以‘嘎拉’苹果为材料,采用同源克隆和PCR技术分离了苹果细胞分裂素O–糖基转移酶基因MdZOG1。MdZOG1的开放阅读框(ORF)长度为762 bp,编码含有253个氨基酸的蛋白。系统进化树分析显示,MdZOG1与PbZOG1亲缘关系最近。基因表达分析显示MdZOG1主要在苹果根和茎中表达,在花和果实中的表达量较低。通过农杆菌介导的遗传转化获得转MdZOG1拟南芥和烟草。干旱处理试验结果显示:超量表达MdZOG1显著提高拟南芥和烟草植株的抗旱能力,表明苹果细胞分裂素O–糖基转移酶在植物抗旱胁迫中发挥重要作用。
为探索苹果矮化砧木抗寒的生理和分子机制,筛选抗寒相关基因,分析了苹果高抗寒矮化砧木‘71-3-150’在冷胁迫(4 ℃)0、2、6、12和24 h时的膜伤害、活性氧代谢、渗透调节物质积累等生理指标及转录组的变化。结果表明:‘71-3-150’在冷胁迫0 ~ 2 h即表现出抗氧化和渗透调节反应,6 h后SOD、CAT等活性氧清除酶活性及主要渗调物质维持在较高水平趋于稳定,膜伤害加重趋势缓解,说明其具有快速响应冷胁迫的生理机制,0 ~ 6 h是其冷适应的关键时期;转录组分析表明,0 h vs 2 h、0 h vs 6 h、0 h vs 12 h和0 h vs 24 h等比较组分别含有491、1 115、828和1 047个上调差异表达基因及537、688、708和1 016个下调差异表达基因,其中4个组共有的115个上调基因和136个下调基因表现为6种表达模式;筛选出28个‘71-3-150’冷适应过程中存在显著差异表达的功能基因与转录因子基因,调控低温信号感知与传导的基因在0 ~ 2 h出现显著性上调表达,参与渗透调节、活性氧代谢、膜和蛋白保护等过程的基因随低温处理呈现多样性表达模式,表明该砧木在冷适应过程中存在快速和多样的低温信号感知、转导和响应的分子机制。
为探索多菌灵与微生物有机肥对苹果连作障碍的缓解效果,以连作土盆栽平邑甜茶幼苗为试材,研究了多菌灵、微生物有机肥对平邑甜茶幼苗生长和土壤环境的影响。结果表明:与连作土对照相比,多菌灵和微生物有机肥复合施用可提高根系呼吸速率,促进根系生长,提高幼苗生物量,其中株高提高了38%,呼吸速率提高了36%;细菌/真菌值达到连作土对照的19.07倍;改变了土壤真菌群落结构,其中复合处理具有较高的优势度指数与较低的多样性、均匀度、丰富度指数;微生物有机肥、多菌灵与微生物有机肥复合施用对土壤酶有显著促进作用。因此,多菌灵与微生物有机肥复合施用可以更好地缓解苹果连作障碍。
以盆栽‘赤霞珠’葡萄为试验材料,浇施浓度为100 nmol · L-1的外源褪黑素(melatonin)后,在110 nL · L-1臭氧浓度胁迫下,测定葡萄叶片气体交换参数和叶绿素荧光快速诱导动力学曲线,并结合叶绿素荧光淬灭分析葡萄叶片光合性能的变化。结果表明:浇施褪黑素提高了臭氧胁迫下叶绿素a、b和类胡萝卜素的含量以及叶绿素a/b的比值,提高了叶片净光合速率(Pn)和叶片单位面积有活性反应中心的数量(RC/CSm),以及捕获的激子将电子传递到QA以后的其他电子受体的概率(Ψo),从而缓解了臭氧胁迫下的光抑制程度。结论:外源褪黑素缓解了臭氧胁迫下葡萄叶片叶绿素的降解,通过调节光系统的能量分配,缓解了臭氧胁迫对光合作用的伤害。
荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)FD6分离自福建闽侯青口青菜根围土壤,采用凹玻片法和离体果实接种法测定菌株FD6对桃褐腐病菌(Monilinia fructicola)的抑制能力。PCR法克隆硝吡咯菌素合成基因簇结构基因(prn),利用同源重组构建prnA缺失突变体并分析其功能。结果表明,菌株FD6处理桃后可完全抑制桃褐腐病发生;细菌悬浮液对褐腐病菌分生孢子的萌发抑制率达93.18%,细菌培养滤液的抑制率为69.36%;细菌悬浮液对黄瓜根结线虫也具有较强的致死作用。序列分析表明荧光假单胞菌FD6硝吡咯菌素合成基因簇全长为5 868 bp,内含4个开放阅读框prnA、prnB、prnC和prnD,这4个基因组成1个共转录单元。系统发育进化树显示菌株FD6与P. protegens CHA0、Pf-5的prn基因相似性达94%。利用遗传学方法证实prnA基因是硝吡咯菌素合成的必需因子,此外该基因还影响2,4–二乙酰基间苯三酚和藤黄绿脓菌素的合成。
为探讨外源水杨酸(SA)缓解番茄幼苗盐胁迫伤害的光合生理机制,以‘秦丰保冠’番茄幼苗为试材,在水培条件下,利用叶绿素荧光动力学技术研究营养液中(1/4 Hoagland)施入SA(200 μmol · L-1)对100 mmol · L-1 NaCl胁迫下番茄幼苗PSⅡ光化学效率、激发能分配和天线色素吸收光能利用的影响。结果显示:NaCl胁迫15 d内,SA处理的幼苗叶片PSⅡ潜在光化学活性(Fv/Fo)、最大光化学效率(Fv/Fm)、天线转化效率(Fv′/Fm′)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学荧光猝灭系数(qP)、吸收光能用于进行光化学反应的份额(P)和叶绿素荧光衰减率(Rfd)不同程度升高;PSⅡ非光化学荧光猝灭系数(NPQ)、激发能压力(1–qp)、天线热耗散的份额(D)、光合功能相对限制值(LPFD)和双光系统间激发能分配不平衡偏离系数(β/α–1)明显降低;PSⅡ反应中心非光化学耗散的份额(Ex)变化无明显规律。以上结果表明,外源SA可以通过提高PSⅡ光化学活性来减轻盐胁迫导致的光抑制,进而促进了番茄幼苗的生长发育。
以2份普通番茄、3份多毛番茄、1份潘那利番茄和2份醋栗番茄为试验材料,采用离体叶片接B型烟粉虱的方法,以番茄叶背表面虫卵量作为抗性鉴定指标,进行抗虫性鉴定;利用扫描电子显微镜观察番茄叶表腺毛形态,解剖镜计数叶片背面不同类型腺毛密度;利用GC–MS分析叶表次生代谢物质种类和相对含量;使用SAS V8进行方差分析(ANOVA)和多个变量间的简单相关性分析。抗虫性鉴定发现3份多毛番茄‘LA2329’、‘LA1777’、‘PI134417’和潘那利番茄‘LA0716’具有稳定的抗虫性,醋栗番茄‘TO937’随植株生长抗性相对增强,普通番茄‘9706’、‘LA3556’和醋栗番茄‘PI126933’不具有抗虫性。番茄叶表腺毛类型和密度分析显示:抗虫的3份多毛番茄叶表主要为有腺体的Ⅳ型和Ⅵ型腺毛,二者密度分别介于8.0 ~ 15.4和4.7 ~ 19.5个 · mm-2;抗虫的潘那利番茄‘LA0716’和醋栗番茄‘TO937’叶表主要为有腺体的Ⅳ型腺毛,密度分别为15.4和6.7个 · mm-2;不抗虫的普通番茄‘9706’、‘LA3556’和醋栗番茄‘PI126933’叶表主要为无腺体Ⅴ型腺毛,密度介于3.6 ~ 10.6个 · mm-2,有腺体的Ⅳ型和Ⅵ型腺毛密度显著低于5份抗虫番茄材料,分别介于0 ~ 1.5和2.3 ~ 4.1个 · mm-2。