从‘嘎拉’苹果(Malus × domestica Borkh.)中克隆MdCBL3(序列号:MDP0000155124),长852 bp。系统进化树分析表明,苹果MdCBL3与白梨亲缘关系最近。利用PlantCare数据库进行启动子顺式作用元件预测分析,MdCBL3启动子序列中存在干旱、低温、光、生长素、防御等响应元件。构建MdCBL3表达载体并利用农杆菌介导法侵染苹果愈伤组织和拟南芥。半定量RT-PCR证明MdCBL3在转基因愈伤组织中过量表达,在拟南芥中得到异源表达。表型分析发现,在盐胁迫中,与野生型相比,转基因愈伤组织和拟南芥成龄苗生长更好,盐胁迫的抗性更强。在拟南芥中异源表达MdCBL3,能提高拟南芥对干旱和低温的抗性。
运用压片法对秋水仙素滴注处理后的‘无核丰’枣小孢子母细胞减数分裂行为及其与花蕾外部形态变化的相关性进行了研究,并测定了2n花粉的比例。结果表明:秋水仙素处理后枣小孢子母细胞第一次减数分裂正常;在减数分裂前期Ⅱ观察到胞质分裂异常现象;中期Ⅱ纺锤体主要有4种类型:平行型、垂直型、八字型和融合型,分别占27.31%、19.35%、45.27%和8.06%;四分体时期观察到二分体、三分体、四分体,分别占6.00%、43.04%、50.96%;定位异常纺锤体八字型与融合型分别与三分体、二分体呈正相关;秋水仙素处理后‘无核丰’枣2n花粉的形成受胞质分裂异常、纺锤体定位异常两种机制控制,因纺锤体定位异常而产生的2n花粉占2n花粉总数的小孢子母细胞减数分裂进程与花蕾外部形态变化具有对应关系,花蕾直径达到1.34 mm时,小孢子母细胞开始进入减数分裂;达到1.68 mm时,小孢子母细胞进入四分体时期;超过1.92 mm时,减数分裂结束,且有大量花粉粒形成。2n花粉诱导最佳的秋水仙素滴注时期为细线期末期,即花蕾直径在1.34 ~ 1.42 mm时,诱导后‘无核丰’枣2n花粉发生比例为17.36%。96.97%,遗传上等同于FDR(第1次分裂重组)型配子,因胞质分裂异常产生的2n花粉在遗传上等同于SDR(第2次分裂重组)型配子;秋水仙素处理后‘无核丰’枣2n花粉绝大多数为FDR型,因而在枣有性多倍化中具有重要的利用价值。
以铁核桃(Juglans sigillata)‘黔核7号’叶片为试材,研究了叶片发育过程中多酚类物质含量及其体外抗氧化活性的变化。结果表明:铁核桃叶片多酚类物质含量在其整个生长周期呈双峰曲线变化规律4月12日至5月11日上升,5月11日至7月6日下降,7月6日至8月1日大幅上升,8月1日至9月19日逐渐下降。HPLC鉴定出没食子酸、儿茶素、绿原酸、咖啡酸、丁香酸、丁香醛、对香豆酸、阿魏酸、芦丁、槲皮素、杨梅素、胡桃醌,共12种单体酚;含量最高的为芦丁,其次为绿原酸;含量较低的为对香豆酸、没食子酸。5月是铁核桃叶片中大多数单体酚含量降低的时期,而8月是部分单体酚含量升高的时期。总酚、总黄酮含量与还原能力和ABTS自由基清除能力相关性较高,单体酚与抗氧化活性相关性较低。铁核桃叶片多酚类物质含量丰富,抗氧化活性强,其动态变化与叶片发育阶段及外界环境条件变化密切相关。,
