以栽培草莓‘红颜’(Fragaria × ananassa Duch.‘Benihoppe’)为材料,探讨5-氨基乙酰丙酸(ALA)与脱落酸(ABA)以及生长素(IAA)之间的关系,以期为ALA在草莓生产上应用提供理论依据。结果显示,外源ABA处理抑制草莓根系伸长生长,而ALA缓解ABA的抑制效应。ABA处理降低草莓根尖内源生长素含量,ALA则促进内源ABA含量提高。ABA和(或)ALA处理对草莓根尖ABA生物合成关键基因NCED1、NECD2,以及ABA氧化代谢基因CYP707A的表达没有显著影响。但ABA处理诱导其受体基因PYL4和PYL8以及ABA信号通路关键蛋白激酶基因SnRK2.1、SnRK2.2、SnRK2.3、SnRK2.4、SnRK2.5和SnRK2.6表达上调,而ALA却没此效应,说明ALA-ABA调控草莓根系伸长生长效应不涉及ABA信号途径。另一方面,ABA和(或)ALA处理对IAA合成基因YUC1表达没有影响;ABA处理下调YUC2和YUC3以及IAA内向运输基因AUX1表达,但是这种效应不能被ALA逆转。值得关注的是,IAA外向运输蛋白编码基因PIN1在ABA处理后表达下调,而ALA可以逆转ABA效应,暗示该基因可能参与ALA-ABA调控草莓根系生长。利用携带绿色荧光蛋白(GFP)基因的转基因拟南芥植株研究发现,ABA抑制AtPIN1-GFP表达,而ALA逆转ABA的抑制效应。生物信息分析表明,栽培草莓PIN1氨基酸序列与其他蔷薇科植物的同源性较高,蛋白质两端存在多个跨膜区域。将带有GFP的FaPIN1转入本氏烟草,其荧光信号分布于细胞质膜。克隆FaPIN1全长,构建到雌二醇诱导表达载体上并转入拟南芥。这种超表达FaPIN1植株根系生长对ABA处理的敏感性下降,ALA缓解效应也下降。以上结果说明,ALA缓解ABA抑制草莓根系生长的关键点在于IAA极性运输蛋白基因PIN1的表达,即ALA通过促进IAA极性运输来缓解ABA抑制草莓根系生长。
基于拟南芥类Na+/Ca2+交换蛋白(NCX-Like,NCL)序列以及苹果、葡萄、草莓、桃和梨全基因组信息,分析了NCL家族特征、苹果MdNCL表达以及不同处理下湖北海棠根系MhNCL的表达水平与细胞Ca2+浓度变化的关系。结果表明,NCL家族成员在进化中高度保守,苹果基因组中的4个MdNCL的启动子上均含有胁迫响应及激素应答相关的顺式作用元件,且在苹果各器官均有不同程度表达。依据MdNCL保守结构域,从湖北海棠中确定4个相应的MhNCL基因(MhNCL-1、MhNCL-2、MhNCL-3和 MhNCL-4),其中MhNCL-1、MhNCL-3和MhNCL-4的表达水平在NaCl和CaCl2处理下基本呈现“变化不大—上升—下降”的规律,在ABA和IAA处理下表现出“变化不大—上升—下降—上升”的特征。根系细胞Ca2+浓度在NaCl和CaCl2处理下呈现“升高—降低—小幅度升高”的规律,在ABA和IAA处理下呈现“升高—降低—升高—降低”的趋势,初步表明根系MhNCL的表达水平与根系Ca2+浓度变化存在一定相关性。
