以‘夏黑’葡萄(Vitis labruscana‘Black Summer’)为试材,选择两个生长关键时期(成花期与转色期),利用半定量RT-PCR和荧光定量PCR技术对5个氮代谢基因(VvGHD、VvNiR、VvNR、VvGS和VvAS)在叶面喷施不同氮肥处理后的表达情况进行分析,并对葡萄新梢增长量、叶面积增长量、落花落果率、果实大小等指标进行统计分析。两个时期叶面喷施不同浓度5种氮肥后,5个基因的表达量整体呈现出增高趋势,因喷施氮肥不同,同一基因在响应强度和时间上存在差异,基因响应强度大、时间长的肥料对葡萄生理性状的提高也较显著。综合基因表达与生理变化两方面验证,得出尿素、硝酸铵对葡萄生长发育所起肥效最好,硝酸钙有助于减少落花落果率,硫酸铵与硝酸钠相对肥效较差。
以对葡萄根瘤蚜敏感的‘克瑞森无核’葡萄(Vitis vinifera‘Crimson Seedless’)组培苗和抗性砧木‘1103P’组培苗为试材,通过荧光定量PCR技术从扩展蛋白基因家族中筛选到经根瘤蚜侵染后表达上调的扩展蛋白基因家族成员VvEXPA1。采用RT-PCR方法克隆到VvEXPA1基因片段,连接至原核表达载体pET-32a中,转化大肠杆菌DE3菌株,测序确定构建的重组载体pET32a-VvEXPA1开放阅读框正确,并经IPTG诱导表达了融合蛋白。该蛋白以包涵体的形式存在,纯化后免疫新西兰兔,制备扩展蛋白多克隆抗体,通过Western-blot和ELISA检测抗体的特异性及效价。结果显示制备的抗体具有较高的特异性,ELISA显示效价为1︰51 200。
以国家果树种质兴城梨、苹果圃保存的314份来自19个国家的苹果栽培品种为试材,利用TP-M13-SSR标记,基于TP-M13-SSR指纹图谱构建苹果种质分子身份证。16对SSR引物在供试种质间共检测出等位基因357个,平均每对引物检测到22.3个。根据引物扩增等位基因数和Shannon’s指数,从1对引物开始逐步增加引物数量筛选可将供试材料全部区分的引物组合,最终确定6对核心引物可以区分全部供试苹果种质。基于供试苹果种质在6个SSR位点的指纹图谱,将等位基因编码成字符串获得分子身份证,利用条码技术其进一步转化成可被机器快速扫描的条码分子身份证,使每份种质具有可辨的分子身份证,达到利用最少、最特异引物区分最多苹果种质的目的。
‘奉节晚橙’(Citrus sinensis L. Osbeck)是来源于‘奉节72-1’脐橙的晚熟芽变。采用qRT-PCR方法测定了‘奉节72-1’与其晚熟突变体果实4个发育时期柠檬酸代谢相关基因的表达。结果表明,糖酵解途径中‘奉节72-1’脐橙基因的表达高于‘奉节晚橙’;但是柠檬酸合成相关基因CsCS4、CsPEPC1、CsPEPC2、CsPEPC4、CsME1、CsME4的表达水平低于‘奉节晚橙’。果实发育后期,‘奉节72-1’脐橙中CsACO1、CsGAD4、CsGS1等柠檬酸降解相关基因表达水平逐渐升高,且表达量高于‘奉节晚橙’。两者间柠檬酸含量的差异是代谢途径中多种基因共同作用的结果。通过相关性分析,推断CsME1、CsME4可能是影响柠檬酸含量差异的关键基因。
柿(Diospyros kaki Thunb.)优良品种一般仅开雌花且单性结实能力强,早期剔除雄性后代是提高育种效率的重要措施。在柿的近缘种君迁子(D. lotus L.)中已经筛选出一个与雄性性状紧密连锁的DlSx-AF4S标记,但其在包括栽培柿及其杂交后代性别鉴定中的有效性尚不完全明确。利用该标记对268份相关试材进行性别鉴定,并与其花性观察结果相比较。结果表明:(1)116份柿(D. kaki)种质中除‘罗田甜柿’、‘兴义水柿’、‘甘百目’、‘商城冬柿’外,其余112份试材的DlSx-AF4S标记鉴定结果与其田间性别表现一致,鉴别率96.6%;(2)11个柿(D. kaki)杂交组合共118份F1代中有51份进入成花状态,DlSx-AF4S标记检测与已知花性的46份试材一致,鉴别率90.2%;(3)DlSx-AF4S标记在‘华柿1号’ב罗田甜柿’F1代中呈现近1︰1分离;(4)DlSx-AF4S标记在柿和君迁子之外的其他供试柿属植物中也表现出良好的通用性。以上结果表明,DlSx-AF4S标记可用于柿及其杂交后代雄性性别的早期鉴定。
