为探究苹果过氧化物酶(POD)基因家族成员在苹果逆境下的作用,利用已报道的拟南芥POD基因,通过多序列比对鉴定出51个苹果POD(MdPOD)家族成员,并分析其在逆境条件下的表达规律。结果表明51个家族成员分布于13条染色体上,其编码95 ~ 1 443个氨基酸,蛋白分子量为10.18 ~ 161.02 kD,等电点为4.36 ~ 9.90。分析表明该基因家族可分为6个亚族,外显子数介于1 ~ 40。选择压分析表明20个基因在进化过程中受到纯化选择作用。亚细胞定位发现MdPOD15主要存在于细胞膜、细胞质、细胞核和叶绿体中。基因芯片表达图谱显示大部分MdPOD在花、叶和果实中表达量较高。实时荧光定量PCR 表明,ABA处理2 h大部分基因的表达量上调,之后出现下降,PEG处理12 h后51个MdPOD基因表达量达到峰值,而用NaCl处理时MdPOD的表达量到24 h时达到峰值。烟草叶片瞬时表达MdPOD15发现,其在细胞膜、细胞质和细胞核中表达,且苹果愈伤组织中MdPOD15的超表达可缓和非生物胁迫对细胞的损伤程度,由此可知MdPOD在不同非生物胁迫下的不同时间段可能发挥不同的作用。
以中国野生葡萄刺葡萄、毛葡萄、华东葡萄和欧洲葡萄的10个株系和品种果实为试材,在田间抗病性鉴定基础上,通过解剖观察不同葡萄果实表皮组织结构特点和差异,探究葡萄果实表皮组织结构与抗白粉病的关系。结果表明,刺葡萄‘塘尾’‘福建-4’,毛葡萄‘丹凤-2’‘泰山-12’‘商-24’为抗病种质,华东葡萄‘白河35-1’‘湖南-1’;欧洲葡萄‘无核白’‘红地球’‘佳丽酿’为敏感品种。刺葡萄、毛葡萄、华东葡萄的表皮角质层比欧洲葡萄‘无核白’厚,刺葡萄和毛葡萄表皮层细胞排列规则且紧密,而欧洲葡萄‘无核白’表皮角质层最薄,表皮层细胞排列不规则且松散。刺葡萄‘塘尾’表皮层和亚表皮层细胞最厚,毛葡萄‘丹凤-2’和华东葡萄‘白河35-1’次之,欧洲葡萄品种‘无核白’的表皮层和亚表皮层最薄。相关性分析表明,葡萄果皮角质层厚度、表皮层厚度与对白粉病的抗性显著正相关,抗病种质的果皮角质层与表皮层厚度普遍厚于感病种质。
为探究HSP20在柑橘(Citrus L.)响应溃疡病菌(Xanthomonas citri subsp. citri,Xcc)侵染过程中发挥的作用,鉴定CsHSP20家族基因。生物学信息分析显示共有42个,分为11个亚族,分布在9条染色体上,编码135 ~ 373个氨基酸,蛋白分子量15.17 ~ 41.71 kD,等电点4.53 ~ 10.07,92.9%的基因没有或只有1个内含子,各亚族基因间有高度相似的结构和保守基序,每个基因的启动子都具有与激素或胁迫相关的顺式作用元件。其次,对感病的冰糖橙和抗病的枸橼C-05进行接种Xcc和40 ℃热胁迫处理,qRT-PCR结果显示CsHSP20家族中的HSP17.9、HSP23.3、HSP18.5和HSP18.0均上调表达,但抗感材料之间差异明显,HSP23.3在枸橼C-05中受Xcc上调表达水平极显著,该结果与受Xcc侵染的转录组结果一致。在冰糖橙叶片瞬时超表达候选基因,Xcc定量分析结果显示枸橼C-05的HSP23.3抑制Xcc繁殖速度更明显。