2018—2021年连续4年对沃柑进行留树保鲜试验,在1—6月每月采集和分析其果实品质,调查统计温度、降雨、落果、枯水和浮皮等情况。结果显示:沃柑留树保鲜期间,春季温度回升导致果面褪红转黄,果实持续生长,6月中旬单果质量、横径和纵径分别比1月增加29.2% ~ 40.4%、7.6% ~ 9.8%和7.5% ~ 11.5%;果实可溶性固形物含量在2—3月出现第1个高峰(13.03% ~ 15.97%),4月新梢生长和开花阶段则下降,5月开始上升,6月中旬又超过2—3月水平;化渣性评分(0 ~ 100分)在80分以上,其中3月评分最高;可食率和出汁率无显著变化,但果皮硬度、果肉硬度、可滴定酸和维生素C在留树保鲜期间下降,6月中旬比1月分别降低21.3% ~ 23.9%、15.8% ~ 45.1%、28.4% ~ 53.2%和27.2% ~ 45.4%;喷布杀菌剂可高效防治真菌感染落果,留果约1/2对翌年产量无显著影响。沃柑果实留树保鲜至6月中旬品质优良,可填补夏季优质柑橘市场空缺。
MYB转录因子不仅在植物生长发育中起着重要作用,且在植物抗病反应中承担着重要的调节功能。本研究中以溃疡病感病品种纽荷尔脐橙(Citrus sinensis Osbeck)和抗病品种四季橘(C. madurensis)为材料,基于前期构建的溃疡病诱导柑橘转录组数据库,筛选获得2个受柑橘溃疡病菌Xanthomonas citri subsp. citri(Xcc)显著诱导的MYB基因:CsMYB41(Cs1g06220)和CsMYB63(Cs4g12760)。利用PCR技术克隆了纽荷尔脐橙的CsMYB41和CsMYB63,并对其结构特征及表达特性进行分析。PCR克隆测序分析发现,这2个基因的全长分别为1 304 bp、1 398 bp,开放阅读框(ORF)为1 047 bp、1 170 bp,各编码349、390个氨基酸。蛋白质同源序列比对和结构分析表明,这2个基因属于MYB类转录因子家族中的R2R3-MYB亚家族;进化树分析表明,CsMYB41和CsMYB63蛋白分别与可可、蓖麻等MYB41和MYB63蛋白高度同源。亚细胞定位结果显示,CsMYB41和CsMYB63定位在细胞核中。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析表明,CsMYB41和CsMYB63均受Xcc诱导显著上调表达。激素诱导试验表明,在纽荷尔脐橙中,乙烯利(ETH)、水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)诱导CsMYB41上调表达,而ETH、SA、茉莉酸(JA)、ABA诱导CsMYB63上调表达。在四季橘中,CsMYB41受ETH、SA诱导上调表达,CsMYB63仅受IAA诱导上调表达。以上结果表明,这2个MYB基因可能在应答柑橘溃疡病菌侵染中起重要作用。
以抗寒种质山葡萄(Vitis amurensis Rupr. )‘左山-1’叶片组织为试材,通过Gateway技术构建酵母均一化cDNA文库,库容量为1.36 × 107 cfu ∙ mL-1,外源基因插入片段均大于1 kb,重组率为100%,符合后续试验要求。以VaMYB4a113-252 C端调控区段为诱饵,经酵母双杂交筛选获得17个候选互作蛋白,选取2个与非生物胁迫应答密切相关的候选互作蛋白分别在酵母、拟南芥原生质体中进行互作验证,发现锌指类转录因子VaCOL4、VaCOL5均与VaMYB4a全长及VaMYB4a113-252存在互作关系。经系统进化与蛋白保守结构域分析,推测葡萄COL基因家族中VaCOL2与VaMYB4a具有潜在互作关系,进而通过BiFC验证表明,VaCOL2与VaMYB4发生蛋白互作;顺式作用元件预测表明VvCOL2、VvCOL4与VvCOL5启动子区包含多个激素及逆境应答相关元件,其中VvCOL2包括多个低温响应元件(LTRE);低温胁迫下,VaMYB4a、VaCOL4与VaCOL5具有相同的表达模式,但VaCOL2表达模式不同。综上,VaMYB4a可与VaCOL2、VaCOL4及VaCOL5互作形成蛋白复合体以协同或拮抗的方式调控植物低温胁迫应答。
