花烟草自交不亲和及其机理

·76·《生命的化学》2009年29卷1期CHEMISTRY OF LIFE 2009,29(1)● Mini Review文章编号: 1000-1336(2009)01-0076-04收稿日期:2008-10-26作者简介:李凤霞(1976-),女,博士,联系作者,E-mail:lfx-2@; 杨爱国(1977-),男,博士,E-mail:yag-100@;王卫峰(1978-),男,助理研究员,E-mail:sdwangweifeng@;龚达平(1979-),男,E-mail:gongdaping@;刘贯山(1964-),男,博士,副研究员,E-mail:liuguanshan2002@;孙玉合(1966-),男,博士,研究员,E-mail:yhsun@花烟草自交不亲和及其机理李凤霞杨爱刘贯山孙玉合(中国农业科学院烟草遗传改良与生物技术重点开放实验室,青岛266101)摘要:花烟草是研究基于S-核酸酶自交不亲和系统的一种重要材料。目前,已经从花烟草中克隆了多个基于S-核酸酶自交不亲和性的基因,如花柱特异性识别关键因子S-核酸酶、调节因子HT-B、120K等,并对其功能进行了深入分析。本文对花烟草中参与自交不亲和过程的基因以及基于S-核酸酶自交不亲和的作用机理研究进行综述,并就未来花烟草自交不亲和性研究的焦点问题进一步分析探讨。关键词:花烟草;自交不亲和;S-位点基因;F-box蛋白中图分类号:Q943自交不亲和性(self-patibility, SI)是显花植物特异性识别并拒绝自身花粉的一种遗传机制,表现为可育的雌雄同花植物在自花授粉后不能产生合子的现象。它是被子植物防止近亲繁殖和保持遗传变异的一种重要策略,在植物遗传改良和作物杂种优势利用上具有重要价值。在配子体自交不亲和植物中,茄科、蔷薇科、车前科植物的SI花粉-花柱间的特异性识别是以S-核酸酶作为花柱决定因子[1]和S-位点的F-box蛋白(S-locus-F-box/S-haplotype-specificF-box, SLF/SFB)作为花粉决定因子[2-5]。由于S-核酸酶基因是这些植物S-位点克隆的第一个基因,因此这类SI也常常被称为基于S-RNase的SI。花烟草(Nicotiana alata)属茄科烟草属,是一种重要的观赏植物,也是研究基于S-核酸酶自交不亲和反应的重要材料。本文就控制花烟草自交不亲和特异性识别的关键因子和调节因子以及作用机理进行综述。1. 花烟草花柱SI特异性决定因子S-核酸酶基于S-核酸酶的SI首先在茄科烟草属植物上被发现。20世纪80年代,Clarke实验室根据自交不亲和性的遗传和生理特性,在花烟草花柱中分离到一种与特异S-单倍型共分离的糖蛋白,其mRNA表达与不亲和性表型具有很好的对应关系。N-端测序和随后的cDNA克隆第一次得到了参与自交不亲和反应的花柱S-基因。在接下来的几年里,多个花烟草花柱S-糖蛋白的cDNA被分离和鉴定,这些花柱S-蛋白在结构上与真菌T2核酸酶相似,在离体条件下S-糖蛋白对花粉RNA有降解作用,其核酸酶活性是普通烟草核酸酶酶活性的100~1000倍[6],被称为S-核酸酶[7,8]。通过在单倍型为S1S2的膨大矮牵牛(Petunia inflata)植株中表达S3-核酸酶基因

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