柑橘溃疡病是柑橘生产上最严重的病害之一,由柑橘黄单胞杆菌柑橘亚种(Xanthomonas citri pv. citri,Xcc)引起。为了全面系统地研究广东省柑橘溃疡病菌的种群遗传结构,通过比对分析已报道的中国8个柑橘溃疡病菌全基因组序列的串联重复位点(Short Tandem Repeat,STR),筛选出6个高度变异位点,对广东省的15个市(县)14个品种共352个柑橘溃疡病菌菌株进行遗传多样性分析。结果表明,基于遗传多样性和遗传距离对广东省不同地区的柑橘溃疡病菌株鉴定出6组类群:潮州和汕尾为Ⅰ组,梅州和河源为Ⅱ组,肇庆、广州、江门、佛山和惠州为Ⅲ组,阳江、茂名和湛江为Ⅳ组,云浮为Ⅴ组,韶关和清远为Ⅵ组。基于遗传多样性和遗传距离对广东省不同品种的柑橘溃疡病菌株鉴定出5组类群:沃柑、贡柑、朱砂橘、砂糖橘、茶枝柑、红江橙、马水橘为Ⅰ组,脐橙和柠檬为Ⅱ组,蕉柑、茂谷柑和春甜橘为Ⅲ组,沙田柚为Ⅳ组。
柑橘溃疡病菌(Xanthomonas citri subsp. citri,Xcc)侵染感病种质冰糖橙叶片后,在侵染部位形成典型的火山口凸起症状,但在抗病种质枸橼C-05叶片侵染部位呈现逐渐褐色坏死,未形成溃疡病典型症状。基于前期冰糖橙和枸橼C-05叶片接种Xcc的转录组测序结果,分析鉴定的20个甜橙SWEET受Xcc诱导表达变化,结果显示SWEET2a和SWEET17d在冰糖橙中受Xcc诱导上调表达,SWEET12b在枸橼C-05中受Xcc诱导上调表达;实时荧光定量PCR验证,SWEET2a在冰糖橙叶片中受Xcc诱导高表达而在枸橼C-05叶片中表达变化不显著;SWEET2a在不同柑橘种质同源基因编码的氨基酸序列相似性为94.6%,其启动子顺式作用元件在冰糖橙和枸橼C-05中的种类和数量存在较大差异。冰糖橙和枸橼C-05叶片瞬时过表达结果显示,SWEET2a促进Xcc的繁殖,且拟南芥过表达转基因株系接种毒性菌Pst.DC3000(Pseudomonas syringae tomato DC3000)后,单位叶面积菌含量显著高于野生型。SWEET2a蛋白部分定位于质膜,表明SWEET2a可能被Xcc劫持用于跨膜运输糖类物质至胞外,供给Xcc在细胞间隙定殖所需要的能量。
通过研究华北地区日光温室番茄秋冬茬椰糠栽培中不同留叶数和留果数对植株生长、叶片光合特性、果实产量和品质等的影响,获得最佳功能叶片和果实保有量,为改善设施番茄生产轻简化技术提供理论依据。以大果型番茄‘粉抗1号’为试验材料,统一留7穗果打顶,从上向下留7、9、11完全展开功能叶和每穗留3果(共21果)和4果(共28果)等共6个处理,对不同冠层叶片光合和呼吸、叶片和果实发育特征、果实品质和产量等进行分析。结果表明,各处理植株株高和茎粗在打顶后无显著差异。留9叶21果和9叶28果处理中部冠层叶片净光合速率(Pn)、光饱和点(LSP)、CO2饱和点(CSP)、表观量子效率(AQE)和羧化效率(CE)显著高于其他处理,而暗呼吸速率(Rd)较低,底部冠层叶片上述参数及叶片叶绿素含量以留7叶21果和7叶28果处理为优。留9叶28果处理单株果实产量、单栽培槽产量显著高于其他处理,果实糖酸比表现稳定且最优。综上,华北地区设施番茄生产中,留7穗打顶,以保留9片功能叶,每果穗上保留4个果实为最佳叶果量调控方式,该技术可以有效改善番茄群体结构,利于光合色素合成和积累,有效增强叶片光合作用,从而提高番茄产量并保持良好品质。