DNA甲基化和mRNA可变剪接在果实发育过程中均发挥重要作用,但两者间的联系和互作关系尚不清楚。基于5-氮杂胞苷(5-azaC,DNA甲基转移酶抑制剂)处理可以使‘巨峰’葡萄成熟期提前,对5-azaC处理后的‘巨峰’RNA-seq测序,分析果实不同发育阶段发生的可变剪接事件。结果表明,3′端可变剪切位点(A3)类型在处理和对照中均最多,外显子互斥(MX)类型最少。可变剪接在不同发育阶段存在特异调节,发育前期可变剪接的调控更为频繁;鉴定到9 683个发育过程中保守的可变剪接事件。在处理与对照间有671个可变剪接事件存在明显的剪接变化,功能注释显示其中有14个基因与甲基化修饰相关,表明可变剪接与甲基化修饰协同调控葡萄果实成熟过程。
通过对‘红阳’猕猴桃基因组鉴定得到277个MYB家族成员并将其分为12个亚家族(S1 ~ S12),其中多数序列属于R2R3-MYB,其次是MYB相关蛋白,仅鉴定到1个4R-MYB。S11和S12亚家族在进化上处于较早的位置,结构较为多样化,而S1和S2在进化上出现较晚。顺式作用元件分析显示,该家族主要含水杨酸、赤霉素和茉莉酸甲酯等相关植物激素元件,还有部分参与昼夜节律、低温、细胞周期等相关元件。密码子偏好性分析显示,猕猴桃MYB家族有3个高频密码子(UUG、AGA和AGG),基因的密码子偏好使用A/T,第3位碱基偏好更强。通过顺式作用元件分析和4个猕猴桃品种越冬期转录组数据分析筛选了9个可能参与低温胁迫响应MYB基因,对其在低温胁迫下的软枣猕猴桃‘龙成2号’中进行检测验证,确认这些基因参与猕猴桃对低温的响应。
为开发适宜安全利用类耕地辣椒镉(Cd)安全生产的碳基复混肥,采用盆栽试验,初步研究了生物炭与不同形态氮肥配施,酰胺态氮 + 生物炭(对照)、铵态氮 + 生物炭、硝态氮 + 生物炭,对辣椒产量、品质、Cd吸收转运和累积的影响。结果表明:硝态氮 + 生物炭处理果实产量与维生素C含量均显著高于其他两处理,辣椒果实鲜质量比酰胺态氮 + 生物炭(对照)和铵态氮 + 生物炭处理分别提高了36.07%和130.15%,维生素C含量分别提高8.39%和11.51%。硝态氮 + 生物炭处理辣椒果实Cd含量显著低于其他两处理,且低于中国食品安全限值(0.05 mg · kg-1)。硝态氮 + 生物炭处理Cd从根向茎、叶的转运系数均显著高于铵态氮 + 生物炭处理。硝态氮 + 生物炭处理较其他两处理均显著提高了不可利用部位(根、茎、叶)Cd累积量。综上,硝态氮与生物炭配施能够实现辣椒产量与维生素C增加,果实Cd安全生产,推荐生物炭与硝态氮作为制备碳基功能型复混肥的原材料。
茉莉酸(jasmonic acid,JA)的运输依赖于转运蛋白的参与。ABC(ATP binding cassette)转运蛋白参与植物体内多种物质的运输。已知在番茄中存在4个与拟南芥中JA转运蛋白具有较高同源性的ABC转运蛋白。对其进行了Motif、蛋白质结构域和跨膜结构分析,并选取其中的SlABCG23进行功能初步鉴定,推测其可能与JA信号途径的调控有关。构建了SlABCG23的过表达载体,通过农杆菌侵染法得到3株过表达番茄植株。通过表型分析发现,SlABCG23过表达植株的花器官增大,花粉萌发受阻,果实内种子发育异常且体内JA含量降低。推测SlABCG23可能通过影响JA的含量参与调控JA信号途径。
