以中国野生山葡萄(Vitis amurensis Rupr.)‘通化3号’和刺葡萄(V. davidii Foex.)‘塘尾’为材料,克隆得到芪合成酶基因VaSTS19和VdSTS19。序列分析发现VaSTS19和VdSTS19的编码区均为1 179 bp,编码392个氨基酸,定位于16号染色体,二者核苷酸和氨基酸序列相似性分别为98.81%和98.21%。亚细胞定位结果显示VaSTS19和VdSTS19均定位于细胞膜、细胞质和细胞核。将35S强启动子连接VaSTS19和VdSTS19转入番茄能显著促进STS19的表达及番茄中白藜芦醇的合成和积累。分别从两种材料中克隆得到VaSTS19和VdSTS19的启动子。顺式作用元件分析表明,二者启动子中均包含多个胁迫应答元件、激素应答元件及光应答元件。序列分析发现二者启动子序列与欧洲葡萄VST2启动子序列同源性为60%。转基因烟草叶片中二者不同长度启动子片段对SA和MeJA诱导响应明显。结果表明STS19的表达模式和白藜芦醇的合成可能与其上游启动子类型和调控有关。
以香橼(Citrus medica L.)为母本,佛手(C. medica var. L. sarcodactylis Swingle)为父本进行授粉杂交,将得到的种子进行培育获得19份材料。从佛手和香橼转录组数据筛选出SSR位点设计TP-M13-SSR分子标记引物,对19份材料进行基因分型。每对核心引物获得17 ~ 32个等位基因,平均等位基因数为24.188个。观测杂合度变化为0.188 ~ 1.000,多态性指数为0.944。19个F1代株系中17个确定为真杂种,杂交率为89.47%。通过影像分析F1代果形,指状果与柑果果形分离比为2︰3。佛手和香橼花芽石蜡切片观察发现,形成指状或柑果果形差异起始于现蕾期至现瓣期的心皮隆起。对现蕾期至花后3 d的佛手、香橼花芽转录组信息与心皮特征进行相关性分析,分离得到一批雌蕊形成相关基因;在即将开花的佛手、香橼及F1代雌蕊中进行qRT-PCR验证,分析这些基因与果形差异的关联性,WOX1基因在现蕾期和现瓣期的表达与指状特征相关。YABBY家族基因可与花发育C类和E类基因及WOX家族协同作用调控佛手指状果形建成。
为获得优质、抗病的同源四倍体紫菜薹(Brassica campestris var. purpurea Bailey)新材料,使用0.2 g · L-1秋水仙素溶液点滴二倍体子叶顶端分生组织,经形态和解剖学、细胞学鉴定筛选得到同源四倍体植株。通过对二倍体、四倍体植株农艺性状和营养品质分析发现:四倍体植株的株高极显著增高;开展度、叶片宽、叶柄长显著增加;叶片数极显著降低。营养品质方面,可溶性蛋白、花青苷含量显著增高;可溶性糖和纤维素含量极显著降低;硝态氮含量显著降低。光合特性分析发现,四倍体植株的净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度、蒸腾速率均高于二倍体,表明四倍体更能适应强光。抗病性分析发现,四倍体受灰霉菌侵染后,菌斑面积小,颜色淡,具有更强的抗病性。
以耐旱番茄M1040为供体,加工番茄里格尔87-5和M3为受体,利用耐旱分子标记ID68对回交材料进行连续4代选择,最终获得改良系里格尔87-5D和M3D。对改良系的苗期耐旱性进行全面评估,结果表明:改良系在重度干旱后的复水存活率显著高于轮回亲本,旱害指数显著低于轮回亲本;在中度干旱胁迫下,改良系的生长、生理和生化指标全面优于轮回亲本。农艺性状比较结果表明,改良系基本恢复到轮回亲本的遗传背景。
通过核型分析首次发现3个牡丹异源四倍体,并通过杂交试验分析其育性特点与育种潜力。分析表明,3个材料均具有20条染色体。核型公式,材料07-LB-30为2n = 4x = 20 = 16m(1SAT)+ 4st(1SAT),07-LB-22为2n = 4x = 20 = 15m(1SAT)+ 1sm(1SAT)+ 4st(3SAT),07-LB-56为2n = 4x = 20 = 16m(3SAT)+ 4st。杂交试验表明,07-LB-30分别作父、母本均具良好育性,是优良亲本材料;07-LB-22是雄性不育的优良母本,具有重要育种价值;07-LB-56虽然作母本不育,但作父本有一定育性,是培育重瓣多倍体牡丹的重要材料。
