全 文 ：中国农业科学　 1999, 32( 4): 104～ 106
Scien tia Ag ricul tura Sinica
花烟草自交不亲和性连锁的基因定位研究*
吴跃进 1　王　钰1　 J. H. Li2　 E. J. Newbigin2
( 1农业部水稻遗传育种开放实验室 ,安徽省农业科学院水稻研究所 ,合肥　 230031; 2 Plant Cell Biology
Research Cent re, School of Botany, the Univ ersi ty of M elbou rne, Vic. 3052 Aus t ralia)
Mapping of Pollen-expressed Genes Linked to
the S -locus of Nicotiana alata
Wu Yuejin1　Wang Yu1　 J. H. Li2　 E. J. Newbigin2
( 1The Key Laboratory of Rice Genetic and Breeding , I nstitute of Rice Research, Anhui Academy of
Agricultural Science , Hef ei　230031; 2Plant Cell Biology Research Centre ,
School of Botany , the University of Melbourne . Vic.3052 Australia )
Abstract　 Four pol len-expressed genes linked to the S-locus of Nacotiana alata were
identi fied using an inbred population and i ts performances. Tw o of these genes, 48A and
CP108, have show n no recombination w ith the S-locus and therefo re may be involv ed in
controlling the pollen s sel f-incompatibility response. Based on a single recombination o f
o ther tw o genes and S-lo cus, 133G and 167A are about 1cM and 4cM from the S-lo cus.
Key words　 Nicotiana alata ; S-locus; Gene; Mapping
关键词　花烟草 ;自交不亲和 ;基因 ;定位
自交不亲和性是植物界存在的一种普遍现象 ,据 East估计有 3000种以上的植物存在
着自交不亲和性 ,自交不亲和是由于花粉雌蕊之间表现的抑制作用所致 ,研究表明烟草属于
同形不亲和性中的配子体自交不亲和〔1〕。对烟草的自交不亲和研究表明 ,花粉可以在柱头上
发生水合萌发并迅速进入花柱 ,但在花柱中生长缓慢甚至停止 ,这主要是在花柱传递组织细
胞间质中含有丰富的由 S基因编码的蛋白质 ,它们具有核酸酶的活性。因此这些蛋白质也称
为 S-核酸酶 ( S-RNase) , S-RNase可能使花粉管中的 rRN A降解变性 ,从而使花粉管停止生
长。 S-RNase是通过在雌蕊中发挥作用来控制自交不亲和性的〔4, 5〕。
本研究利用已经发现的与自交不亲和位点 ( S-locus)连锁的几个基因如 48A、 133G、 167A、
GP108等对控制自交不亲和性状的基因进行定位研究 ,旨在对该位点编码的基因进行克隆。
1　材料与方法
1. 1　材料
花烟草 (N icot iana alata )含 S2S6基因型的后代 ,共 108株播于温室盆钵中。
　 收稿日期　 1998-11-02
* UNDP资助项目。 本研究在澳大利亚墨尔本大学植物系植物细胞生物学研究中心合作研究时完成。
1. 2　方法
1. 2. 1　人工授粉判断基因型　将 S2 S3× S6 S7杂交后代群体中 S2 S6个体剥蕾 ( bud po llina-
tion)自交 ,对自交后代每株分别用 3朵花自交 , 3朵花授 S2 S2花粉 , 3朵授 S6 S6花粉 ,判断后
代植株的 S基因型。其基因型判断如下:
1. S2 S2花粉授粉后结实正常的后代植株的基因型为 S6 S6。
2. S6 S6花粉授粉后结实正常的后代植株的基因型为 S2 S2。
3. S2 S2和 S6 S6花粉授粉后均不结实的后代植株的基因型是 S2 S6或 S6 S2。
1. 2. 2　 Genomic DN A提取　在苗期每株取嫩叶 5～ 6g , Genomic DN A提取按 CTAB法 ,
见文献〔2〕。
1. 2. 3　 Southern blo ting杂交　按卢圣栋 ( 1993) South er n杂交方法〔 3〕。
2　结果与讨论
2. 1　S 2S 2和S 6S 6花粉授粉结果
在试验的 S2 S6后代 108株群体中 ,基因型为 S2 S2、 S2 S6和 S6 S6的分别有 16株、 64株和
28株。 S2 S2∶ S2 S6∶ S6 S6= 1∶ 4∶ 1. 75。
2. 2　用 Southern分子杂交来判断 S 2S 6后代群体的基因型
共使用 4个标记基因即 48A、 133G、 167A和 CP108,其 S6 S6基因型有一个 3. 0kb DN A
杂交片断 , S2 S2在 2. 0kb处有一个 DNA杂交片断 (图 ) ,因而可以从 DNA的杂交片断判断
每个植株的基因型。
1— S2 S2; 2— S2 S6; 3— S6 S6
图 　利用分子标记 48A判断 S 2S 6后代基因型
Fig .　 Judgement on the geno type o f S2 S6 by mo lecula r marker
将 4种标记性状判断 S2 S6群体植株基因型 Southern杂交结果汇于下表 ,可见 48A和
CP108两个基因与自交不亲和位点紧密连锁 ,与 S位点无重组 ,这二个基因在成熟花粉和
花药发育的后期得到充分表达 ,另外 2个基因 167A和 133G也与 S-locus紧密连锁 ,分别为
1cM和 4cM , 133G也表达在成熟的花粉和花药发育的各个时期 ,但在子房中表达水平低。
以上研究结果将对 S-locus编码基因定位和克隆有重要作用。
1054期 吴跃进等:花烟草自交不亲和性连锁的基因定位研究
表 　Southern杂交判断 S 2S 6后代群体基因型
Table　 Judgem ent on the geno type of S2 S6 by the Southern bloting
标记基因
Marker
基因型 1) Genotype
S6 S6 S2 S6 S2 S2 Total
48A 0 /28 0 /63 0 /16 0 /107
133G 2 /26 2 /53 0 /15 4 /94
167A 1 /29 0 /62 0 /15 1 /106
C P108 0 /17 0 /34 0 /11 0 /62
　 1)表中结果斜线以上数字为用 Southern杂交和授粉方式判断基因型结果差异个体数 ,斜线以下为相同的个体数
The numeral on th e oblique line in the tab le is th e plant of di ff eren t geno types by b ud pol lination and South ern blot-
ing. Th e num eral under the ob lique line in th e table i s th at of same g enotype
参　考　文　献
1　 孟金陵 ,等 (编著 ) .植物生殖遗传学 . 北京:科学出版社 , 1997
2　 王　钰 ,吴跃进 ,等 .利用 RAPD标记鉴定豌豆栽培品种 (P . sativum )和野生种 ( P. f ulvum ) . 安徽农业科学 . 1998,
26( 3): 189～ 191
3　 卢圣栋主编 .现代分子生物学实验技术 .北京:高等教育出版社 , 1993
4　 Peter N Dodds, Adrienne E, Ed New bigin. A molecular perspectiv e on pol lination in f low ering plom ts. Cell. 1996,
85: 141～ 144
5　 Jules Janick. Plant Breeding Review s V ol. 15. Canada. Joh n w iley & sons , lnc. 1997: 19～ 37
106 中　国　农　业　科　学 32卷