为研究不同柑橘品种对柑橘衰退病毒(Citrus tristeza virus,CTV)不同基因型的抑制效果,将T36、T30、VT和T3等基因型CTV的毒源分别接种于‘赛蒙斯’甜橙、‘邓肯’葡萄柚、‘墨西哥莱檬’和‘强徳勒柚’,运用RT-qPCR技术检测被接种植株中CTV复制水平的差异。结果表明,‘墨西哥莱檬’最适于CTV各基因型的复制。‘邓肯’葡萄柚中VT、T3和T36基因型的复制水平最低。4种柑橘品种对T36基因型CTV都有明显的抑制作用。通过对CTV的CP基因进行分析发现,VT基因型CTV在‘赛蒙斯’甜橙中发生了较大变异。
为研究锥栗花粉直感效应,选用‘华栗1号’、‘华栗2号’、‘华栗3号’和‘黄榛’4个品种为试材,进行自交、异交授粉试验,以自然授粉作为对照,共20个授粉组合,分析不同授粉组合的果实成熟期、结实率及果实品质等,结果表明:锥栗在果实成熟期、坐果率、结实率、果实大小、可溶性糖、脂肪、蛋白质、直链淀粉和维生素C等方面表现明显的花粉直感效应,而在出籽率、总淀粉含量和含水量等方面无明显花粉直感效应;通过平均隶属函数法分析20个授粉组合,‘华栗2号’ב华栗3号’得分最高,‘黄榛’自交得分最低。因此,‘华栗2号’ב华栗3号’为首选授粉组合。
采用番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl virus,TYLCV)侵染克隆接种技术和实时荧光定量PCR方法,从TYLCV在番茄叶片内复制繁殖的角度,系统研究了不同环境温度下单个和多个抗性基因叠加对病毒复制的影响,以期为合理进行抗病基因整合,选育抗TYLCV的番茄新品种提供理论指导。结果显示,(1)春季温室栽培环境下,含Ty-1/ Ty-3的番茄材料能抑制病毒复制,接种后28 d其体内病毒含量仅是感病材料病毒含量的千分之一;秋季温室栽培环境下,这种抑制作用降低,病毒含量与感病材料相当。精确控温种植的含Ty-1/Ty-3的近等基因系番茄材料中病毒的含量变化趋势与此相同。(2)含Ty-2的番茄材料在春秋两季栽培环境下,均表现出对病毒复制的抑制作用,接种后28 d其体内病毒含量仅为感病材料病毒含量的万分之一。(3)同时含有2个基因(Ty-1和Ty-2)和多个基因(Ty-1、Ty-2和Ty-3)的番茄材料在抑制病毒复制方面不存在累加效应。
采用LED光源,研究了白光(对照)、红光、蓝光、紫光和红蓝(3︰1)组合光对番茄幼苗生长、碳氮代谢及相关酶活性的影响。结果表明:与白光相比,紫光明显抑制幼苗生长,红光抑制幼苗,尤其是其地下部的生长,红蓝组合光下幼苗干物质积累量及壮苗指数最高;在紫光下叶片净光合速率(Pn)、RuBP羧化酶活性、总糖和淀粉含量最低,红蓝组合光下最高;红光和紫光下转化酶的活性较高;红、蓝、紫、红蓝组合光均显著提高蔗糖合成酶(SS)活性,以红蓝组合光更明显,但红、蓝、紫光显著降低蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性;红光显著降低了硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性,蓝、紫、红蓝组合光则显著提高了GS、GOGAT活性以及叶片游离氨基酸和可溶性蛋白含量。总之,红蓝组合光有利于番茄幼苗生长,促进碳同化及总糖和淀粉积累,提高氮代谢相关酶活性及可溶性蛋白和游离氨基酸含量。
2014年对江苏地区的番茄黄化曲叶病进行调查时发现,采自南京温室大棚的17份表现矮化,上部叶片上卷、变小、叶缘黄化,下部叶片脉间褪绿、上卷、变厚症状的番茄病株样本中除了感染烟粉虱传双生病毒外,还有一种长线形病毒,序列分析结果显示烟粉虱传双生病毒为番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl virus,TYLCV),长线形病毒为番茄褪绿病毒(Tomato chlorosis virus,ToCV)。同时还对发病棚室中采集的烟粉虱进行了两种病毒的检测,结果两种病毒在烟粉虱体内都有检测到。
采用HPLC–DAD–ESI/MS技术,对紫结球甘蓝(Brassica oleracea L. ssp. capitata f. rubra)中花青苷、硫代葡萄糖苷(简称硫苷)、酚酸和黄酮的含量和成分进行了鉴定和分析。结果表明,紫结球甘蓝中总花青苷含量为1 187.92 μg · g-1 FW,分离出的14种不同花青苷均为矢车菊素苷及其衍生物。其中矢车菊–3–阿魏酰–槐糖苷–5–葡萄糖苷和矢车菊–3–p–香豆酰–槐糖苷–5–葡萄糖苷为最主要的种类,分别占花青苷总含量的35.12%和26.76%;其次为矢车菊–3–槐糖苷–5–葡萄糖苷,占花青苷总含量的14.27%。紫结球甘蓝中总硫代葡萄糖苷(硫苷)含量达到6.39 μmol · g-1 FW,共10种,由6种脂肪族硫苷、3种吲哚族硫苷和1种芳香族硫苷组成。4–戊烯基硫苷和3–丁烯基硫苷为最主要的硫苷,分别占硫苷总含量的40.76%和30.92%,其次是2–羟基–3–丁烯基硫苷和3–吲哚基甲基硫苷,分别占硫苷总含量的11.39%和7.38%。此外,建立了同时测定17种酚酸、黄酮的高效液相色谱分析方法,经HPLC-DAD-ESI-MS鉴定,紫结球甘蓝中总酚酸、黄酮含量为2 003.79 μg · g-1 FW,共鉴定出11种,包含5种酚酸物质和6种黄酮物质。其中阿魏酸和咖啡酸含量最高,分别占总含量的10.62%和10.41%;木犀草素是含量最高的黄酮,占总含量的10.10%。
利用已获得的‘洛阳红’牡丹花瓣转录组数据库,筛选得到3个与植物乙烯响应因子ERF蛋白同源性较高的Unigene序列,利用RACE及RT-PCR技术,设计特异性引物对3个ERF基因最大阅读框进行扩增并测序。生物信息学分析表明PsERF1、PsERF2和PsERF3分别含有长为1 158、747和609 bp的开放阅读框,编码383、248和202个氨基酸残基,且均含有1个典型的AP2结构域。进化分析表明3个牡丹ERF转录因子分别属于ERF亚家族的B2组、B1组和B3组。利用实时定量PCR分析了3个ERF基因在牡丹乙烯敏感型品种‘洛阳红’和乙烯不敏感型品种‘雪映桃花’不同花器官(花瓣、雄蕊、雌蕊和萼片)以及不同发育级别切花花瓣中的表达情况。结果表明,PsERF1在2个品种花瓣中的表达量显著高于其他花器官,其表达量在‘洛阳红’切花发育过程中逐渐增加,而在‘雪映桃花’切花发育过程中逐渐降低,推测PsERF1可能对牡丹切花的乙烯响应具有重要的调控作用,PsERF2和PsERF3则可能同时参与了多种信号途径。
2012—2013年,对黄土高原12个主产县区108个典型富士果园养分状况调查分析。结果表明:果园土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量分别为11.9、0.63、1.12和13.7 g · kg-1,有效氮、有效磷、有效钾、有效钙、有效镁、有效锌和有效铁含量分别为77.7、26.9、259.7、4 681、121.3、1.24和7.89 mg · kg-1。制定了黄土高原成龄富士苹果园土壤养分含量标准值。土壤养分状况特征为:有机质偏低,全氮、全磷和全钾等全素养分相对适宜,但有效养分偏低;全素养分含量变异较小,有效养分含量变异较大;大量元素变异较小,微量元素变异较大;地域和深度分布不均衡问题较为突出。不同产区间,延安和洛川土壤养分水平较低,分别有9个和5个养分因子处于低值和缺乏水平;而河南陕县养分水平较佳,各养分因子均处于适宜值以上水平。今后果园土壤管理的重点是,因地制宜着力提高土壤有机质和有效养分的含量,并注意适度深施肥,提高20 ~ 60 cm土层的有效养分含量。
