Przedstawiamy metodologię ustalania wymagań dotyczących zapylania odmian moreli (Prunus armeniaca L.), łącząc określenie samo(nie)zgodności za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej z identyfikacją genotypu S za pomocą analizy PCR.
Artykuł metodologiczny
Przedstawiamy metodologię ustalania wymagań dotyczących zapylania odmian moreli (Prunus armeniaca L.), łącząc określenie samo(nie)zgodności za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej z identyfikacją genotypu S za pomocą analizy PCR.
Samoniezgodność u Rosaceae jest determinowana przez Gametofityczny System Samoniezgodności (GSI), który jest głównie kontrolowany przez multialleliczny locus S. U moreli określenie relacji między sobą i między (nie)kompatybilnościami jest coraz ważniejsze, ponieważ wypuszczenie dużej liczby nowych odmian spowodowało wzrost liczby odmian o nieznanych wymaganiach dotyczących zapylania. W tym miejscu opisujemy metodologię, która łączy określenie samo(nie)zgodności za pomocą ręcznego zapylania i mikroskopii z identyfikacją genotypu S za pomocą analizy PCR. W celu określenia samo(nie)zgodności, kwiaty każdej odmiany w fazie balonu zebrano na polu, ręcznie zapylono w laboratorium, utrwalono i zabarwiono błękitem anilinowym w celu obserwacji zachowania łagiewki pyłkowej pod mikroskopią fluorescencyjną. W celu ustalenia relacji niezgodności między odmianami, DNA z każdej odmiany wyekstrahowano z młodych liści, a allele S zidentyfikowano metodą PCR. Takie podejście pozwala na ustalenie grup niezgodności i wyjaśnienie zależności niezgodności między odmianami, co dostarcza cennych informacji do wyboru odpowiednich zapylaczy przy projektowaniu nowych sadów oraz doboru odpowiednich rodziców w programach hodowlanych.
Samoniezgodność to strategia roślin kwitnących mająca na celu zapobieganie samozapyleniu i promowanie krzyżowania się1. U Rosaceae mechanizm ten jest determinowany przez Gametophytic Self-Incompatibility System (GSI), który jest głównie kontrolowany przez locus multialleliczny S2. W stylu gen RNazy koduje determinantę S-stylar, RNase3, podczas gdy białko F-box, które określa determinant S-pyłku, jest skodyfikowane przez gen SFB4. Interakcja samoniezgodności odbywa się poprzez hamowanie wzrostu łagiewki pyłkowej wzdłuż stylu, zapobiegając zapłodnieniu owlężki5,6.
W przypadku moreli, w ciągu ostatnich dwóch dekad na całym świecie miała miejsce odnowa odmianowa7,8. Wprowadzenie znacznej liczby nowych odmian, pochodzących z różnych publicznych i prywatnych programów hodowlanych, spowodowało wzrost liczby odmian moreli o nieznanych wymaganiach dotyczących zapylania8.
Różne metodologie zostały użyte do określenia wymagań dotyczących zapylania moreli. W terenie samo(nie)kompatybilność można ustalić poprzez kontrolowane zapylanie drzew w klatkach lub w wykastrowanych kwiatach, a następnie rejestrowanie procentu owoców set9,10,11,12. Ponadto w laboratorium przeprowadzono kontrolowane zapylenia poprzez pół-in vivo hodowlę kwiatów i analizę zachowania łagiewki pyłkowej pod mikroskopią fluorescencyjną8,13,14,15,16,17. Ostatnio techniki molekularne, takie jak analiza PCR i sekwencjonowanie, pozwoliły na scharakteryzowanie relacji niezgodności w oparciu o badanie genów RNazy i SFB18,19. U moreli zgłoszono trzydzieści trzy allele S (S1 do S20, S22 do S30, S52, S53, Sv, Sx), w tym jeden allel związany z samozgodnością (Sc)12,18,20,21,22,23,24. Do tej pory ustalono 26 grup niezgodności u tego gatunku zgodnie z genotypem S8,9,17,25,26,27. Odmiany z tymi samymi allelami S są wzajemnie niezgodne, podczas gdy odmiany z co najmniej jednym różnym allelem S, a w konsekwencji przyporządkowane do różnych niekompatybilnych grup, są wzajemnie zgodne.
