功的前提。近年来随着我国苹果育种速度的加快，新品种不断被选育出来8。目前，已知 500 多个苹果品种的 S基因型得到了鉴定9，分离鉴定得到了 50 多个S等位基因10，一些新选育品种的 S 基因型尚未完全得到鉴定，新品种 S 基因型对于授粉树的选择，新品种的推广应用以及农民脱贫致富乡村振兴具有重要意义，因此鉴定新品种的 S 基因型显得十分迫切。苹果 S基因型鉴定的方法目前主要有 3 种方法：一是田间授粉试验，二是花柱 S-RNase 电泳分析法，三是 S-RNase 基因特异性 PCR 分析的方法9-12。本研究中收集了 60 份苹果种质资源，通过 S-RNase 基因特异性PCR分析的方法鉴定新品种的S基因型，期望能够为育种亲本的选择以及授粉树的搭配提供理论依据。1材料和方法1.1试验材料60 份种质资源的品种名称及亲本详见表 1，其中包括 42 份通过杂交选育的品种，12 份未知亲本的新品种，6 份砧木种质资源。样品均是采集幼嫩的叶片，清水洗净后-80 超低温冰箱保存，用于提取 DNA。收稿日期：2022-04-20第一作者邮箱：*通讯作者：李威60 个苹果新品种 S 基因型鉴定刘春生，肖遥，范文琪，王宝安，徐亚，范嵩博，伍玲，鲜林峰，李威*（中国农业大学园艺学院/果树细胞与分子育种实验室北京100193）摘要：绝大多数苹果品种具有自交不亲和的特性，生产中需要搭配授粉树完成异花授粉。在苹果中已经分离鉴定了 50 多个 S-RNase 基因，对于一些新选育品种的 S 基因型至今未得到鉴定。利用 S-RNase 基因特异性 PCR 分析的方法鉴定了 60 份苹果新种质资源的 S 基因型，在 60 份苹果种质资源中，有 56 份品种的 S 基因型是首次鉴定到，并首次鉴定到了一个红肉苹果品种红色之爱的 S 基因型，其 S 基因型是 S19S？。新品种 S 基因型的鉴定能够为苹果育种亲本的选择及授粉树的合理搭配提供依据。关键词：苹果；新品种；S 基因型；PCR 分析中图分类号：S661.1文献标识码：ADOI 编码：10.19440/ki.1006-9402.2023.01.0033结论与讨论采用丰产栽培技术管理的塞外红苹果丰产性大大提高、连续结果能力强；增强了抗寒性、适应性更广；光合作用各项指标有较大改变、光合产物积累量较多；果形端正，果形指数 1.3，平均单果质量 67.76 g，高于对照 17.79%；可溶性固形物含量 20.73%，高于对照10.21%，口感明显优于对照；果实着色面积明显高于对照。通过连续几年的试验观察，塞外红苹果连续丰产性强，具有适应性广、抗寒性强、耐贫瘠等特性，适宜在河北北部承德、唐山、张家口、秦皇岛等地推广栽种。（上接第2页）响J 食品工业科技，2022，43（10）：331-3389CHANDI KANCHANA DEEPALI WELLALA 高压均质对胡萝卜-苹果-桃复合汁稳定性及生物活性物质生物利用度的影响D 中国农业科学院，201910陈美丽，许艳华，纵伟，等 超高压微射流对石榴汁品质的影响J 食品研究与开发，2017，38（3）：81-8511师聪，李哲，张建萍，等 超声波辅助酶法澄清树莓果汁的艺优化J 食品工业科技，2020，41（1）：132-13712刁恩杰，李向阳 高压二氧化碳处理对橙汁货架期的影响J 农业工程学报，2009，25（02）：298-30113杨平，李业禄，许青 猕猴桃果汁稳定性的研究J 食品研究与开发，2017，38（10）：73-765 1.2苹果 S 基因型的鉴定1.2.1基因组DNA提取采取改良的CTAB法提取叶片 DNA13，1%琼脂糖电泳检验DNA 质量，将 DNA于-20 冰箱保存备用。