以‘丰香’草莓(Fragaria × ananassa‘Toyonaka’)为材料,采用病毒诱导的基因沉默技术(Virus-induced Gene Silencing,VIGS)对果实中类黄酮化合物代谢相关转录因子基因FaMYB5进行沉默,并对沉默后果实类黄酮化合物代谢途径相关的结构基因和其他转录因子基因表达量进行半定量RT-PCR及RT-qPCR分析。并分别采用HPLC和香草醛—硫酸比色法对沉默后果实中花青素苷和原花青素含量进行测定。成功构建了pTRV2-FaMYB5的VIGS沉默载体,并建立了草莓果实VIGS沉默体系,FaMYB5基因沉默效率达60%;FaMYB5基因沉默处理与阴性对照相比,草莓类黄酮化合物代谢途径相关结构基因和转录因子表达量均发生改变,其中FaMYB9、FaLAR、FaDFR、FaANR表达量显著增加,从而导致果实中原花青素含量增加;而花青素合成相关基因FaANS的表达量减少1/2,FaMYB10表达量变化并不显著。此外,bHLH家族的转录因子基因FabHLH3和FabHLH3Δ随着FaMYB5的沉默表达量显著下降,而FaGL3显著升高。结果进一步证明FaMYB5转录因子对草莓类黄酮化合物代谢途径中的原花青素合成途径起负调控作用。
从香蕉果实中分离获得1个TIFY亚族的转录因子基因,命名为MaTIFY1。该基因含有一个681 bp的ORF,编码一条长度为227 aa,分子量为24.97 kD,等电点为7.85的氨基酸多肽链。MaTIFY1定位于细胞核,并且具有转录激活活性。荧光定量PCR分析表明,MaTIFY1随着香蕉果实成熟进程表达明显增强,并且外源丙烯处理可诱导其表达。此外,MaTIFY1启动子活性受乙烯利诱导激活,进一步表明MaTIFY1可能参与香蕉果实成熟的调控。原核表达并纯化了MaTIFY1重组蛋白。
以黄瓜(Cucumis sativus L.)切去初生根的幼苗外植体为试材,研究了乙烯和一氧化氮(NO)对其不定根形成的影响及其相互关系。结果表明,外源乙烯供体乙烯利(Ethrel)可显著促进黄瓜外植体不定根的形成,呈现明显的剂量效应,最适浓度为0.5 µmol · L-1。Ethrel和NO共同处理的外植体不定根的数量和根长显著高于Ethrel和NO单独处理,但Ethrel的促进作用可被NO的清除剂c-PTIO、一氧化氮合酶(NOS)抑制剂L-NAME和硝酸还原酶(NR)抑制剂NaN3所逆转,说明乙烯和NO在黄瓜外植体不定根形成过程中具有协同诱导作用。外源乙烯引起黄瓜外植体内源NO含量的增加,亦提高了植株体内合成NO的NOS和NR酶的活性以及NOS和NR基因的相对表达量。可见,NO在乙烯诱导黄瓜不定根形成的信号途径中起重要作用。
围绕基因枪微粒的制备、大白菜小孢子对基因枪轰击的耐受能力以及小孢子的胚胎发生能力开展研究,初步建立了以小孢子为外植体的遗传转化体系。高胚胎发生的大白菜材料‘CC-4’的小孢子在基因枪7.58 × 106 Pa爆破压力,9 cm的轰击距离下,利用直径 0.6 μm,亚精胺包裹的金粒子微弹以每次500 μg的金粒子量连续轰击5次,小孢子活力不受影响,培养1 d后GUS基因瞬时表达检测,平均每皿可获得20个以上转化小孢子;小孢子培养15 d后成功获得胚状体,GUS基因瞬时表达检测,平均每皿最多获得4个遗传转化的胚状体,40个花蕾可获得20个以上转化胚状体。初步探讨基因枪法介导大白菜小孢子结果表明:大白菜小孢子数量庞大易收集,可耐受基因枪的多次轰击,并能继续保持胚胎发生的能力,作为新尝试的遗传转化受体,有可能是解决白菜类作物再生困难,提高转基因效率的有效手段。
