Abstract In grapevine (Vitis vinifera L.), seedlessness is classified into two distinct types: parthenocarpy and stenospermocarpy. Stenospermocarpy (seedlessness due to seed abortion) in grapevine is an agronomically valuable trait which is completely hereditary and not influenced by various environmental factors. Many hypotheses have been proposed for stenospermocarpy. However, the molecular mechanisms underlying development or abortion of the seed are still poorly understood. To identify genes involved in seed development or abortion in grape, we carried out Sequence-Related Amplified Polymorphism (SRAP)-cDNA analysis of grape seed development, comparing the seedless cultivar Youngle with the seeded cultivar Pinot noir. We identified VviABCG20, which encodes a putative ATP binding cassette G transporter, as a gene more highly expressed in ‘Pinot noir’. VviABCG20 is highly expressed in root, floral bud, seed and the expression level of VviABCG20 in all of five seeded grapevine cultivars tested was generally higher than that observed in seedless cultivars. Sequencing of VviABCG20 cDNAs from six stenospermocarpic seedless and seven seeded genotypes revealed that the seed-associated expression pattern of VviABCG20 was unrelated to sequence difference within the transcribed regions. Suppression of the tomato homolog of VviABCG20 in developing tomato fruit led to reduction in seed numbers, suggesting that LeABCG20 plays an essential role in seed development. Our experiments suggest that regulation of VviABCG20 is associated with seed development, and provide a new insight into the mechanism underlying seed abortion in stenospermocarpic grapes.

中文翻译：

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无籽和有籽葡萄种子特异性基因ABCG20的差异表达及其在番茄种子发育中的作用

摘要 在葡萄 (Vitis vinifera L.) 中，无核可分为两种不同的类型：单性结实和狭窄结实。葡萄藤中的 Stenospermocarpy（由于种子流产导致的无籽）是一种具有农艺价值的性状，它完全遗传，不受各种环境因素的影响。已经提出了许多关于 stenospermocarpy 的假设。然而，种子发育或流产的分子机制仍然知之甚少。为了鉴定参与葡萄种子发育或流产的基因，我们对葡萄种子发育进行了序列相关扩增多态性 (SRAP)-cDNA 分析，比较了无籽品种 Youngle 和有籽品种黑比诺。我们鉴定了 VviABCG20，它编码一个假定的 ATP 结合盒 G 转运蛋白，作为在“黑比诺”中表达更高的基因。VviABCG20 在根、花蕾、种子中高表达，VviABCG20 在所有 5 种有籽葡萄栽培品种中的表达水平普遍高于在无籽栽培品种中观察到的水平。对来自六个 stenospermocarpic 无籽和七个有籽基因型的 VviABCG20 cDNA 进行测序显示，VviABCG20 的种子相关表达模式与转录区域内的序列差异无关。在番茄果实发育过程中抑制 VviABCG20 的番茄同源物导致种子数量减少，表明 LeABCG20 在种子发育中起着至关重要的作用。我们的实验表明 VviABCG20 的调节与种子发育有关，并为了解 stenospermocarpic 葡萄种子败育的机制提供了新的见解。VviABCG20 在根、花蕾、种子中高表达，VviABCG20 在所有 5 种有籽葡萄栽培品种中的表达水平普遍高于在无籽栽培品种中观察到的水平。对来自 6 个 stenospermocarpic 无种子和 7 个种子基因型的 VviABCG20 cDNA 进行测序显示，VviABCG20 的种子相关表达模式与转录区域内的序列差异无关。在番茄果实发育过程中抑制 VviABCG20 的番茄同源物导致种子数量减少，表明 LeABCG20 在种子发育中起着至关重要的作用。我们的实验表明 VviABCG20 的调节与种子发育有关，并为了解 stenospermocarpic 葡萄种子败育的机制提供了新的见解。VviABCG20 在根、花蕾、种子中高表达，VviABCG20 在所有 5 种有籽葡萄栽培品种中的表达水平普遍高于在无籽栽培品种中观察到的水平。对来自 6 个 stenospermocarpic 无种子和 7 个种子基因型的 VviABCG20 cDNA 进行测序显示，VviABCG20 的种子相关表达模式与转录区域内的序列差异无关。在番茄果实发育过程中抑制 VviABCG20 的番茄同源物导致种子数量减少，表明 LeABCG20 在种子发育中起着至关重要的作用。我们的实验表明 VviABCG20 的调节与种子发育有关，并为了解 stenospermocarpic 葡萄种子败育的机制提供了新的见解。种子和 VviABCG20 的表达水平在所有五个测试的种子葡萄栽培品种中普遍高于在无籽栽培品种中观察到的水平。对来自 6 个 stenospermocarpic 无种子和 7 个种子基因型的 VviABCG20 cDNA 进行测序显示，VviABCG20 的种子相关表达模式与转录区域内的序列差异无关。在番茄果实发育过程中抑制 VviABCG20 的番茄同源物导致种子数量减少，表明 LeABCG20 在种子发育中起着至关重要的作用。我们的实验表明 VviABCG20 的调节与种子发育有关，并为了解 stenospermocarpic 葡萄种子败育的机制提供了新的见解。种子和 VviABCG20 的表达水平在所有五个测试的种子葡萄栽培品种中普遍高于在无籽栽培品种中观察到的水平。对来自 6 个 stenospermocarpic 无种子和 7 个种子基因型的 VviABCG20 cDNA 进行测序显示，VviABCG20 的种子相关表达模式与转录区域内的序列差异无关。在番茄果实发育过程中抑制 VviABCG20 的番茄同源物导致种子数量减少，表明 LeABCG20 在种子发育中起着至关重要的作用。我们的实验表明 VviABCG20 的调节与种子发育有关，并为了解 stenospermocarpic 葡萄种子败育的机制提供了新的见解。