1.2.2S-RNase 特异性引物 PCR 扩增S-RNase 特异性引物采用龙慎山等设计的引物，引物由上海生工生物公司合成，序列见表 2。10L 反应体系：5L2Taq Mix，引物各 0.5L，ddH2O 3.5L，模板 0.5L。PCR 反应程序：94 5 min，94 30 s，6064 30 s（引物不同，退火温度不同），72 延伸 45 s，34 个循环，72 10 min，16 10 min。PCR 产物经 1.2%琼脂糖凝胶电泳检测。表 2研究用到的 S-RNase 引物序列引物名称引物序列 5-3引物名称引物序列 5-3MdS1FTGTAAGGCACCGCCATATCATACMdS20FGTTGTGGCCTTCAGACTCGMdS1RCAACCTCAACCAATTCAGTCAATGAMdS20RGGCCAACTACTTTTATTTTTCATCMdS2FAACATGAATCGAAGTGAATTATTTAMdS21FAAGTAATTGCCCGATAAGGAACATAMdS2RTTGAGGTTTGGTTCCTTACCATGMdS21RAGTTTATGAAATGTTCTCCGCTGTAMdS3FGGCGAAAATTAAACCGGAGAAGAAMdS23FAAGAATACAACCATTACGCCTCAGCMdS3RCCTCTCGTCCTATATATGGAAATCACMdS23RATTGTTGGTACTAATGCTTATGGCGMdS4FATTGCAAGACAAGGAATCGTCGGAAMdS24FATGGCTCCTGTGCGTCTTCCCMdS4RAGAAATGTGCTCTGTTTTTATCGMdS24RCGTCATCCGTGTATAGGGCAACTMdS5FGGTCAAACCCACGGCGTCTCAMdS26FTCCATCAAACGTGACTTCTCATMdS5RATTCAGTTATCCCATTCTTCGMdS26RATCCTTCAGCATCCTGATTCGMdS7FAGTAAATCAACCGTGGATGCTCAGMdS31FTGACCCAAAATATTGCAAGGCGCMdS7RTTACAATATCTACCTGTTTCCTGGGMdS31RTTTCAATATCTACCAGTCTCCGGCMdS9FCCACTTTAATCCTACTCCTTGTAGAMdS44FGCATGGTAGGACCTGACCCAAGTAMdS9RTCAATTTCCTTCTGTGTCCTGAATTMdS44RTCTCAACCAATTGAGTCGTCGTACCMdS10FCCAAACGTACTCAATCGAAGMdS45FCCAGAAGGTTGCAAGACACAGAAATMdS10RTCCCGTGTCCTGAATCTCCCMdS45RAGTTTTGGTGCCTTATTGTTGGTACMdS11FAAATATTGCAAGGCGCCGCMdS46FCCCAACGTGCTCGATCGAACAMdS11RTTTCAATATCTACCAGTCTCCGGCMdS46RTCAATTTCCTTCTGTGTCCAGAATCMdS19RTCAATATCCACCAATGACCTGTTMdS19FGCCTTCAAACAAGAATGGACC表 160 份种质资源及亲本名称亲本名称亲本名称亲本沈农 2 号不详华佳美国八号麦艳华硕美国八号华冠华农 1 号不详宁丰东光富士秋露大秋露香硕红国光元帅龙秋双秋龙光岳苹寒富岳帅脆红不详华红金冠惠金苹金红宁酥友谊不详富红富士秋红岳华寒富岳帅小帅元帅铃铛果龙红铃铛富士紫香红海棠赤阳狮子山 1 号华农 1 