B类MADS-box基因在调控显花植物的花瓣和雄蕊发育过程中发挥关键作用。为初步了解大蒜花发育的分子机制,以‘阿城紫皮’大蒜(Allium sativum)的花蕾为试材克隆了AsPI(GenBank登录号为KY272748)。AsPI的cDNA长939 bp,开放阅读框为615 bp,编码204个氨基酸。推导的氨基酸序列显示,AsPI编码的蛋白质包含高度保守的MADS结构域(1 ~ 57氨基酸)和保守的K结构(76~ 140氨基酸),AsPI蛋白具有PI亚家族特有的序列特征:MADS区特征丝氨酸残基、K区高度保守序列KHExL以及C–末端的PI基序。序列比对、功能域分析及系统发育分析结果表明,AsPI属于单子叶植物B功能基因PI亚家族。半定量和实时RT-PCR检测AsPI在大蒜不同组织器官中的表达模式,结果表明,在花蕾中高丰度表达,在花茎中表达量中等,在根、假茎、嫩叶、保护叶等营养器官中表达量极低甚至不表达。
采用超高效液相色谱—串联质谱(UPLC–MS/MS)的方法测定了25 ℃和4 ℃处理下‘凤丹’牡丹(Peaonia ostti‘Fengdan’)种子播种后8个时期的激素含量变化,并利用qRT-PCR分析GA3和ABA信号转导4个关键基因的表达模式。结果表明:25 ℃处理下种子可以正常萌发,而4 ℃处理下种子在播种后100 d内未萌发。两种温度处理下种子中GA3含量均呈现先升高后降低的趋势,但25 ℃处理播种后17 d(下胚轴萌发期)显著高于4 ℃处理;在25 ℃处理种子中ABA含量逐渐降低,而4 ℃处理下短时间降低后迅速升高,且在播种后7 ~ 17 d显著高于25 ℃处理。推测25 ℃处理下较高含量的GA3可以促进种子萌发;而4 ℃处理下较高含量的ABA抑制种子萌发。qRT-PCR分析表明,PoGID1a和PoGAI的整体表达模式与GA3含量变化趋势类似,呈现先升高后降低的趋势,但播种前期25 ℃处理下PoGID1a表达量一直显著高于4 ℃处理,而PoGAI却显著低于4 ℃处理(21 d除外);PoGAMYB4在25 ℃处理下呈升高趋势,在4 ℃处理下先升高后降低,但播种3 d后25 ℃处理显著高于4 ℃处理;PobZIP表达趋势与ABA含量变化相似,4 ℃处理显著高于25 ℃处理。故推测牡丹种子萌发受GA和ABA调控,GA通过调控信号转导关键基因PoGAMYB4、PoGID1a和PoGAI促进种子萌发,其中PoGAMYB4和PoGID1a可能受GA正调控,而PoGAI受GA负调控;ABA可能通过正调控PobZIP抑制种子萌发。
以野外条件下花器官发生了多样性变异的小花草玉梅(Anemone rivularis var. flore-minore)为材料,根据其花器官变异部位及程度将变异分为5类:全白、绿白相间、五瓣、全绿和极端变异。通过分子鉴定、花器官形态学观察、AP3-3基因分析,对其变异多样性机制进行了初步研究。结果表明,正常植株和变异植株的ITS2和rbcL序列无差异位点,表明正常植株和变异植株为同一物种;形态观察发现变异花形态差异很大,由外向内存在连续变异梯度,除正常和五瓣花的花被片数相对稳定外,其余各类型花器官数和占比均不稳定,且花被片数占比的增减与雄蕊、雌蕊的占比呈负相关,说明变异花中内层增加的花被片可能是由雄蕊和雌蕊转化而来;在正常和绿白相间变异AP3-3序列基础上,扩增其余4种变异植株的AP3-3,比对正常株和变异株AP3-3序列,发现变异株AP3-3在上游调控区有一段插入,在编码区有1个碱基缺失,其可能与小花草玉梅花器官变异有关。
