苹果等蔷薇科果树自花结实种质发掘、机制研究与应用

一、项目分类

重大科学前沿创新、关键核心技术突破

二、成果简介

蔷薇科果树如苹果、梨、樱桃等主栽品种多表现为自花授粉不结实（自交不亲和性），需配罝授粉树和人工授粉来保证生产。针对我国一些果园存在授粉品种配置不当、人工授粉成本高造成生产成本高、坐果少、偏斜果多，损失巨大的问趣，通过持续攻关，取得如下创新性成果：

1、探究了苹果等蔷薇科果树自花（不）结实内在分子基础。系统揭示了苹果花柱S-RNase 在 ABCF 蛋白辅助下非特异性跨膜转运进入花粉管、突破硫堇蛋白 D1 介导的防御反应、引起微丝骨架解聚、tRNA 氨酰化受阻导致花粉管生长停止的机制；此外，明确花粉膜蛋白基因 HT1 变异导致苹果 ‘中苹1号’ 自花结实的分子机制；发现梨‘闫庄’中 S21-RNase 基因的一个碱基突变导致其蛋白氨基酸变异是造成自花结实的原因；解析了‘拉宾斯’樱桃中 S-RNase 被 SLFL 识别并泛素化降解的分子机制，为打破自交不亲和性，育成自花结实品种奠定理论基础，理论创新国际领先。

2、研发苹果等蔷薇科果树自花结实育种技术。全基因组关联性分析（GWAS）获得苹果‘寒富’ 自花结实性 SNP 高精度分子标记 1个，‘惠’ 自花结实性 SSR 分子标记 1个，建立了自花结实苹果分子快速预选育种体系；研发了花柱 S-RNase 快速提取技术、花粉管微丝标记技术及花粉管核蛋白提取技术，为自花结实分子育种提供了有力的技术支撑。

3、选育、推广苹果蔷薇科果树自花结实性品种。利用自花结实性综合评价技术挖掘白化结实苹果种质 4份、梨2份、樱桃1份；配置杂交组合，选育出自花结实优质苹果‘中苹1号’、‘岳冠’等，在北京、河北、辽宁等地示范推广10万余亩，经济效益每亩增加1000余元，有效推动当地果树产业轻简化生产进程，节本增效成效显著。