番茄叶表次生代谢物质种类和含量分析显示:3份多毛番茄叶表萜类物质含量显著高于其他番茄材料;甲基酮类物质仅存在于多毛番茄‘PI134417’中;叶表蜡质含量在抗虫和感虫番茄材料间无显著差异。多个变量间的简单相关性分析显示:番茄叶表有腺体的Ⅳ型腺毛密度和萜类物质含量与叶表烟粉虱虫卵量负相关;无腺体腺毛密度与虫卵量显著正相关;有腺体的Ⅵ型腺毛密度与叶表萜类物质含量正相关,与虫卵量无相关性;叶表蜡质与8 h虫卵量负相关,与24 h虫卵量无相关性。叶表Ⅳ型腺毛密度和萜类物质含量可作为抗烟粉虱鉴定指标。烟粉虱倾向于在Ⅴ型腺毛浓密的番茄材料上产卵,抗烟粉虱育种时应注意剔除Ⅴ型腺毛密度较高的植株。Ⅵ型腺毛密度对烟粉虱无直接抗性,其主要是通过其产生的萜类物质发挥抗性。叶表蜡质短期内可以发挥一定抗性,无长效性。
利用生物信息学方法,从辣椒全基因组数据库中共鉴定出11个辣椒TPS基因,除CaTPS3含有1个TPS和2个TPP结构域外,其余分别含有1个TPS和1个TPP结构域。11个CaTPS分为2类,ClassⅠ包含3个基因(CaTPS1 ~ CaTPS3),分别含有16、16和13个内含子,CaTPS1和CaTPS2含Motif 1 ~ Motif 5各1个,而CaTPS3含有2个Motif 4和1个Motif 3。ClassⅡ包含8个基因(CaTPS4 ~ CaTPS11),均含有2个内含子,且分别含Motif 1 ~ Motif 6各1个。利用荧光定量PCR对CaTPS1在辣椒组织表达的特异性和低温应答模式进行分析,结果表明:CaTPS1在叶片中的表达量大约是根和茎中的5 ~ 6倍,说明CaTPS1的表达具有明显的组织特异性;低温处理后CaTPS1在根和茎中的表达高峰出现时间明显早于叶片,说明不同组织中CaTPS1对低温胁迫的应答时间存在一定差异。
为阐明芥菜开花抑制因子SVP基因的表达特性及其与FLC蛋白互作的调节机制,从‘青叶芥’中克隆了SVP基因。定量PCR分析表明:低温春化途径和长日照光周期途径中SVP在叶片和茎尖均有表达。营养生长初期表达量较低(茎尖和叶片中平均相对表达量分别为0.56和0.35),生殖生长早期则显著增加(春化途径的茎尖和叶片分别为0.60和1.27,光周期途径的茎尖和叶片分别为0.49和1.42)。茎尖中SVP对低温春化的反应比光周期敏感;而叶片中SVP对光周期的反应比低温敏感。酵母双杂交和 β–半乳糖苷酶活性测定显示:SVP蛋白I域突变体SVPE90L以及K域突变体SVPK104C和SVPH106I均会削弱SVP/FLC2蛋白的互作,但不会导致相互作用消失。SVP蛋白K域突变体SVPR137L能完全破坏SVP/FLC2的互作,但SVPR137L仍然能与芥菜FLC1、FLC3、FLC4和FLC5相互作用,说明SVP/FLC2的蛋白互作受到SVP第137位氨基酸的特异性调控。序列比对发现:芥菜FLC4和FLC5氨基酸序列完全相同,它们与FLC3仅有1个变异位点;FLC2与FLC1、FLC3、FLC4-5之间分别有28、19、18个变异位点;FLC2与FLC1、FLC3、FLC4或FLC5均不相同的位点有11个。推测FLC2与FLC家族其他成员之间的变异位点很可能对SVPR137L/FLC2特异性调控有贡献。