以山东省苹果园土壤基础地力调查、农户肥料投入量调查和统计数据为基础,采用磷盈余法从区域角度分析了山东省胶东、鲁中南和鲁西南苹果产区果园生产体系中土壤磷素输入输出特点、磷养分盈余和土壤磷环境负荷风险。结果表明,山东省苹果园磷肥平均投入量(P2O5,下同)为676.17 kg · hm-2,其中无机化肥投入的磷为477.36 kg · hm-2,占总投入的比例高达70.60%。不同产区间磷素投入存在显著差异,磷投入量以胶东苹果产区最高,为776.52 kg · hm-2,其中无机化肥带入的磷占总投入的69.14%,为3个产区最低;鲁西南苹果产区磷投入量最低,为348.90 kg · hm-2,但无机化肥带入的磷占总投入的比例最高(82.95%)。山东省97.82%的苹果园磷素处于盈余状态,平均盈余量为407.45 kg · hm-2,其中胶东苹果产区最高(615.62 kg · hm-2)、鲁中南苹果产区次之(342.81 kg · hm-2),鲁西南苹果产区最低(263.92 kg · hm-2)。胶东、鲁中南和鲁西南苹果产区苹果园土壤Olsen-P含量高于风险阈值(50 mg · kg-1)的样本比例分别为67.34%、40.51%和19.13%。整体来看,山东苹果园土壤Olsen-P含量超过风险阈值的样本比例高达56.69%,高于临界值的样本土壤Olsen-P平均含量为108.34 mg · kg-1,是土壤磷淋失环境风险临界值的2.17倍。
为研究不同柑橘品种对柑橘黄脉病毒(Citrus yellow vein clearing virus,CYVCV)变异的影响,将CYVCV毒株CQ01嫁接接种于4类共35个柑橘品种,对不同植株中CYVCV的衣壳蛋白(CP)基因进行分析,结果发现仅有少数位点发生了变异。运用RT-qPCR技术检测不同柑橘品种中CYVCV的相对含量,发现甜橙类品种中CYVCV的相对含量最高,墨西哥来檬中CYVCV的相对含量最低。植株中CYVCV的含量与其症状不存在明显的关联。
柑橘叶斑驳病毒(Citrus leaf blotch virus,CLBV)和柑橘碎叶病毒(Citrus tatter leaf virus,CTLV)均可侵染柑橘的不同种。为明确CLBV及CTLV在中国柑橘上的发生状况和分子特性,采用RT-PCR技术对来源于中国7个省的342份和346份柑橘样品进行检测,检出率分别为9.6%和11.0%。对14个CLBV分离物和15个CTLV分离物的外壳蛋白(Coat protein,CP)基因部分序列分析显示,CLBV分离物间cp核苷酸和编码氨基酸序列相似性分别为82.1% ~ 100%和88.1% ~ 100%,CTLV分离物的cp核苷酸和编码氨基酸序列相似性分别为89.5% ~ 100%和92.5% ~ 100%。测定的14个CLBV分离物在系统进化树中聚为2个组;而CTLV分离物分组不明显,该病毒的系统进化与寄主来源无明显关系。
构建番茄突变体库对于丰富遗传变异、发掘基因资源具有重要意义。利用1%的甲基磺酸乙酯(EMS)处理‘里格尔87-5’加工番茄种子12 h,对M2代材料进行农艺学性状与生物学性状鉴定,对部分M3代材料进行遗传稳定性验证。在M2代筛出典型突变体,包括早衰、矮化、圆果、低抗坏血酸、黑斑、绿茎、簇生等突变单株。对240个M2代家系中共1 023个单株全生育期田间表型进行观察鉴定和果实品质测定,共发现90个变异单株,其中13个突变单株同时出现两个或两个以上变异性状,共50个变异性状,总的单株变异频率(突变株/总株数)为8.80%。叶、茎、花、果实和植株发生的变异株数分别为27、7、17、56和21,性状变异频率分别为2.64%、0.68%、1.66%、5.47%和2.05%。其中矮化突变体分子鉴定表明,curl-3基因外显子中C变成T,氨基酸由L变成F,喷施油菜素内酯不能恢复其正常生长,表明curl-3突变导致油菜素内酯信号传导受阻。curl-3突变体叶片与果实中抗坏血酸含量下降,并伴随着叶片中氧化态与还原态抗坏血酸比值增加,这可能与抗坏血酸氧化酶基因AO表达量和AO酶活性增强有关。