以5年生‘凤丹’牡丹(Paeonia ostii‘Fengdan’)为试验材料,使用“树木非离体枝芽加热处理装置”(ZL200610113448.X)施加高温处理诱导产生2n雌配子。大孢子母细胞减数分裂进程与花蕾的外部形态和小孢子发育进程存在时序相关性,当花蕾发育至“大风铃”期前后,小孢子发育至单核花粉期后3 ~ 4 d,40 ℃高温处理花蕾4 h,自然授粉后代群体中可获得高比率(2.45%)三倍体植株。
以‘花手鞠’绣球(Hydrangea macrophylla‘Hanatemari’)为试材,研究全光照和50%遮荫对其不同开花时期花色和花青素苷组成的影响。采用英国皇家园艺学会比色卡和测色仪测定花色表型;利用高效液相色谱质谱联用技术(LC-MS)定性和定量分析花青素苷组分,并测定色素生物合成关键酶活性和金属离子含量等生理指标;运用多元线性回归法分析花色和生理指标间的关系。结果表明:与全光照相比,50%遮荫的萼片红度值(a*)更低,黄度值(b*)更高,在色彩上更偏粉色;从盛花期到末花期,全光照的花萼红度值(a*)下降88.90%;而50%遮荫仅下降65.67%,有效减缓了花萼的褪色速率。花萼中共检测到矢车菊素、天竺葵素、飞燕草素、锦葵素和矮牵牛素等5种花青素苷元形成的11种花青素苷;主要组分为飞燕草-3-O-葡萄糖苷,占总花青素苷组分的92.12%,是‘花手鞠’花萼主要的呈色物质。50%遮荫有利于花青素苷的累积,其总花青素苷含量(1 286.96 μg · g-1FW)较全光照(944.10 μg · g-1FW)显著增加了36.32%;初开期苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性和查尔酮异构酶(CHI)活性较高,现蕾期50%遮荫下PAL酶活性显著高于全光照;遮荫并未引起花萼中Al、Fe、Ca和Mg元素含量的显著变化。多元回归结果显示,飞燕草素、锦葵素和矮牵牛素的累积有利于绣球花萼呈现红色;总花青素苷含量对绣球花萼呈色起主导作用,并与总黄酮、总酚、PAL酶和CHI酶协同作用,共同影响花色的呈现。
为了解铁十字秋海棠(Begonia masoniana)中Gibberellic Acid-stimulated Arabidopsis(GASA)基因家族的功能,采用生物信息的方法鉴定铁十字秋海棠GASA家族成员,并分析其在不同组织器官以及赤霉素(GA)、脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、生长素(auxin)等处理后的基因表达模式。结果显示,铁十字秋海棠含10个GASA家族成员,可分为4个亚家族,其蛋白结构特征是含2 ~ 3个保守motif,1个GASA保守结构域;其基因结构特征是含0 ~ 10个内含子,不同成员之间内含子数差异明显。该家族基因启动子含有大量光响应元件和激素响应元件。基因家族成员在各组织器官中广泛表达,但差异较大;对外源GA、ABA、SA、MeJA以及auxin等响应差异明显,可能参与了不同组织器官生长发育以及各种生物或非生物胁迫响应过程,其中BmaGASA7可能在叶斑形成过程中发挥重要作用。
以萱草(Hemerocallis L.)3个杂交组合的18个优选F1代植株及其亲本为试材,利用顶空固相微萃取结合气相色谱—质谱(HS-SPME-GC-MS)技术对其香气成分进行定性和定量测定;对决定萱草花香的两种主要香气成分(E)-β-罗勒烯和芳樟醇及香气成分总量进行分析;为明确F1代个体香气成分的组成和含量是接近父本还是母本,对其香气成分的相对释放率做One-way SIMPER分析。结果表明:(1)3个杂交组合后代的香气成分组成和含量均与其亲本相似,母本相同时,父本的香气成分相对释放率越高,其后代香气成分的相对释放率也越高;(2)杂交亲本的主要香气成分为(E)-β-罗勒烯时,则后代个体中的(E)-β-罗勒烯含量也较高,含量和香气成分总量均介于亲本之间;杂交亲本的香气成分同时含有(E)-β-罗勒烯和芳樟醇时,则杂交后代个体中(E)-β-罗勒烯的含量可能高于亲本或与亲本接近,而芳樟醇含量介于亲本之间,香气成分总量高于两个亲本。(3)浓香型萱草野生种与没有明显香味的萱草品种杂交,能产生花香清淡的F1代个体,是培育香花型萱草品种的良好种质资源。
对茶树[Camellia sinensis(L.)O. Kuntze]‘铁观音’母树及其连续3代无性繁殖后代和3个经多代无性繁殖的生产茶园叶片进行超过50× 的高深度基因组重测序。通过SNP和InDel检测与注释,发现大部分变异位于基因间区,只有1.09% ~ 1.13%的SNP和0.51% ~ 0.61%的InDel位于基因编码区。在全基因组和编码区范围内,连续3代无性繁殖后代的样本之间总变异位点数均差别不大,各样本中涉及突变的基因数基本一致,推测‘铁观音’品种的种性在无性繁殖过程中总体保持稳定。与母树间差异基因的KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)富集结果表明,生产茶园样本在嘌呤类和糖类代谢通路中显著富集,并在咖啡碱代谢通路中呈极显著富集,推测‘铁观音’品种在长时间无性繁殖过程中,部分与品质相关的代谢通路基因发生变化。与前3代样本相比,FAR1、WAT1和MYB等3个与生长发育相关,PP2A、BTB/POZ、BAT2、RPP13和Lr10等5个与逆境响应相关的基因序列在生产茶园样本中发生了变异。
为探讨万寿菊秸秆粉末处理对苹果连作障碍相关病原镰孢菌的抑制作用及田间防治效果,在室内条件下研究了万寿菊秸秆粉末对4种镰孢属真菌(尖孢、腐皮、层出和串珠镰孢菌)的抑制效果;在田间条件下,以2年生苹果幼树(‘烟富3号’/M9T337)为试材,设置连作土对照、溴甲烷熏蒸、万寿菊混栽、0.5%和1%万寿菊秸秆粉末、0.5%和1%玉米芯粉末7个处理,研究其对苹果幼树生长及土壤微生态环境的影响。结果表明,万寿菊挥发性成分对4种镰孢菌菌丝生长具有较强的抑制作用,1.67 ~ 33.30 g · L-1万寿菊秸秆粉末用量对菌丝生长的抑制率为20% ~ 100%,抑制率随用量增加而升高。万寿菊秸秆粉末处理的腐皮镰孢菌菌丝变细,分支增多,短小且杂乱,表面破损,逐渐皱缩塌陷,呈枯死状。凤毛寨试验地壤土条件下以0.5%万寿菊秸秆粉末处理的效果最好,湾头村试验地粘壤土条件下以1%万寿菊秸秆粉末处理的效果最好,苹果幼树的株高、地径和枝条年生长量等指标显著高于连作对照。经万寿菊处理的土壤酶活性均明显升高,土壤可培养细菌数量增加、真菌数量减少,细菌/真菌增加。在凤毛寨试验点,0.5%万寿菊秸秆粉末处理的青霉菌属相对丰度增加幅度最大,是连作对照的59倍。在湾头村试验点,万寿菊处理后土壤被孢霉属、毛壳菌属、青霉菌属的相对丰度均增加,其中青霉菌属增加幅度最大,1%万寿菊秸秆粉末处理的青霉菌属是连作对照的125倍。主坐标(PCoA)分析发现,凤毛寨和湾头村不同处理间土壤真菌群落结构差异显著。综上,万寿菊秸秆粉碎物可显著改善苹果连作土壤的微生物群落结构及土壤环境,减轻连作障碍对苹果幼树造成的危害,促进树体生长。
以四川安岳和重庆铜梁70个尤力克柠檬果园的果实和叶片为试验材料,测定其果实品质和叶片主要营养元素,通过建立柠檬果实品质综合评价模型,将柠檬果园分为优质果园和普通果园,根据果园等级制定尤力克柠檬叶片营养诊断标准。结果表明:果实品质主成分分析提取了4个主成分,其累计贡献率为80.54%,根据主成分分析结果计算各个果园综合评分并排序,作为划分果园等级的指标。对柠檬叶片营养元素研究表明,N、K、Zn、B营养元素遵循正态分布,P、Ca、Mg、S、Fe、Mn、Cu近似χ2分布;对于符合正态分布的元素采用4点5分段的概率分级法,将其分为缺乏、偏低、适宜、偏高和过量5个级别,对于不符合正态分布的元素参考优质果园的叶片营养元素值和现有标准进行矫正,初步制定了尤力克柠檬叶片营养元素的诊断标准。