通过盆栽和室内试验研究了肉桂酸处理对蚕豆种子萌发,幼苗生长及尖孢镰孢菌菌丝生长,蚕豆枯萎病发生,根际微生物的活性、多样性和群落结构的影响。结果表明:肉桂酸处理抑制了蚕豆种子萌发及幼苗生长,并随处理浓度增加,抑制效应加强,对叶片数和根系的抑制效应最为显著。肉桂酸低浓度处理时显著促进尖孢镰刀菌菌丝生长,而高浓度处理则抑制菌丝生长。肉桂酸在100和200 mg · L-1处理时显著提高了蚕豆枯萎病的病情指数,显著增加了根际土壤中镰刀菌的数量,降低了微生物的活性(AWCD值)、多样性和丰富度指数。主成分分析表明,肉桂酸处理明显改变了蚕豆根际微生物群落结构,糖类、羧酸类和氨基酸类是区分肉桂酸处理导致土壤微生物群落变化的敏感碳源。肉桂酸处理降低了根际微生物多样性,促进病原菌的增殖,加剧了蚕豆枯萎病的发生,证实肉桂酸是蚕豆连作障碍中的自毒物质。
刺角瓜(Cucumis metuliferus)是葫芦科植物中重要的抗根结线虫育种资源。通过同源扩增从刺角瓜中克隆了过氧化物酶(POD)基因(CMPOD),其与黄瓜POD基因的核苷酸相似性达97%。根结线虫侵染刺角瓜后,CMPOD主要在根部组织中表达,表达量呈现先升高后降低的趋势,接种3 d时表达量最高。温度也影响CMPOD的表达,20 ℃表达量最高,随着温度升高表达量降低。但温度对刺角瓜抗根结线虫作用的影响不显著,在35 ℃高温下仍表现抗性,证实刺角瓜对南方根结线虫的抗性具有热稳定性。
应用扫描电镜技术对凤仙花属(Impatiens)总状花序组(sect. Racemosae Hook. f. et Thomson)23种植物的种子进行了观察研究。结果表明:总状花序组植物的种子为椭圆体形、倒卵形和狭卵形;长宽比多在1.4 ~ 2.3;种皮表面具网状纹饰和指状隆起两种类型,指状隆起又可分为排列疏松和紧密两类。该组的种皮微形态与宏观形态性状相关性较小,但网眼内是否有颗粒物、指状隆起的排列密度、隆起物上是否有颗粒状附属物或凹陷小孔等特征具有种水平上的稳定性和特异性,对该组植物的种间界定具有重要的意义。
采用光学显微镜、扫描电镜及Neu’s试剂染色法结合荧光显微观察,研究了木香薷叶表皮毛的类型、分布及腺毛分泌过程中外部形态的变化和分泌黄酮类物质的过程。结果显示:(1)木香薷叶表皮有腺毛和非腺毛。腺毛包括盾状腺毛和头状腺毛。成熟的盾状腺毛头部较大,呈盾状,直径为68.14 ± 0.84)μm。成熟的头状腺毛头部较小,呈半圆球形,直径为(17.57 ± 0.48)μm。非腺毛包括乳突状毛、分枝状毛和管状毛。(2)叶片远轴面和近轴面均有表皮毛分布。腺毛在远轴面分布较多,近轴面较少;盾状腺毛主要分布在远轴面,头状腺毛则两面均有分布。非腺毛在叶表皮两面均有分布,以叶脉周围、叶片边缘和基部分布较多。(3)成熟腺毛的分泌物储存于其头部外皮下的间隙,随着分泌物的增加,外皮凹陷或破裂,释放出分泌物,腺毛溃落。(4)盾状腺毛和头状腺毛均能分泌黄酮类物质,随着腺毛的发育成熟,黄酮类物质逐渐积累于腺毛头部,随后释放出来。(
对中国樱桃(Prunus pseudocerasus Lindl.)休眠芽转录组数据进行了SSR位点搜索和分析,发现了7 197个SSR位点,总的发生频率为15.62%。SSR重复类型以二核苷酸发生频率最高(58.65%),三核苷酸次之(34.72%)。利用8对多态性引物在24份樱桃种质中进行了引物有效性验证和遗传多样性分析,结果表明有效等位基因数最大值为2.92(PpSSR2),最小值为1.09(PpSSR8),平均值为1.73;香农多样性指数变化范围是0.202 ~ 1.290,平均值为0.755。观察杂合度和期望杂合度的变化范围分别是0.083 ~ 0.917和0.082 ~ 0.671;平均值分别为0.391和0.384。香农多样性指数、观察杂合度和期望杂合度3个多样性指数最大值均出现在位点PpSSR2,最小值出现在位点PpSSR8。基于SSR标记的24份樱桃种质的聚类结果与经典的形态学分类不完全一致,但聚类结果清晰地划分出5个不同组别,说明浙江省的中国樱桃种质资源遗传多样性丰富。两个龙泉地方品种与其他的浙江樱桃种质资源明显不同,它们与山樱和浙闽樱有着更紧密的遗传关系,该地方品种可以作为樱桃新品种选育的优良材料,有利于拓宽现有樱桃栽培品种的遗传背景。
基于生物信息学方法,对‘砀山酥梨’基因组中Ty1-copia类型的GAG开放阅读框进行预测,共获得315条GAG序列。通过系统聚类,梨基因组中GAG序列可分为7个支系,第一和第三支系成员较多且保守性高。序列比对结果显示,不同支系GAG序列具有较高的异质性。在‘美人酥’梨的套袋和摘袋后的果皮中发现了34个gag成员,其中有6个(Ppgag16、Ppgag19、Ppgag23、Ppgag27、Ppgag29和Ppgag30)为高丰度表达成员。遮光条件下,‘美人酥’果皮中有部分gag成员发生表达,说明copia类反转座子不仅仅受光照影响发生表达。在摘袋后,‘美人酥’果皮中有2个成员(Ppgag5和Ppgag23)发生明显上调表达,说明梨中部分反转录转座子的转录受到光照的调控。
以‘荸荠’和‘东魁’杨梅果实为研究材料,利用RT-PCR和RACE技术克隆得到果糖激酶基因MrFRK2的全长cDNA序列。MrFRK2全长1 279 bp,ORF阅读框全长996 bp,3′端非编码区227 bp,5′端非编码区56 bp,编码332个氨基酸残基。通过氨基酸序列分析发现MrFRK2含有pfkB碳水化合物磷酸果糖激酶家族高度保守的1个ATP结合域和2个底物结合域;MrFRK2与杨树PtFRK2相似性最高,达到85%。利用实时荧光定量PCR技术分析基因表达的结果表明,MrFRK2在‘东魁’杨梅果实的发育早期大量表达,在成熟后期表达量下降,果实成熟初期MrFPK2表达量‘东魁’显著高于‘荸荠’。果实成熟期间果糖含量‘东魁’显著高于‘荸荠’,与果实成熟期间MrFPK2的表达量相反。这表明,MrFPK2在杨梅果实成熟期间果糖降解过程中可能起一定作用。
为筛选板栗混合花序中雌雄花形成与发育关键基因,基于板栗雌雄花表达谱测序结果,从差异表达基因中分离到17个MADS-box基因。通过序列结构分析,发现其中2个基因缺少半保守的K盒,为Ⅰ型MADS-box基因,另外15个基因为Ⅱ型MADS-box基因。系统进化关系分析显示,13个包含完整读码框的MADS-box基因中有2个B类基因,1个C/D类基因和3个E类基因。荧光定量PCR结果证实这些MADS-box基因在板栗早期混合花序中的雌雄花之间表达差异显著(变化倍数 > 2),且部分B、C/D和E类基因在板栗幼叶、纯雄花和雌花中的表达变化趋势相似,推测这些MADS-box基因在板栗雌雄花形成和发育中起重要调控作用。
将白姜花(Hedychium coronarium)未成熟花丝接种在MS + 4 mg ? L-1 2,4-D + 4 mg ? L-1 NAA + 1 mg ? L-1 6-BA的培养基上,经过180 d的培养,诱导出3种愈伤组织:Ⅰ,浅黄色松散易碎;Ⅱ,白色疏松半透明水渍状;Ⅲ,黄色致密颗粒状。对愈伤组织继代培养基中的2,4-D、NAA和6-BA浓度进行优化,结果表明培养基中含有1 mg ? L-1 2,4-D、0.25 mg ? L-1 NAA、0.25 mg ? L-1 6-BA时可获得胚性状态良好的愈伤组织。