基因相互作用和自然变异导致S-RNase独立的Solanum单边不兼容性
Xiaoqiong Qin1, Sarah Ng1, Elizabeth Paul1
1Department of Plant Sciences (ms #3), University of California, One Shields Ave, Davis, California, 95616, USA.
番茄的单边不相容性 (UI) 涉及花粉基因甲基脱酶2 (ODC2) 和HT-A/-B,以及花粉基因酸合成酶2 (FPS2), ui6.2和 ui12.2. ODC2和HT-A对于UI至关重要, ui6.2和 ui12.2主要与ODC2相互作用.
科学领域:
- 植物生殖生物学
- 遗传学和基因组学
- 跨物种不兼容性机制
背景情况:
- 单边不兼容 (UI) 描述了一个模式,其中自不兼容 (SI) 物种的花粉拒绝相关的自不兼容 (SC) 物种的花粉,而不是反之.
- UI机制可以是S-RNase依赖的或S-RNase独立的,后者涉及复杂的遗传相互作用.
- 在SC物种Solanum pennellii LA0716中表现出UI对培养的西红 (Solanum lycopersicum) 花粉,花粉基因介于ornithine decarboxylase2 (ODC2) 和HT-A/-B,以及花粉基因 farnesyl pyrophosphate synthase2 (FPS2), ui6.2 和 ui12.2.
研究的目的:
- 为了阐明S. pennellii-S. lycopersicum单方面的不相容性的遗传基础.
- 确定ODC2,HT-A/B和FPS2基因在UI中的作用.
- 研究UI的进化起源和交配系统的关联.
主要方法:
- 在S. pennellii中生成和分析双入侵线 (IL) 和突变 (odc2,ht-a,fps2).
- 在S. lycopersicum和S. pennellii之间进行跨物种交叉,并对F2种群进行分析.
- 传输比率扭曲分析以确定涉及UI的基因.
- 缺乏ODC2,HT-A/B和S-RNase的三重突变体的表征,用于细胞质内进化研究.
主要成果:
- 双入侵线IL12-3 (HT-A/-B) ×IL3-3 (ODC2) 显示S. lycopersicum花粉排斥,确认ODC2和HT-A是UI所需的.
- 在odc2的突变,但不是ht-a,取消了UI,表明 ui6.2和 ui12.2主要与ODC2相互作用.
- 在S. pennellii中发生的FPS2突变导致S. pennellii和S. habrochaites中的花粉不相容,这表明ODC2依赖的UI在这些物种的祖先中进化,并与S. habrochaites的外交有关.
结论:
- ODC2和HT-A是Solanum pennellii和Solanum lycopersicum之间单方面的不相容性的重要基因.
- ui6.2 和 ui12.2 花粉因子与 ODC2 相互作用,突出显示了 UI 中的关键遗传相互作用.
- 涉及FPS2的UI的发展似乎与Solanum类的外交交配系统的演变有关,并且三重突变使细胞质内进进入栽培番茄.
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