Aby określić wymagania dotyczące zapylania odmian moreli, opisujemy metodologię, która łączy określanie samo(nie)zgodności za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej z identyfikacją genotypu S za pomocą analizy PCR w odmianach moreli. Takie podejście pozwala na ustalenie grup niezgodności i wyjaśnienie zależności niezgodności między odmianami.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Określenie samo(nie)zgodności
2. Ekstrakcja DNA
3. Identyfikacja allelu S
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Badania zapylania moreli wymagają użycia kwiatów w późnym stadium balonu na dzień przed wybuchem (Rysunek 1A). Ten etap jest uważany za najkorzystniejszy zarówno dla zbierania pyłku, jak i słupków, ponieważ struktury kwiatowe są prawie dojrzałe, ale rozejście się pylników jeszcze nie nastąpiło. Zapobiega to przenikaniu niepożądanego pyłku, nie tylko pyłku z tego samego kwiatu, ale także z innych kwiatów, ponieważ zamknięte płatki utrudniają przybycie owadów przenoszących pyłek zewnętr...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Tradycyjnie, większość komercyjnych europejskich odmian moreli była samokompatybilna36. Niemniej jednak, wykorzystanie samoniezgodnych odmian północnoamerykańskich jako rodziców w programach hodowlanych w ostatnich dziesięcioleciach spowodowało wypuszczenie na rynek coraz większej liczby nowych odmian samoniezgodnych o nieznanych wymaganiach dotyczących zapylania 7,8,37. W związku z tym coraz ważniejsze s...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
To badanie zostało sfinansowane przez Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades-Europejski Fundusz Rozwoju Regionalnego, Unię Europejską (AGL2016-77267-R, oraz AGL2015-74071-JIN); Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (RFP2015-00015-00, RTA2017-00003-00); Gobierno de Aragón – Europejski Fundusz Społeczny, Unia Europejska (Grupo Consolidado A12_17R), Fundación Biodiversidad i Agroseguro S.A.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Agaroza D1 Low EEO | Conda | 8010.22 | |
| BIOTAQ Zestaw polimerazy DNA | Bioline | BIO-21060 | |
| Mikroskop jasnego pola | Leica Microsystems | DM2500 | |
| CEQ Oprogramowanie systemowe | Beckman Coulter | ||
| DNeasy Plant Mini Kit | Zestaw QIAGEN | 69106 | |
| dNTP, 4 x 25 i mikro; mol | Bioline | BIO-39025 | |
| Zestaw wzorcowy rozmiaru DNA GenomeLab - 400 | Beckman Coulter | 608098 | |
| System analizy genetycznej GenomeLab GeXP Bufor | Beckman Coulter | ||
| GenomeLab | Beckman Coulter | 608012 | |
| Żel separacyjny GenomeLab LPA-1 | Beckman Coulter | 391438 | |
| HyperLadder 100bp | Bioline | BIO-33029 | |
| HyperLadder 1kb | Bioline | BIO-33025 | |
| System analizy obrazu | Leica Microsystems | ||
| System VersaDoc MP 4000 | Bio-Rad | 170-8640 | |
| NanoDrop One | Thermo Fisher Scientific | 13-400-518 | |
| pH-metr BASIC 20 | Crison | ||
| Phusion Zestaw do PCR o wysokiej wierności | Thermo Fisher Scientific | F553S | |
| Power Pack P 25 T | Biometra | ||
| Primer Forward | Isogen Life Science | ||
| Primer Reverse | Isogen Life Science | ||
| ilość 1 oprogramowanie | Bio-Rad | ||
| Mikroskop stereoskopowy | Leica Microsystems | MZ-16 | |
| Sub-Cell GT | Bio-Rad | ||
| SYBR Safe DNA Gel Stain | Thermo Fisher Scientific | S33102 | |
| T100 Thermal Cycler | Bio-Rad | 1861096 | |
| Taq DNA Polimeraza | QIAGEN | 201203 | |
| Pionowy autoklaw | stojący JP Selecta |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie