黄瓜是研究花发育的重要模式作物,控制花发育相关的基因通常具有特异的时空表达模式,原位杂交技术(ISH)被广泛应用在分析黄瓜茎端分生组织(SAM)和花芽组织(FM)的基因时空表达模式上。原位杂交的常用方法是石蜡原位杂交,然而石蜡原位杂交中组织包埋周期长,RNA容易降解,导致信号减弱。本研究基于石蜡原位杂交进行了优化建立了碳蜡原位杂交方法,具有操作简便,灵敏度高的优点。该方法一是使用低熔点的碳蜡,RNA保存好;二是结合了整体原位杂交的方法,在溶液中处理组织切片,解决了碳蜡不易粘片的问题。在文章中,利用碳蜡原位杂交方法,我们在黄瓜的茎端分生组织(SAM)和花芽组织(FM)中检测了CLV3和WUS1基因的表达模式,实验结果与前期研究结果一致,而且该方法比石蜡原位杂交周期缩短4-5天,信号强。同样地,该方法也成功用于拟南芥中CLV3和WUS1的表达模式分析,表明碳蜡原位杂交方法在大多数物种中具有普遍适用性。
植物的单性花可以有效促进异交,研究单性花的形成和调控机制对于理解植物性别决定过程有重要意义,也为研究者和农业生产者利用杂种优势提供便利。在黄瓜杂交制种过程中,将只开雌花的株系种植于只开雄花的株系周围,可以显著降低制种成本。筛选更多不同基因背景的只开雄花的材料,将增加可用于育种的种质资源。我们基于前期构建的EMS诱变自交系材料“406”的突变体库,发现了一个新的只开雄花的突变体。遗传分析、全基因组重测序和分子标记辅助验证表明,ACS11基因上发生的异义突变第301位丝氨酸(Ser)变为苯丙氨酸(Phe)导致全雄株的产生。体外酶活性测定表明,此突变导致酶活性完全丧失。本研究为黄瓜雄性亲本选育提供了新的种质资源,并为 ACS 酶的催化机理提供了新的认识。