为深入探究中间砧影响苹果果实苹果酸代谢的机理,以SH40实生后代(代号53、111和236)为中间砧嫁接的‘天红2号’苹果树为试材,测定果实发育过程中苹果酸含量、相关代谢酶活性及基因相对表达量。结果表明:果实成熟时,以53号为中间砧嫁接的‘天红2号’果实苹果酸含量显著高于以111号为中间砧的。盛花后30、40、100 ~ 160 d,以53号为中间砧的果实中苹果酸脱氢酶(NAD-MDH)活性显著高于以111号为中间砧的;盛花后30、40和130 d,53号处理的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性显著高于111号处理的;盛花后100 d,以111号为中间砧的果实中苹果酸酶(NADP-ME)活性显著高于以53号为中间砧的。基因表达结果显示,盛花后100和160 d,以53号为中间砧的NAD-MDH基因相对表达量显著高于以111号为中间砧的,同时NADP-ME基因表达量也显著高于以111号为中间砧的;盛花后30 和160 d,以53号为中间砧的PEPC基因相对表达量显著高于以111号为中间砧的。
在前期通过高通量小RNA测序获得若干在花椰菜器官早期发育过程中呈现差异表达的未知功能miRNA基础上,重点对其中1个在花椰菜下胚轴和子叶中表现为显著差异表达的miRNA(命名为Bra-miR07)进行克隆鉴定及功能分析。研究表明,Bra-miR07前体序列全长为270 bp,可形成稳定的二级发夹结构。Bra-miR07在花椰菜子叶中呈现显著高表达。进一步构建了Bra-miR07的过表达载体并采用浸花法转化拟南芥,获得Bra-miR07过表达的转基因拟南芥株系。表型分析显示,Bra-miR07过表达可显著影响拟南芥植株生长。与野生型相比,过表达Bra-miR07株系表现为生长缓慢,植株矮小,育性降低等发育受阻特征。因此,上述结果预示着Bra-miR07可能也在花椰菜器官发育过程中发挥重要作用。
小西葫芦黄花叶病毒(Zucchini yellow mosaic virus,ZYMV)是危害广东省冬瓜的常见病毒。摸索了冬瓜叶片总RNA最佳提取方法,通过基于ZYMV病毒外壳蛋白基因(coat protein gene,cp)序列的RT-PCR扩增,检测采集自广东省9个冬瓜产区的76份病毒侵染样品的病毒田间发病率;将扩增产物克隆测序,利用MegAlign软件构建系统发育进化树分析cp基因遗传变异与系统进化。结果表明,24份样品检测为阳性,田间发病率为31.59%;所有参试病毒分离物cp基因全长840 bp,编码279个氨基酸的多肽;测序的16个分离物cp基因的核苷酸序列与推导蛋白的氨基酸序列相似性分别为98.1% ~ 100%与96.1% ~ 100%;所有广东分离物的推导氨基酸序列基序保守,除GD121-9增加2个人类白细胞抗原外,其他均包含5个人类白细胞抗原及1个N糖基化位点,均包含保守potyv_CP功能域及与病毒蚜传相关的结构域DAG三联盒“Asp-Ala-Gly”;系统进化分析表明,ZYMV病毒划分为7个基因型,广东分离物均属于同一基因型Ⅰ,包含3个株系;广东地区的16个分离物分为3组,无明显地域选择性。总体上广东ZYMV-cp比较保守,分子变异较小。明确了广东省冬瓜上ZYMV病毒的侵染情况及外壳蛋白基因的变异特点,为对其致病性和抗病毒基因工程等研究提供依据。