烯效唑(Uniconazole,S3307)作为赤霉素抑制剂,常用于调控植物生长发育,但是否影响嫁接愈合,目前尚不清楚。以番茄‘硬粉8号’为接穗材料,以‘砧爱1号’为砧木材料,于播种后15和21 d分两次叶面喷施0.25 mg · L-1 烯效唑,结果发现烯效唑处理抑制了接穗和砧木幼苗生长,至播种后27 d嫁接时,株高分别较去离子水处理的对照降低了20.58%和12.75%;嫁接后12 ~ 72 h,烯效唑处理降低了嫁接接合部GA15和GA8含量,促进了GA3、IAA、MEIAA、ICAld、TRP和iP7G积累;增加了接合部上方与下方IAA1相对表达量的差异,上调了接合部上方GA20ox1、IAA1和ARR17的相对表达量,下调了接合部下方GA20ox1和ARR17相对表达量。嫁接后6 ~ 168 h,烯效唑处理提高了嫁接接合部TMO6和CyclinB1;2的相对表达量,以及接合部上方WIND1、WOX4和VND7的表达量;使嫁接接合部上方与下方IAA1、ARR17、WIND1、TMO6、WOX4和VND7的表达更早趋于一致,木质部和韧皮部连接提前。另外,烯效唑处理的幼苗嫁接接合部于嫁接后72 h开始连接,嫁接后96 ~ 120 h木质部和韧皮部连接基本完成,早于对照24 h。表明番茄幼苗嫁接前叶面喷施烯效唑可有效调节嫁接接合部内源激素水平,促进嫁接愈合。
对传统芸薹根肿菌(Plasmodiophora brassicae)单孢分离的水琼脂法进行改进,确定了亚甲基蓝和琼脂糖的最佳浓度,将0.01%亚甲基蓝染色液与1.5%琼脂糖溶液按体积比1︰300混匀,制成亚甲基蓝琼脂糖凝层,在显微镜下可成功分离芸薹根肿菌单孢。大白菜单孢接种最佳苗龄为催芽24 h,接种后暗培养24 h,再移栽至育苗钵,发病率最高。利用该方法分离获得中国11个省十字花科(大白菜、甘蓝、油菜)芸薹根肿菌单孢系菌株79株,采用Williams鉴别系统鉴定出P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9、P10、P12、P13和P14等12个不同的生理小种类型,其中P4为优势生理小种,出现频率为49.37%。明确了中国11个省份根肿菌的生理小种类型及其分布,为十字花科蔬菜抗病育种提供重要资源。
PAP1/2转录因子是参与形成MBW复合体从而调控花青素合成的主要MYB转录因子。以拟南芥PAP1/2转录因子核酸和蛋白序列比对及Pfam验证,研究白菜、甘蓝和甘蓝型油菜等芸薹属植物中PAP1/2转录因子调控花青素代谢的确切同源拷贝数、进化关系及表达情况:在白菜、甘蓝及甘蓝型油菜中鉴定到的PAP1/2转录因子同源拷贝数分别为3、4和9个;通过进化分析和PAP1/2转录因子同源拷贝所在区段微共线性分析进一步明确了其不同拷贝间的进化关系,厘清了A7和C6染色体上PAP1/2转录因子不同拷贝的相互关系;结合白菜、甘蓝和甘蓝型油菜不同组织转录组测序数据进行表达情况分析,阐明了PAP1/2转录因子同源拷贝在不同组织中的表达情况。