为了解多主棒孢菌CcTLS1基因对黄瓜棒孢叶斑病的致病机理,以多主棒孢菌强致病力菌株HG14102524和弱致病力菌株HG15052104为研究对象,通过对CcTLS1在强致病力菌株中敲除、回补以及在弱致病力菌株中异源表达等方法,研究CcTLS1在多主棒孢菌对黄瓜致病过程中的作用。CcTLS1全长为1 222 bp,与GenBank中已注释的基因无序列相似性。与野生型菌株相比,CcTLS1基因敲除菌株对黄瓜的致病力明显下降,产孢量和产孢梗数量显著减少,菌丝变细易卷曲,隔膜减少,纤维二糖水解酶分泌显著降低;而CcTLS1回补菌株致病力、产孢量以及纤维二糖水解酶分泌得到恢复;与野生型菌株相比,CcTLS1异源表达菌株对黄瓜的致病力提升,菌丝粗壮且隔膜增多,纤维素酶及纤维二糖分解酶分泌显著增加。影响多主棒孢菌致病的蛋白激酶基因CCK1、产孢相关基因(Ccflbc、CcstuA)以及黑色素合成相关基因CcSCD1,在CcTLS1基因敲除菌株中的相对表达量显著下调。结果表明,CcTLS1的表达影响菌株产孢机制、菌丝生长、蛋白激酶表达以及黑色素合成,在多主棒孢菌致病中起重要作用。
通过生物信息分析发现,马铃薯miR319基因家族(Stu-miR319)共有3个前体基因,可生成5种成熟序列。序列比对发现,miR319成熟体序列在不同物种间具有高度的保守性,保守位点的分布差异较大。通过构建miR319前体基因的系统演化树发现,Stu-miR319的3个前体基因分属不同分支,且不同物种间的演化关系存在差异。组织特异性表达分析结果表明,Stu-miR319的5种成熟体在叶片中均有高表达。通过构建Stu-miR319前体基因过量表达转基因植株以及转录组测序分析发现,Stu-miR319-5p、Stu-miR319-3p、Stu-miR319a-5p和Stu-miR319b各有4个候选靶基因,Stu-miR319a-3p有2个候选靶基因。通过透射电镜分析发现,在Stu-miR319过量表达的植株中,导管细胞的细胞壁均有降解趋势,说明Stu-miR319基因家族对调控导管细胞细胞壁的完整性具有重要作用。
以牡丹栽培品种‘洛阳红’为试材,在促成栽培条件下对花芽进行剥叶和涂抹赤霉素处理,探究其对花芽发育、叶片气孔特征、葡萄糖、果糖、蔗糖和海藻糖-6-磷酸(T6P)水平以及糖信号相关基因表达模式等的影响。结果表明,剥叶和赤霉素处理均有效促进牡丹花蕾发育且能够显著促进叶片气孔的发育,提高气孔的开度;剥叶和赤霉素处理能够促进蔗糖和葡萄糖的代谢,并通过促进T6P的积累触发糖信号,最终通过上调PsTPS1及抑制PsSnRK1和PsHXK1在叶片中的表达,诱导花蕾发育。
为揭示野生花卉雾灵香花芥(Hesperis oreophila)的开花特性与繁育类型,对由河北塞罕坝地区引种至河北保定地区的雾灵香花芥开花动态和花器官特征、花粉活力和花粉管行为、柱头可授性、花粉/胚珠比(P/O)、杂交指数(OCI)和人工授粉效果进行了观测与研究。结果表明:引种后的雾灵香花芥群体花期为4月上旬至5月下旬,持续时间55 ~ 60 d,单花持续时间14 ~ 17 d;雌雄蕊同期成熟,花完全展开时花粉和柱头活力较高,其花粉活力最高可达69.81%;自花授粉72 h内可完成受精过程;OCI、P/O和人工授粉试验结果显示其为自交为主的混合交配系统,需要传粉者。
