基于S核酸酶的自交不親和性的分子機(jī)制

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1、植物學(xué)通報(bào)ChineseBulletinofBotany2007,24(3):372-388,www.chinbullbotany.com.綜述.基于S-核酸酶的自交不親和性的分子機(jī)制*張一婧,薛勇彪中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所,北京100080摘要自交不親和性是一種廣泛存在于顯花植物中的種內(nèi)生殖障礙,可以抑制近親繁殖而促進(jìn)異交。其中,以茄科、玄參科和薔薇科為代表的配子體自交不親和性是最常見的類型。這類自交不親和性是由單一的多態(tài)性S-位點(diǎn)所控制。目前的研究發(fā)現(xiàn)這一位點(diǎn)至少包含兩個(gè)自交不親和反應(yīng)特異性決定因子:花柱中的S-核酸酶和花粉中的SLF(S-LocusF-b

2、ox)蛋白。該文將主要介紹并討論基于S-核酸酶的自交不親和性分子機(jī)制的研究進(jìn)展。關(guān)鍵詞內(nèi)吞,F-box,自交不親和性,泛素張一婧,薛勇彪(2007).基于S-核酸酶的自交不親和性的分子機(jī)制.植物學(xué)通報(bào)24,372-388.被子植物是地球上分布最廣泛的一類植物,其重要產(chǎn)物來決定。也就是說,花粉和花柱的識(shí)別是由同處于的特征之一在于它擁有一種在其它植物中所沒有的生殖S-位點(diǎn)的2個(gè)S-基因來決定的。在不同單倍型器官——花,因而它也被稱為顯花植物。然而,許多顯(haplotype)(如S1,S2,S3,?,Sn)中,這2個(gè)S-基因存花植物的花都同時(shí)擁有雄蕊與雌蕊。顯然,這些雌雄

3、同在著一定的多態(tài)性,編碼著結(jié)構(gòu)相似但不完全等同的花株植物進(jìn)行自花授粉的可能性非常大,因此可能降低這粉或花柱決定因子(deNettancourt,2001;Takayama一類植物的遺傳多樣性,不利于其后代個(gè)體的生長。為andIsogai,2005)。了避免這種情況的發(fā)生,植物采取了多種策略來抑制近在自交不親和反應(yīng)中,花粉的遺傳背景決定了它是親繁殖并促進(jìn)異交,自交不親和性(self-incompatibility,否能被花柱所接受。根據(jù)這種遺傳背景的特點(diǎn),上述5SI)就是其中最為重要的一種。個(gè)科植物的自交不親和可以分為兩類:配子體自交不親自交不親和性是指可育的雌雄同花植

4、物在自花授粉和(gametophyiticSI,GSI)和孢子體自交不親和后不能產(chǎn)生合子的現(xiàn)象與機(jī)制(deNettancourt,2001)。(sprophyticSI,SSI)。茄科、薔薇科、玄參科和罌自交不親和性機(jī)制的存在促進(jìn)了植物遺傳多樣性的保持,粟科屬于配子體自交不親和,因?yàn)樗鼈兊幕ǚ塾H和與否從而提高了植物應(yīng)對(duì)自然選擇的能力和進(jìn)化潛力。一決定于該花粉(配子體)自身的基因型。也就是說,如果般認(rèn)為,自交不親和性的產(chǎn)生可能與被子植物的高度分花粉的基因型(Sx)與花柱(二倍體)的基因型(SxSy)只要有化和廣泛分布密切相關(guān)。一個(gè)相同,那么這?；ǚ劬筒荒鼙辉摶ㄖ邮堋?/p>

5、而在目前分子生物學(xué)研究比較多的自交不親和植物主要十字花科中,花粉的自交不親和表型是由它們的二倍體分布在5個(gè)科:茄科、薔薇科、玄參科、罌粟科和十親本(孢子體)的基因型來決定的。這意味著,如果在產(chǎn)字花科(TakayamaandIsogai,2005)。研究表明,這生花粉的親本植株的兩個(gè)基因型(如SxSy)中,只要有一5個(gè)科的花粉和花柱的識(shí)別都是由單一的多態(tài)性位點(diǎn),即個(gè)與花柱(二倍體)的某一個(gè)基因型相同,那么這些花粉的自交不親和位點(diǎn)(S-位點(diǎn))所控制的。當(dāng)然,自交不親和萌發(fā)或生長就會(huì)被該花柱所抑制(deNettancourt,2001;反應(yīng)的完成,也需要S-位點(diǎn)之外基因產(chǎn)物

6、的參與。然TakayamaandIsogai,2005)(圖1)。而,這一過程中識(shí)別與作用的特異性是由S-位點(diǎn)的基因茄科、薔薇科、玄參科和罌粟科植物所擁有的配收稿日期:2006-11-10;接受日期:2007-01-31基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(No.30221002)*通訊作者。E-mail:ybxue@genetics.ac.cn張一婧等:基于S-核酸酶的自交不親和性的分子機(jī)制373子體自交不親和的分子機(jī)制也存在著很大的不同。茄統(tǒng)的研究取得了突破性進(jìn)展,因此,本文將主要討論茄科科、薔薇科和玄參科植物的花柱決定因子已經(jīng)被鑒定類自交不親和系統(tǒng)的研究進(jìn)展,相關(guān)的工作也

7、可以參考為S-核酸酶(S-RNase)。它們呈現(xiàn)S-單倍型間的高度其它有關(guān)文獻(xiàn)(KaoandTsukamoto,2004;Takayama多態(tài)性,有著類真菌T2型核酸酶結(jié)構(gòu)和核酸酶活性的糖andIsogai,2005;McClure,2006)。蛋白,分子量為30kDa左右。而花粉決定因子則被確認(rèn)為一類F-box蛋白,可能作為一種泛素連接酶SCF復(fù)1花柱SI特異性決定因子S-核酸酶合體(SKP1-CUL1-F-box)的組分識(shí)別有待泛素化乃至降解的底物蛋白(KaoandTsukamoto,2004)。在罌粟科通常,根據(jù)SI的遺傳和生理特性,要分離S-