号元帅绿帅金冠实生塞外红不详香国光不详绯霞红玉丹霞岳艳寒富珊夏秋红（青岛）不详红香脆嘎拉华丽冀苹 1 号不详新冬冬立蒙花红龙帅寒富金红皇家嘎拉实生瑞阳秦冠富士玉华早富不详秦阳华瑞美国八号华冠秀水不详华美华帅嘎拉福丽特拉蒙富士红宝石国光元帅早红嘎拉实生美国八号不详龙冠金冠七月鲜华玉藤牧一号嘎拉福艳特拉蒙富士绿香蕉金红1056（国光红星）秦脆长富 2蜜脆红色之爱不详双阳红特拉蒙（嘎啦+福斯塔夫+新世界）瑞提娜（CoxOrangeOldenburg）Malus floribunda俄砧 1 号俄罗斯国立米丘林农业大学引进后筛选改良红满堂舞美山定子赛金富士特拉蒙俄砧 2 号华星藤牧一号嘎啦鲁丽藤牧一号嘎啦俄砧 3 号Y-3 砧木野生山定子实生岳冠寒富岳帅俄砧 5 号瑞红特拉蒙（嘎啦+福斯塔夫+新世界）苹艳岩富 10红津轻俄砧 4 号6 表 3新品种 S 基因型鉴定结果名称S 基因型名称S 基因型名称S 基因型名称S 基因型沈农 2 号S2S24龙红S1S3岳冠S3S9瑞提娜S3S24华农 1 号S3S4绿帅S2S9岳艳S1S7Y-3 砧木S2S?硕红S2S19绯霞S2S9冀苹 1 号S1S5塞金S2S9脆红S20S24红香脆S5S?红宝石S2S2俄砧 1 号S3S?友谊S1S?玉华早富S1S9龙冠S1S3俄砧 4 号S1S3小帅S1S3秦阳S3S5绿香蕉S1S?鲁丽S2S9狮子山 1 号S3S7华美S2S5双阳红S2S5瑞阳S1S2香国光S2S19苹艳S1S7红满堂S2S?华瑞S9S24秋红（青岛）S19S26华硕S9S24华星S5S9福丽S1S3新冬S1S24秋露S3S19瑞红S2S5龙帅S2S?秀水S2S19岳苹S1S3俄砧 3 号S2S9美国八号S5S9宁丰S1S9金苹S1S？华佳S1S?福艳S19S?龙秋S1S7岳华S3S9早红S1S2俄砧 2 号S3S?华红S3S9紫香S1S?华玉S5S24俄砧 5 号S1S3富红S1S5塞外红S1S?秦脆S1S24红色之爱S19S?注：？表示 S 单元型未知。通过S-RNase基因特异性PCR分析得到了 60 份种质资源的 S 基因型。13 个品种或砧木只鉴定到了一个 S 单元型，另一个 S 单元型未鉴定到，47 份种质资源的 S 基因型完全被鉴定到，统计结果见表 3。3讨论苹果属于配子体自交不亲和植物，自交不亲和特性的存在有效地避免了近交繁殖，促进异交，有利于保持物种的多样性。田间授粉鉴定苹果基因型的方法费时费力，效率低；花柱 S 核酸酶电泳法以及 S-RNase 基因特异性PCR 分析的方法简便高效。由于苹果品种间亲缘关系近使得苹果遗传范围窄，近亲繁殖不利于控制优良性状的基因聚合遗传给后代。苹果新种质资源及野生苹果种质资源 S 基因型的鉴定有利于拓宽苹果遗传背景，挖掘优异基因。从苹果新品种 S 基因型的鉴定结果中可以得到苹果资源中还存在一些未知的S单元型有待鉴定。在所供试的 60 份苹果种质资源中，有 56 份品种的 S 基因型是首次鉴定到，华玉、华硕、华星 和美国八号 4 个品种的鉴定结果与丁体玉等的研究结果一致，我们首次鉴定到了一个红肉苹果品种 红色之爱 的S基因型，其S基因型是S19S？，能够为红肉苹果的选育提供理论基础。参考文献1Sassa H Molecular mechanism of the S-RNase-based game-tophytic self-incompatibility in fruit trees of RosaceaeJBreed Science，2016，66（1）：116-1212白松龄，伊凯，刘国成，等寒富 苹果的自花结实性及其 S 基因型J 园艺学报，2008，35（4）:63Shogo M，Sada