以福建野生茶群体中的秃房和茸房种质为试验材料,对其花苞期和开放期花器官进行转录组测序分析,以期探明两种不同类型种质花器官在分子层面的差异。结果表明,两者之间的差异表达基因为2 086 ~ 4 733个,这些差异基因主要涉及植物与病原体的相互作用、类黄酮生物合成和谷胱甘肽代谢等途径。通过加权基因共表达网络(Weighted Gene Co-expression Network Analysis,WGCNA)方法鉴定到18个共表达基因模块,筛选出3个与茶树花器性状相关性最高的模块。通过计算模块内基因的连通性,挖掘网络中的核心基因并进行功能注释。研究结果表明秃房和茸房茶树花器官主要在应对胁迫和次生代谢产物的合成方面存在差异;秃房种质没有子房表皮茸毛,易受病原体入侵和逆境胁迫,通过调控GST(谷胱甘肽-S-转移酶)来提高自身应对胁迫的能力;CsLTP(脂质转运蛋白基因)可能是调控茶树子房茸毛发育起始的关键基因。
以避雨栽培和露天栽培(对照)酿酒葡萄‘赤霞珠’为材料,利用高通量测序技术,研究果实转色期和成熟期果表微生物的多样性以及群落结构。两种模式下果表的主要真菌和细菌分别是子囊菌门(Ascomycota,占比 > 90%以上)和变形菌门(Proteobacteria)。避雨栽培减少了炭疽病菌(Colletotrichum)的定殖,降低了诱导果实腐烂且产生毒素的链格孢属(Alternaria)的丰度;且避雨条件更适合于固氮细菌假单胞菌属(Pseudomonas)和泛菌属(Pantoea)的生长。此外,避雨处理中曲霉属(Aspergillus)和单端孢霉属(Trichothecium)的丰度普遍高于露天对照。NMDS分析与Welch’s t检测表明,避雨栽培引起了转色期的真菌和细菌群落结构的显著差异(胁强系数stress < 0.1且P < 0.05)。避雨栽培一定程度上减少了引起果实腐烂的微生物群的生长,有助于对葡萄健康生长和葡萄酒品质有益的微生物在果实表面定殖。
在温室、避雨棚和露地3种栽培模式下,对‘冬枣’植株的光合规律进行比较研究。结果表明:温室、避雨棚较露地,降低了光合有效辐射(PAR)和饱和水汽压差(Vpd)。露地和温室栽培模式下‘冬枣’净光合速率(Pn)日变化为双峰型曲线,温室内‘冬枣’午后峰值显著高于上午峰值,避雨棚栽培模式下‘冬枣’净光合速率(Pn)日变化为上午高,下午低,逐步下降趋势。3种栽培模式净光合速率(Pn)日均值无显著差异,但避雨棚和温室栽培‘冬枣’光饱和点(LSP)显著高于露地。通用线性模型分析表明,Pn与Vpd、环境温度(T)、PAR、相对湿度(RH)等环境因子呈显著相关关系,其中温室栽培下Pn与T和Vpd呈正相关,而在避雨棚和露地中呈负相关。各栽培模式下光合效率限制因子不相同,‘冬枣’露地“光合午休”是由气孔限制引起,而避雨棚和温室“光合午休”则是由气孔和非气孔两种限制因素共同作用导致的;露地栽培模式植株气孔限制值(Ls)高于避雨棚和温室栽培,避雨棚和温室栽培非气孔限制值(Pn/Gs)高于露地。设施栽培模式显著改变环境因子以及植株的净光合速率(Pn)日变化规律,合理调控温度、湿度等环境因子降低设施内部非气孔限制是提高设施栽培冬枣光合效率的有效途径,避雨棚模式下,下午棚内应当及时通风降温;温室栽培模式下,上午进行通风补光,以提升‘冬枣’植株的光合能力。