以香石竹(Dianthus caryophyllus L.)为材料,克隆得到1个ERF转录因子基因,命名为DcERF-1。氨基酸序列比对及系统进化树分析发现,DcERF-1与拟南芥AtERF-1的同源性最高,属于Ⅸ(B3)亚组。实时荧光定量PCR显示,DcERF-1表达量在花中最高,且在花瓣自然衰老和乙烯诱导的衰老过程中都呈现先上升后下降的趋势。DcERF-1定位于细胞核中。DcERF-1在香石竹花瓣中瞬时过量表达后,花瓣褪色速度明显延缓,离子渗透率明显降低; DcERF-1被瞬时沉默后,花瓣褪色速度显著加快,离子渗透率显著升高,衰老标志基因DcSAG12表达量显著上调。酵母单杂交试验证明乙烯信号转导途径核心转录因子DcEIN3能直接结合DcERF-1的启动子。双荧光素酶瞬时表达试验证明DcERF-1能抑制乙烯生物合成途径中ACC氧化酶基因DcACO4的表达活性。综合结果表明DcERF-1负调控香石竹切花衰老。
在前期转录组数据的基础上对梅花(Prunus mume)垂枝候选基因PmTAC1(TILLER ANGLE CONTROL 1)进行了克隆及相关分析。PmTAC1编码区全长915 bp,编码304个氨基酸,且在梅花垂枝和直枝品种中无序列差异。氨基酸序列比对进一步证实PmTAC1具备IGT家族典型结构域,进化树分析表明PmTAC1与桃(Prunus persica)的PpeTAC1亲缘关系最近,亚细胞定位预测该蛋白定位于细胞核和叶绿体,蛋白疏水性分析显示其具有亲水性。PmTAC1在茎中表达最高,叶和顶芽次之。PmTAC1在垂枝品种的1年生枝条中的表达显著高于直枝品种,且在两种枝型枝条近远轴侧均有差异。垂枝品种PmTAC1的启动子序列长度为1 608 bp,直枝品种启动子序列长度为1 379 bp。启动子顺式元件预测到光响应、赤霉素合成、脱落酸响应顺式元件的数量在两种枝型品种间具有差异。推测PmTAC1在垂枝和直枝梅花品种中的启动子序列及表达量差异可能与垂枝性状形成有关。
中国是世界石斛属(Dendrobium)植物分布中心,其主要分布在云贵川等地区。采用扩增片段长度多态性(AFLP)分子标记方法,研究了石斛属92个种质的遗传多样性和亲缘关系。从24对引物组合中筛选出10对引物组合进行扩增,共扩增出2 329个位点,其中多态位点2 307个,占总扩增位点的99.04%。聚类分析将92个石斛种质,分为4个类群,种间遗传分化显著。AFLP分子标记将菱唇石斛和西畴石斛划为石斛组、金耳石斛划为寡花组,且研究结果表明,茎的形态和质地为石斛分类的重要性状,花的唇瓣和茎节的膨大非石斛分类的主要因素。
利用生物信息技术鉴定了桃中漆酶(LAC)家族成员,分析其进化关系分析、基因结构、启动子区顺式作用元件以及表达模式。结果表明,在桃基因组中共鉴定出48个漆酶基因,通过在桃子叶愈伤组织中的表达模式分析,发现1个表达量很高的关键成员PpLAC21,在该基因沉默的桃愈伤组织中,木质素的含量下降,推测该基因可能参与桃愈伤组织的木质素合成。
以紫花和白花香青兰(Dracocephalum moldavica)为试验材料,比较了露地、温室、温室遮阳栽培条件下其生长特性及次生代谢物的含量。结果表明,在3种栽培条件下,香青兰植株的株高、节间长、叶面积、比叶面积依次显著增加;叶片、栅栏组织、海绵组织厚度、气孔指数和密度都显著降低,栅/海显著升高。紫花香青兰叶面积增大量显著高于白花香青兰,叶片、栅栏组织、海绵组织厚度、气孔密度降低幅度显著低于白花香青兰。露地条件下,紫花香青兰叶绿素、类胡萝卜素、花色素苷含量都显著高于白花香青兰,总黄酮含量显著低于白花香青兰。