从生长、生理和果实品质等多角度评价资阳香橙(Citrus junons Sieb. ex Tanaka)、卡里佐枳橙(C. sinensis × Poncirus trifoliata)、枳[P. trifoliata(L.)Raf.]和飞龙枳(P. trifoliata var. monstrosa)对红江橙的影响,为筛选网室容器栽培柑橘优良砧木提供依据。试验结果表明,资阳香橙砧的嫁接成活率、根系发育、单叶质量和单果质量均显著高于其他砧木的,嫁接口愈合完全,但果实品质略差;卡里佐枳橙砧的树势最强,枝皮率极低,初果期果实品质优,表现为果面光滑、沟纹少,果肉可溶性固形物、总糖显著高于其他砧木的,固酸比、总黄酮及氨基酸含量均显著高于资阳香橙砧的;飞龙枳和枳砧的嫁接成活率低,树势弱,嫁接口愈合不完全,根系发育缓慢。故容器栽培卡里佐枳橙砧与红江橙组合综合表现最佳。相关性分析表明,嫁接成活率、树势与嫁接口的生长素/脱落酸(IAA/ABA)、赤霉素/脱落酸(GA3/ABA)、生长素/细胞分裂素(IAA/ZR)呈正相关;穗砧茎粗比与嫁接口处ZR、ABA及ZR/ABA呈显著负相关;树势与接穗枝皮率、叶片ABA水平、IAA/GA3呈显著负相关,与叶片含水量、氮、钾、锌元素显著负相关,但与叶片ZR/ABA显著正相关;根系生长量与ZR、BR、ABA呈负相关,与IAA/ZR、IAA/GA3呈正相关。以上结果说明,激素互作在不同砧穗组合的嫁接亲和性、树势和根系发育等方面发挥着重要作用。
以石榴品种‘鲁青1号’‘泰山红’和‘突尼斯软籽’的一年生枝条为试材,采用电解质渗出率拟合 Logistic 方程确定低温半致死温度(LT50)评价抗寒性,测定相对含水量、可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛(MDA)含量,测定过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,结合田间越冬率、枝条植物学特征、冻害胁迫后枝条恢复能力,研究其越冬期间抗寒性及其生理基础。研究发现:3个品种抗寒能力差异显著,‘鲁青1号’抗寒性最强,田间越冬率远高于‘泰山红’和‘突尼斯软籽’,‘突尼斯软籽’抗寒性最差,田间越冬率为0。与‘突尼斯软籽’相比,‘鲁青1号’枝条粗壮,硬,节间相对短;枝刺粗壮,硬;皮孔封闭早且封闭层数多,包被严密;低温处理后生理指标变化幅度相对小,MDA含量较低,可溶性蛋白含量、POD活性较高,能较好地维持其渗透压和氧化还原平衡,使其抗寒能力远大于‘突尼斯软籽’。
为了防治采后柑橘青霉(Penicillium italicum)和绿霉(P. digitatum)引起的果实腐烂,以自主分离的产酶溶杆菌新株Lysobacter enzymogenes LE16为对象,研究其自溶发酵液和所产生的挥发性物质对青霉和绿霉菌丝生长及孢子萌发的抑制作用;利用液相色谱—质谱联用(Liquid Chromatograph Mass Spectrometer,LC-MS)检测分析LE16发酵液的抗菌成分;通过果实创伤接种和商品化保鲜试验,明确菌株LE16对青霉和绿霉的防治效果。结果显示:在纯培养试验中,LE16显著抑制青霉和绿霉菌丝生长,其发酵液固形物和其产生的挥发性物质最大抑制率为100%和77.52% ’ 91.11%;其发酵液固形物使病菌孢子的萌发率降低96%以上,使病菌菌丝空泡化和扭曲畸形。经80、90和100 ℃高温加热30 min后,对青霉和绿霉菌丝生长的抑制效果与常温处理(28 ℃)无显著差异。