采用PCR法,从水仙(Narcissus tazetta var. chinensis)鳞茎主芽中分离克隆到1个温度诱导脂质运载蛋白基因NtTIL。该基因含有567 bp开放阅读框,编码188个氨基酸。该基因属于lipocalin-2 superfamily基因家族;推导的氨基酸序列含有SCR1、SCR2和SCR3 3个植物lipocalin的典型结构域,与小麦、拟南芥等植物的同源性大于75%;编码的蛋白为稳定酸性亲水蛋白,不含有信号肽,进行N末端朝外由外到内的跨膜运动。qRT-PCR结果分析表明,水仙生长发育过程中鳞茎膨大期NtTIL表达量较低;休眠期表达量先升高后降低。推测NtTIL对水仙鳞茎主芽休眠具有一定调控作用。
为更快速准确检测柑橘黄化脉明病毒(Citrus yellow vein clearing virus,CYVCV),根据病毒外壳蛋白基因的保守序列设计特异性引物,通过体系优化得到最佳反应条件,建立基于SYBR GreenⅠ的CYVCV实时荧光RT-PCR检测方法。该方法可特异性检测CYVCV,而测试的柑橘衰退病毒、碎叶病毒等5种柑橘病毒均不能检测出。灵敏度较普通RT-PCR提高了100倍,标准曲线循环阈值与模板浓度呈良好的线性关系,扩增效率和相关性系数分别为102%和0.999。对田间样品的检测结果表明,建立的实时荧光RT-PCR适用于检测不同柑橘品种中CYVCV的含量。
以苹果、葡萄、猕猴桃、桃和脐橙为试材,建立了水果中6种常用植物生长调节剂(矮壮素、赤霉素、氯吡脲、多效唑、噻苯隆和2,4-D)的超高效液相色谱—串联质谱检测方法(UPLC–MS/MS)。试样采用改进的QuEChERS方法进行前处理,用1%醋酸乙腈提取,选择ODS + MgSO4进行净化,采用电喷雾离子源(ESI)多反应监测(MRM)模式检测,外标定量法。结果表明,6种植物生长调节剂在1 ~ 100 μg · kg-1质量浓度范围内线性关系良好,相关系数均大于0.999,4个添加水平下(1、20、50和100 μg · kg-1)的加标回收率在60.77% ~ 119.43%之间,相对标准偏差(RSD)在0.18% ~ 32.94%之间。苹果、葡萄、猕猴桃、桃和脐橙中6种植物生长调节的检出限(S/N = 3)依次为0.01 ~ 0.14、0.01 ~ 0.18、0.01 ~ 0.08、0.003 ~ 0.11和0.01 ~ 0.08 μg · kg-1,定量限(S/N = 10)依次为0.02 ~ 0.46、0.03 ~ 0.59、0.04 ~ 0.28、0.01 ~ 0.38和0.03 ~ 0.25 μg · kg-1。
对番茄单性结实资源、评价鉴定方法、子房内源激素水平、分子机制及新品种选育等的研究现状进行了综述,尤其对近几年分子水平的最新研究进行了评述,对今后这一领域的研究做了展望。
‘红什1号’是以‘红阳’猕猴桃为母本,以黄肉大果型材料‘SF1998M’为父本杂交育成的红肉猕猴桃新品种。果实较大,平均单果质量85.5 g,最大95 g,椭圆形;果肉黄色,子房鲜红色,呈放射状,维生素C含量1.47 mg · g-1,总糖12.01%,总酸1.30 g · kg-1,可溶性固形物含量17.6%,干物质含量22.8%;风味好,甜酸适度,香气浓郁。
‘南垂5号’是以‘垂枝’为母本,‘南沟1号’为父本杂交育成的板栗新品种。树姿开张。坚果单粒质量12.51 g,可溶性糖19.52%,淀粉50.12%,蛋白质5.56%,果肉口感细糯,风味香甜。结果早,丰产性强。适宜中国北方板栗栽培区缓坡丘陵及沙地种植。
‘甬雪3号’为雪里蕻杂交一代新品种。生长势强,叶浅绿色,复锯齿,全裂,叶面有光泽,无蜡粉。平均有效蘖数25个,单株质量1.5 kg,产量约90 t · hm-2。耐抽薹性中等,较抗病毒病,加工品质优良。播种至采收约105 d。适合长江流域秋冬季栽培。
‘农科大11号’为早熟中果型西瓜新品种,早春栽培全生育期110 d,果实发育期35 d。果实圆形,果皮绿色,覆墨绿色齿状条带,皮厚1.1 cm。果肉红色,质地脆,中心可溶性固形物含量11% ~ 12%,品质优。平均单果质量6.8 kg,产量60 t · hm-2左右。高抗枯萎病,耐逆性强。适于北京地区春季保护地栽培。