温室条件下,紫花香青兰茎表皮的花色素苷含量较露地条件下显著降低,白花香青兰的叶绿素、类胡萝卜素显著降低。二者叶片中的花色素苷含量都显著升高。在温室遮阳条件下,两种香青兰的叶绿素、类胡萝卜素、叶片花色素苷含量较温室条件下显著升高。白花香青兰的花中几乎不含花色素苷,不受栽培条件影响。香青兰鲜样中的主要挥发性成分有橙花醇、香叶醇、橙花醛、香叶醛,其中白花香青兰的橙花醛、香叶醛相对含量高于紫花香青兰。两种香青兰的粗提精油得率为0.25% ~ 0.27%,两者无显著差异。
辣椒起源于玻利维亚中南部年降雨量不到500 mm的半干旱区,属亚热带无霜区,最初原始野生种为多年生草本植物。野生辣椒的利用可追溯到8 000 ~ 7 500年以前,早期辣椒依靠飞鸟传播种子,生长区域从发源地玻利维亚逐渐扩大到南美洲、中美洲,再到北美洲西南部,在不同生态区进化产生10多个栽培种的近缘野生种和约20个非近缘野生种。辣椒栽培种由共同祖先Capsicum chacoense进化而来,紫花祖先迁移到安第斯高地,进化产生了绒毛辣椒(Capsicum pubescens);白花祖先迁移到玻利维亚南部相对干燥的地区进化产生下垂辣椒(Capsicum baccatum),继续迁移到潮湿的亚马逊盆地,进化产生了一年生辣椒、灌木辣椒和中国辣椒的共同祖先。共同祖先继续向外迁移,在墨西哥和中美洲北部进化产生了一年生辣椒,在加勒比地区进化产生了灌木辣椒,在亚马逊河流域北部谷地进化产生了中国辣椒。辣椒的驯化是将野生种从原产地移出进行人工栽培开始,将易脱落、果实小、色泽单一、果实朝上的野生种,改变成不易脱落、果实朝下、肥大化及形状、颜色多样化、经济效益好的栽培种。一年生辣椒在墨西哥和中美洲最早进化,已有6 000多年的栽培历史,其他4个栽培种至少有4 000年的栽培历史,是美洲最古老的栽培植物之一。
从生理生化、组学、反向遗传学的角度详细阐述了黄瓜、甜瓜、西瓜等主要瓜类作物冷胁迫响应基因及其作用机制的研究进展,并分析了此领域研究中存在的问题及今后研究的方向,以期为进一步解析瓜类作物响应低温胁迫的分子机制和耐冷性遗传改良提供参考。
‘杭椒12’是早熟杂交一代辣椒新品种。果实长椒类型,嫩果淡绿色,最大果纵径20 cm,横径2.0 cm,果肉厚度0.2 cm,单果质量26 g,果实微辣,维生素C含量975 mg · kg-1,高抗CMV,中抗疫病,抗炭疽病。平均产量小椒15 000 ~ 18 000 kg · hm-2,中椒42 000 ~ 48 000 kg · hm-2。适合长江中下游区域春秋季保护地栽培,也适合浙江省高山越夏栽培。
‘M1004’是以M2010-ZLK1-12-V为母本,M2010-FZ-A为父本杂交选育的早中熟厚皮甜瓜新品种。果实椭圆形,单果质量1.45 kg,果皮金黄色,果肉乳白色,腔色红,果肉厚2.45 cm,肉质较松脆,果肉纯甜,中心可溶性固形物含量16.2%左右。全生育期88 ~ 95 d,果实发育期32 ~ 38 d。中抗白粉病和霜霉病。产量34 200 kg · hm-2左右。
‘妍希’是从山东省东营市文冠果实生群体中选育出的观赏用新品种。花朵为重瓣,花瓣16 ~ 20片不等,雌、雄蕊全部瓣化,不能结实。花瓣基部黄绿色,上部白色,密集,扭曲不规则。外缘花瓣稍大些,内部细小,呈条状。山东东营地区5月初始花,花期可长达25 d。