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彻底改变玫瑰育种揭开玫瑰自交不亲和和遗传联系的神秘面纱

开心的月饼 2023-11-22 13:54:23 健康养生

玫瑰因其观赏价值而闻名于世,其育种和栽培历史悠久,现有品种超过30,000个。玫瑰主要是异交和高度杂合的植物,大多数性状的遗传模式很难预测。因此,玫瑰杂交育种极具挑战性。

彻底改变玫瑰育种揭开玫瑰自交不亲和和遗传联系的神秘面纱

玫瑰遗传学的最新进展,包括开发分子标记来构建遗传连锁图谱和基因组测序,揭示了气味、连续开花(CF)和重瓣(DF)等性状的关键遗传因素。然而,控制玫瑰自交亲和性(SI)的S位点尚未完全阐明,这对于二倍体水平的育种改良至关重要。

相关研究已经确定了基因组中潜在的S基因座区域和相关的S-RNase酶,但不一致和有限的授粉实验使得S基因座的确切位置和功能尚未得到证实。

2022年10月,园艺研究发表了一篇题为“RosaS基因座的鉴定为连花玫瑰的育种和野生起源提供了新的见解”的观点。

本研究旨在鉴定控制蔷薇自交不亲和性(SI)的S位点,探讨S位点与其他观赏性状的遗传联系,研究月季品种中特定S等位基因(SC)的历史频率变化,并鉴定携带Sc等位基因的野生物种,以推断中国古老CF品种的野生起源。这项研究将有可能揭示关键的遗传联系,并有助于更精确、更有效的玫瑰育种实践。

首先,研究人员在OldBlush、R.multiflora和R.rugosa的基因组数据库中对候选S-RNase基因进行了全基因组搜索。他们鉴定出位于4条染色体上的16个候选基因,其中7个在雌蕊中表达。

分子系统发育树分析进一步确定3D和0A基因是S-RNase的主要候选基因。在R.multiflora和R.rugosa中还发现了另外9个3DS-RNase样基因。高度的遗传差异支持了这样的假设:3DS-RNase基因编码真正控制玫瑰SI的S-RNase。

研究人员将注意力转向0A基因,假设该基因是3DS-RNase的等位基因。对七种二倍体多花蔷薇植物雌蕊转录组的分析表明,0A和3D基因是等位基因。二倍体群体的遗传图谱进一步证实0A和3DS-RNase基因映射到3号染色体上的同源位置。

其次,通过基因组数据库搜索和OldBlush雄蕊转录组鉴定了S-RNase侧翼的F-box基因。从5.3至5.8Mbp区域鉴定出12个F-box基因和1个S-RNase(SC1)在包含SC2S-RNase的重叠群RC0中鉴定出Chr3中的Chr3和其他三个F-box基因。

广泛的授粉实验有力地支持了这样的假设:3D和0AS-RNase基因是玫瑰SI的雌蕊决定因素。另外,F1群体的分离分析表明S基因座和花抑制基因KSN之间的遗传连锁。非功能性等位基因ksn负责CF特征。

最后,本研究追踪了中国老CF品种的SC等位基因,共鉴定出5个SC等位基因(SC1-5)。ksn从中国向欧洲品种渗入后,带有SC的品种频率急剧增加,并且在现代品种中仍保持较高水平(80%),这表明S基因分型有助于有效育种。

总之,这项研究为玫瑰育种提供了宝贵的见解,证明了S基因分型对于有效育种的重要性,特别是在二倍体玫瑰中。它为未来研究S位点与DF、无刺和抗病性等性状之间的遗传联系奠定了基础,并为我们对玫瑰遗传学和育种实践的理解做出了重大贡献。


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