LC-MS分析结果表明,菌株LE16可产生大量次级代谢产物,其中包括肉桂醛、肉桂酸、月桂酸和γ-丁内酯等抗菌化合物。在创伤接种青霉试验中,LE16发酵液处理的柑橘果皮中超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性提高,丙二醛含量和细胞膜透性降低;各处理的发病率和病情指数:对照 > LE16发酵液 > 咪鲜胺 > 50% LE16发酵液 + 50%咪鲜胺,防治效果则相反。在商品化贮藏保鲜试验中,LE16发酵液处理对柑橘果实品质无不良影响;贮藏15 d时LE16发酵液、咪鲜胺和50% LE16发酵液 + 50%咪鲜胺的防治效果依次为50.00%、83.33%和75.93%,说明柑橘储藏过程中,LE16发酵液显著降低烂果率,在获得同样防治效果的情况下,可大幅度减少农药施用量。综上可知,LE16分泌的代谢产物抑制青霉和绿霉菌丝生长和孢子萌发,防止柑橘果实腐烂,可减少化学药剂咪鲜胺用量,对果实品质无不良影响,在柑橘采后保鲜方面有潜在的应用价值。
病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)是在桃(Prunus persica)上进行基因沉默的主要手段,现有VIGS体系效率较低,亟待开发针对桃的高效沉默体系。以桃八氢番茄红素脱氢酶(Phytoene desaturase)基因PpPDS为指示基因,探究不同侵染方式、病毒载体、温度、接种苗龄和菌液浓度对桃叶片VIGS效率的影响。结果表明,在侵染方式上,叶片注射是有效的方式;李坏死环斑病毒(Prunus necrotic ring spot virus,PNRSV)载体(pCaRNA1/2和pCaRNA3)优于烟草脆裂病毒(Tobacco rattle virus,TRV)改造后的TRV载体(pTRV1和pTRV2);温度为22 ℃左右PpPDS的沉默效率较高;苗龄为5 ~ 6片完全展开叶的桃苗沉默效率较高,达到85%;菌液浓度为OD600 = 1.0时沉默效率较高。以优化好的VIGS体系参数,选择桃叶绿素合成基因(PpGluTR和PpPOR)为目标基因进行验证,结果显示PpGluTR和PpPOR的表达均被显著抑制,叶片颜色变化明显。这些结果表明优化的VIGS体系稳定性好且沉默效率高,可用于桃基因功能的研究。
‘冀苹5号’是以‘长富2号’为母本,经自然授粉杂交后从实生苗中选育出的苹果新品种。树姿开张,树势强健,萌芽率较高,成枝力较强。果实卵圆形,五棱突起明显,平均单果质量203.8 g。果面浅绿色,果肉绿白色,肉质硬脆多汁,去皮硬度9.45 kg · cm-2,风味甘甜,可溶性固形物含量15.53%。果实发育期175 d左右,石家庄地区10月下旬成熟,成熟期一致。抗病性强,定植第4 ~ 5年产量可达37 500 kg · hm-2。
大顶类苦瓜‘顶峰1号’是由苦瓜强雌系材料D171008作母本,自交系Y172017作父本配制而成的杂交一代新品种。植株长势旺盛,叶色深绿,果实短圆锥形,果色深绿,有光泽,果形端正,果长约11.7 cm,横径约8.9 cm,肉厚约1.17 cm,单瓜质量约307 g,商品瓜率达93%,丰产性好,产量21 550 kg · hm-2以上。从播种至始收春季约72 d,秋季约59 d。耐热、耐涝和耐旱性强,耐寒性中等。适合华南地区春、秋季栽培。
粉花蝴蝶兰‘玉粉’是以‘婚宴’为母本,‘幸运天使’为父本,通过人工杂交选育而成的小花型新品种。其单株花梗数1.4,主枝花朵数7.8,单枝总花朵数12.6,花枝长38.2 cm,花径5.3 cm;花形圆整,花色粉红。
臭椿新品种‘聊红椿’是从臭椿栽培苗自然变异中选育出来的。树冠半圆形,当年生枝紫色,子房和花药为橙红色;复叶幼时橙红色,叶柄紫红色;翅果幼时鲜红色,成果深红色。是当前乔木树种中罕见的夏季红色果实系列品种,具有重要的观赏价值。