基于cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆了两个糙皮侧耳凝集素基因Plectin1和Plectin2。结构分析显示Plectin1和Plectin2基因全长分别为1 371和1 359 bp,二者均含有5个外显子和4个内含子;Plectin1开放阅读框长1 134 bp,编码377个氨基酸,Plectin2开放阅读框长1 122 bp,编码373个氨基酸。Southern杂交试验证实Plectin1和Plectin2在糙皮侧耳基因组中均只有1个拷贝。利用qRT-PCR分析了Plectin1和Plectin2在糙皮侧耳不同生长阶段的表达量,结果显示Plectin1和Plectin2分别在成熟子实体阶段和幼嫩子实体阶段表达量最高,这表明Plectin1和Plectin2基因可能在糙皮侧耳子实体生长发育中起到一定的调控作用。
对陕西省境内秦岭与子午岭地区7个具有代表性的紫斑牡丹(Paeonia rockii)天然居群进行系统观察和记录,采用巢式方差分析、相关性分析和聚类分析等方法对叶片、花、果实器官等20个表型性状进行多样性分析。结果表明:(1)紫斑牡丹20个性状在居群间差异极显著,在居群内仅有株高、全叶长和种子径差异极显著;20个性状的平均表型分化系数(VST)为71.07%,说明居群间的变异是其表型变异的主要来源。(2)各表型性状的平均变异系数(CV)为7.04% ~ 21.66%,性状离散程度低;果实相关性状平均变异系数为14.45%,大于叶片(13.19%)和花器官(11.40%)。(3)相关性分析表明,紫斑牡丹生殖生长受营养生长影响较小。(4)地理生态因子与表型性状相关性分析表明,经纬度对花器官性状影响最大,而年降雨量对果实性状影响最大;(5)表型性状聚类分析表明,7个紫斑牡丹天然居群被划分为3类,各居群之间没有严格按地理距离聚类,而是与各居群环境因素有关。
以中国古老月季品种‘月月粉’(Rosa chinensis‘Old Blush’,用OB表示)为母本,‘无刺光叶蔷薇’(Rosa wichuriana‘Basye’s Thornless’,用W表示)为父本,构建F1代共296个单株。从146对SSR标记中筛选出亲本间多态性好且条带清晰的23对SSR标记,对随机选择的94株F1进行杂种鉴定和遗传分析。结果表明:筛选到3个纯合显性标记分别为Fv512、Fv609和305,可单独一次性鉴定全部杂种真实性;随机筛选的94株子代均为真杂种;20个SSR标记用于基因型分析,有9个标记出现了偏分离,并在统计上达到显著或极显著水平,偏分离率45%,说明该F1群体基于SSR位点的基因型偏分离率较高,在进行高密度遗传图谱构建时应重视偏分离标记对作图的影响;UPGMA聚类分析显示,94株F1的遗传变异大,且遗传多样性丰富,可划分为2个大类7个亚类。
采用ISSR分子标记对广西甜茶(Rubus suavissimus S. Lee)种质资源的遗传多样性进行分析。14条引物在4个广西甜茶种群总共85个个体上共检测到164个位点,其中多态性位点148个,多态位点百分率(PPL)为90.24%,物种水平Nei氏基因多样性指数(He)和香农多样性指数(Ho)分别为0.2514和0.3875,表现出较高的遗传多样性;而在种群水平上,PPL为57.32% ~ 68.90%(均值为61.74%),He为0.1831 ~ 0.2161(均值为0.1958),Ho为0.2776 ~ 0.3264(均值为0.2956),遗传多样性为中等偏低水平。