通过14对SSR引物基于UPGMA法对42份樱花品种进行聚类分析,并采用引物和基因型组合法构建DNA指纹图谱。结果表明:14对SSR引物共检测出187个等位基因,每对引物平均13.36个,有效等位基因平均6.10个,观察杂合度平均0.31,期望杂合度平均0.80,Shannon’s信息指数平均2.01,多态信息含量平均0.77;共检测出219个基因型,平均15.64个,平均区分率为22.11%。在Dice遗传相似系数约为0.18处时可分为3组,A组主要是山樱系、豆樱系和江户彼岸樱系的品种,B组是钟花樱系的品种,C组中只有尾叶樱;当Dice遗传相似系数约为0.37时,除八重红枝垂樱外,A组又可以分为6个小组。采用引物和基因型组合法构建了42份樱花品种的DNA指纹图谱,为今后樱花品种资源的分子鉴定提供依据。
辣椒红色素包括辣椒红素和辣椒玉红素,是类胡萝卜素生物合成途径的后期产物,是红色辣椒成熟果实品质的重要组成部分,并具有广泛的应用价值。近年来辣椒红色素及其生物合成的分子生物学机理研究取得了重要进展。本文中较系统地介绍了辣椒红色素的作用、影响因素、分子标记、基因定位、基因表达、生物合成路径、结构基因的功能鉴定、生物合成和降解、储存调控、利用基因工程技术进行生物生产等方面的研究进展。
‘瑞都摩指’葡萄是从‘摩尔多瓦’ב美人指’杂交后代中选育出的抗病晚熟新品种,集合了母本高抗霜霉病和父本长粒果形的特点。果穗圆锥形,平均单穗质量550.8 g,平均单粒质量8.9 g,果粒长椭圆形或束腰形,含种子2 ~ 3粒,果皮紫红—红紫色,中等厚,较脆。可溶性固形物含量18.50%,可滴定酸含量0.48%。在北京地区9月下旬成熟,高抗葡萄霜霉病,产量24 000 kg · hm-2。
苦瓜新品种‘俏绿珍珠苦瓜’是以雌性较强的自交系LCP90-11为母本,早熟优质丰产油瓜自交系M5-2为父本杂交选育而成。第1朵雌花着生节位春季16.3节、秋季16.5节,第1坐瓜节位春季17.8节、秋季18.0节。瓜长圆锥形,瓜皮绿色,圆瘤为主,间有条瘤。瓜长27.9 ~ 30.6 cm,横径5.64 ~ 6.34 cm,肉厚1.11 ~ 1.12 cm。单瓜质量355.0 ~ 442.3 g,单株产量1.36 ~ 1.99 kg,一般栽培产量约37 500 kg · hm-2。适宜广东、广西、海南和福建等地春、秋季种植。
甜瓜新品种‘淮甜1号’是以自交系T10与L5杂交育成。植株生长势强。春季大棚种植全生育期110 d。单果质量0.50 ~ 0.65 kg。果实圆形,果皮灰绿色。中心可溶性固形物含量16.0%,边部13.2%。肉质酥脆,口感酥嫩香甜,味清香,风味正,品质佳,耐贮运。中抗霜霉病、白粉病和枯萎病。第1、2个生长周期产量分别为49 035、46 515 kg · hm-2。适宜在安徽越冬温室、早春温室、春秋大棚种植。
‘郑师朝霞’是以内山姑娘(Phalaenopsis Ney Shan Gu Niang)为母本,火鸟(Phalaenopsis Sogo Beach)为父本,进行人工杂交选育出的大花型蝴蝶兰优良品种。花色深紫红,花径11.35 cm,单枝花朵数10.82,花朵排列整齐,花序自然弯曲。适宜温室大棚设施栽培。
‘载誉而归’(Primulina‘Return With Honor’)是报春苣苔属种间杂交选育出的新品种,母本为永福报春苣苔(Primulina yungfuensis),父本为柳江报春苣苔(P. liujiangensis)。该品种花冠为高脚碟状,筒漏斗状,与母本花形较为相似,花冠浅紫色,花量丰富。叶片卵圆形,与父本的卵形叶片接近。