胚性愈伤组织在MS无机盐 + 0.25 mg ? L-1 NAA + 0.5 mg ? L-1 TDZ + 维生素B5 + 100 mg ? L-1谷氨酰胺 + 230 mg ? L-1脯氨酸 + 100 mg ? L-1麦芽提取物 + 45 g ? L-1蔗糖的体胚诱导培养基中培养20 d后,转移到MS基本培养基上培养30 d,1 g胚性愈伤组织可获得50 ~ 60个体胚。成熟体胚在MS + 0.2 mg ? L-1 IAA + 0. 5 mg ? L-1 6-BA的萌发培养基上培养20 d时,体胚萌发率为85%。萌发的体胚转移到1/2 MS + 1 g ? L-1活性炭的成苗培养基中可发育成正常植株,植株室外栽培成活率达90%。对100株再生植株的染色体数进行分析,发现3株三倍体(2n = 3x = 51)、6株四倍体(2n = 4x = 68)和2株六倍体(2n = 6x = 102)。
为了快速、灵敏地检测柑橘脉突病毒(Citrus vein enation virus,CVEV),通过设计特异性引物(EVqF4/EVqR4),优化反应条件,建立了CVEV的实时荧光定量RT-PCR检测体系。该方法特异性良好;检测灵敏度比常规RT-PCR高100倍;标准曲线循环阈值与模板浓度呈良好的线性关系,相关系数为0.992,扩增效率101.8%;检测组内和组间变异系数均小于2.85%,重复性较好。利用所建立的实时荧光定量方法对柑橘植株进行检测发现,‘代代酸橙’和‘象山红’植株中CVEV分布不均匀,其中根部病毒滴度最高,分别为162.52和45.32拷贝 · ng-1 RNA,皮及叶部病毒滴度相对较低。
‘唐夏红’荔枝是从自然实生群体中选育出的优良新品种。果实短心脏形,果皮红色。果肉厚,味清甜,质软滑,香气浓郁。高接树第3年产量14.685 t · hm-2,平均单果质量27.1 g,可食率76.4%,可溶性固形物含量18.5%。粗生易管,成花容易,丰产稳产性好。
‘紫宝’是从中国无花果主栽品种‘青皮’中获得的芽变品种。秋果平均横径33.6 mm,纵径35.7 mm,平均单果质量33.4 g;果皮紫色,果肉深红色,可溶性固形物18.5°Brix,果肉松软,果汁量适中,味道香甜,品质优。
‘晋番茄10号’番茄是用自交系‘Y33-2’作母本,‘T5-1’作父本配制的一代杂种。无限生长类型,中熟,植株生长势较强,叶色深绿,高抗番茄花叶病毒,抗黄瓜花叶病毒,抗叶霉病。成熟果粉红色,鲜艳有光泽,果实近圆形,果形圆正,果脐小,果面光滑无棱沟,不易产生畸裂果,耐贮藏,单果质量200 ~ 300 g,风味好,商品性好,产量110 t · hm-2以上。适合山西各地温室大棚春提早栽培。
‘津优409’黄瓜是采用未受精子房培养结合传统育种技术育成的杂交一代新品种。植株生长势强,瓜色深绿、光泽度好,瓜把短,商品瓜率高,瓜条长36 cm左右。抗病、丰产性好,春露地栽培产量可达90 t · hm-2以上,适合露地栽培。
‘娇藕’(Iris sanguinea Donn ex Horn.‘Beautiful Lotus’)是蓝、白花色溪荪混合栽培采种后,从实生后代中选育出的浅藕荷花色的溪荪新品种。绿期较长,2年生植株花期株高90 cm左右,茎高83.4 cm,株丛冠幅40 ~ 55 cm。花茎数18 ~ 30,单葶花朵2 ~ 3个,花径12 cm左右,连续花期20 d左右。适宜于在中国北方地区推广应用。