马铃薯（Solanum tuberosum L.）是重要的粮菜饲兼用作物，对我国粮食安全、乡村振兴具有重要意义。普通栽培马铃薯是同源四倍体，遗传分析复杂，育种周期长。与四倍体相比，二倍体马铃薯基因组相对简单。此外，现有的马铃薯薯块繁殖成本较高，因此国内外育种家们提出将二倍体马铃薯再驯化为种子作物，这是一种加速马铃薯遗传改良的创新育种方法。但现有二倍体马铃薯普遍存在自交不亲和（Self-incompatible，SI），严重阻碍杂交马铃薯育种进程。配子体自交不亲和（Gametophytic self-incompatible，GSI）是茄科植物普遍存在的一种自交不亲和性，它由一个核糖核酸酶（S-RNase）和多个F-box（SLF）组成的S位点控制；尽管近年来对二倍体马铃薯自交不亲和相关基因进行了初步研究，但目前对二倍体马铃薯S位点遗传多样性研究仍比较有限。鉴定二倍体马铃薯群体S-RNase等位基因型，计算S-RNase等位基因型频率，分析S位点内SLF的组成以及S-RNase和SLF进化，能为二倍体马铃薯杂交育种提供理论基础，能加快二倍体马铃薯再驯化为种子作物的育种速度。
该研究以194份二倍体马铃薯花柱转录组为研究基础，采用Trinity软件对测序数据进行de novo拼接，然后采用RSEM软件计算拼接基因的FPKM值。最后将拼接的基因与已知的14个S-RNase进行比对，筛选相似性大于80%且FPKM大于200最为候选基因。通过候选基因的序列设计引物进行PCR扩增并测序，最终从194份二倍体马铃薯中鉴定到21种S-RNase，其中7种是首次被鉴定到。蛋白序列比对发现7种S-RNase蛋白不仅含有5个保守结构域（C1-C5）并且含有2个高变区（Hva和HVb）。
计算21种S-RNase等位基因型在194份二倍体马铃薯中的基因频率，发现S2等位基因型的基因频率最高，高达11.89%，其次是S11等位基因型和S7等位基因型，基因频率分别为10.54%和10.27%。随后，对二倍体马铃薯亚群中S-RNase等位基因型的基因频率进行了分析，发现在81份S. tuberosum Group Phureja 马铃薯群体中S2等位基因型的基因频率依然最高，基因频率19.10%，但在62份S. tuberosum Group Stenotomum马铃薯群体中S11等位基因型的基因频率最高，基因频率为14.88%。在28份S. tuberosum Group Goniocalyx马铃薯群体中S10等位基因型的基因频率最高，基因频率为20.00%。说明在不同二倍体的马铃薯亚群中S-RNase等位基因型出现的基因频率各不相同。
配子体自交不亲和的S位点由雌性决定因子S-RNase基因和雄性决定因子SLF组成,基于纯合S2自交系的基因组拼接数据鉴定S2位点内的SLF基因。以S2基因组位置为中心位置，在上下各10 Mb距离内发现21个SLF，其中12个SLF在花药中特异性高表达，因此被确定为二倍体马铃薯自交不亲和的雄性决定因子。
与其他茄科相比，二倍体马铃薯S位点非常大，因此需要高质量的基因组拼接数据才能准确分析S位点的多样性。基于纯合S2、S3、S4和S8单倍型的基因组数据进行共线性分析，发现S2单倍型内8个SLF基因在不同S单倍体相对保守。随后对8类SLFs蛋白、4种不同S-RNases蛋白以及每种S位点内一簇SLFs蛋白的Ka和Ks值进行计算，发现4种S-RNases等位基因与同种S单倍型内一簇SLFs基因存在相同的进化轨迹,然而不同S单倍型的同类SLFs基因存在另外一种进化轨迹。
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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095311924004209
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