Nei氏遗传多样性分析和AMOVA分析表明,广西甜茶的遗传变异主要存在于种群内,但其种群间存在极显著的遗传变异(P < 0.01),其种群遗传分化达到极大水平(Φst = 0.262 > 0.25)。Mantel检测表明,种群间的遗传距离和地理距离之间存在显著相关性(r = 0.967,P < 0.05)。UPGMA聚类分析和主成分分析(PCA)结果一致,4个广西甜茶种群可分成2个遗传分支。鉴于广西甜茶在种群水平上表现出中等偏低的遗传多样性水平,且其生境受到破坏以及野生资源受到滥挖乱采,广西甜茶面临种群退化的威胁,对其应加强保护,做到保护和利用并举。
WRKY蛋白是植物中最大的具有重要作用的转录因子家族之一,通过特异性结合启动子区域的W-Box来调控基因的表达,其成员参与了茄科(Solanaceae)植物的生长、发育、代谢、生物和非生物胁迫响应和激素信号的转导等进程。综述茄科植物WRKY转录因子表达模式和在生物和非生物胁迫中调控作用的研究进展。
植物在遭遇逆境时会产生一系列应激反应,热激转录因子(Heat stress transcription factors,Hsfs)作为重要调控元件参与植物防御过程。相比动物,固着生长的植物其Hsfs家族成员在数量、结构及调控机制上表现出更丰富的多样性。Hsfs在多种逆境中发挥作用,参与不同转录调节途径,形成复杂的调控网络。综述介绍了植物Hsfs的主要蛋白质结构、在调控植物逆境响应方面发挥的重要作用及其转录调控机制等研究进展,以期为深入研究Hsfs调控逆境响应的生物学功能提供参考。
‘龙帅’苹果是以‘寒富’为母本、‘金红’为父本杂交选育的新品种。果实卵圆形,平均单果质量119 g,底色淡黄,全面着红色,条红,果面较光滑。果肉淡黄色,质地细而松脆,汁液中等,风味酸甜适度,香气浓,可溶性固形物13.9%,可溶性糖(以葡萄糖计)12.75%,可滴定酸5.62 g · kg-1,维生素C 128.2 mg · kg-1。适于黑龙江省东南部和吉林省大部分地区栽培。
酸枣‘珠光’是采用田间愈伤途径免嵌合体纯化多倍体诱变方法,由 ‘邢台0604’ 酸枣经秋水仙素诱变获得的纯同源四倍体新品种。叶色浓绿,叶缘皱褶明显;果实大,近圆形,平均单果质量7.76 g;果肉较脆,酸甜,风味浓,鲜食品质优良;较抗缩果和裂果;早果,丰产;9月上中旬着色成熟。适宜在河北省献县、赞皇县、行唐县及生态条件类似区域栽培。
‘张甘40’是以雄性不育系‘M0105-7’(保持系‘8513-1-2’)为母本,以‘F07013-5’为父本配制而成的甘蓝新品种,成熟期60 d左右。开展度56.08 cm,外叶9 ~ 11片,蜡质轻,单球质量1.6 ~ 2.4 kg,叶球高17.0 cm,叶球宽14.0 cm,产量75 000 ~ 85 500 kg · hm-2。圆球,中心柱7.0 cm,成熟球外包绿叶2 ~ 3层,根茎高3.0 cm。口感脆甜。耐裂球,耐抽苔,适合冀北高寒地区春秋两季露地栽培。
长豇豆新品种‘丰优油青豇豆’是由‘揭西豇豆06-12’的变异株系选育而成。植株生长势强,分枝能力强,叶色深绿有光泽。豆荚长圆条形,荚色绿白,荚长46.6 cm,荚粗0.93 cm,单荚质量26.1 g,双荚率高,整齐饱满,头尾均匀,鼠尾荚少,肉质紧实爽脆。中早熟,丰产性好,品质优,不易老化,耐采收,高抗枯萎病,田间表现耐热性、耐寒性和耐旱性强。适宜在广东省豇豆产区春、秋季种植。