在已知梨褐皮关联的SLAF标签(Marker286117)序列上存在4个SNP位点,共有4个基因型(a ~ d)的基础上,使用PCR加混池重测序技术鉴定该SLAF标签在64个梨品种中的多态性。共获得7.1 Gb原始数据,通过编译的SNP-rseq和Calculate程序对数据进行处理,64个梨样品获得的平均read数量为117 642条,满足分析需求。在该SLAF标签上新发现2个基因型(e和f)。6个基因型中c为原始类型,在栽培种砂梨和白梨中鉴定到b、d和e基因型;a和f基因型则出现在拥有西方梨血统的样品中。对基因型和表型统计后发现,c基因型存在时,梨果皮为褐色,不含c基因型时为绿色。该规律不仅适用于东方梨,在西方梨的一些样品中也适用。混池重测序技术降低了测序成本,相关技术手段能够应用于简化重测序后续的验证和标记辅助育种。
以芸香科的佛手(Citrus medica L. var. sarcodactylis Swingle)和山金柑(Fortunella hindsii Swingle)花期叶片为材料,以果实发育相关的CRC基因为对象,利用烟草脆裂病毒(tobacco rattle virus,TRV)研究构建病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术体系,为基因功能研究提供有效简便的方法。待沉默的佛手植株剪枝、抹除花芽后,将CRC基因的沉默载体两次注射于佛手和山金柑的顶部叶片,注射间隔15 ~ 30 d。在注射后25 ~ 115 d内,佛手新生叶、新生花、果中的CmsCRC表达量均显著下调,且沉默植株的果形聚拢,果实指状结构数增加。CRC基因在佛手中的沉默有效时间是侵染后25 ~ 115 d,而在山金柑中沉默有效时间是25 ~ 105 d。
以采自广东、广西、海南、云南、四川、贵州等6个地区共300份感染柑橘黄龙病菌的DNA样本作为试验材料,通过PCR技术对黄龙病菌携带的3种类型原噬菌体基因进行特异扩增、测序,利用相关生物信息学软件进行遗传多样性分析。结果共鉴定出8种原噬菌体组合;携带单一原噬菌体类型的黄龙病菌株为6个地理种群的优势菌株,占比53.3%,其中以Type 2型为主;3类原噬菌体基因位点中A + T含量均高于G + C,表现出AT偏好特点;重组分析结果显示黄龙病菌间无重组信号,表明未发生重组事件;基因流Nm值均大于1,说明黄龙病菌在各种群中基因交流频繁;中性检验结果显示Tajima’s D、Fu and Li’s D、Fu and Li’s F值均小于0,表明黄龙病菌种群存在过历史扩张。
利用34个柑橘黄龙病菌亚洲种“Candidatus Liberibacter asiaticus”(CLas)基因组进行泛基因组(Pan-genome)构建,并对其进化和拷贝数变异(Copy number variations,CNV)等方面进行了深入分析。结果表明此泛基因组共含有36 593个基因,1 188个基因簇,其中核心基因簇有872个、可变基因簇271个和个体特有基因簇45个。对所有基因簇进行选择压力分析,发现159个基因簇经历了适应性进化。 结合GO注释数据,本研究中挖掘出CLas中两个基因可能与致病性或治疗耐药性相关。对所有的基因簇进行拷贝数进行统计,同时深入分析其中8个基因簇,结果发现其中5个基因簇与CLas的致病性或抗性有关,因此推测拷贝数增加的基因可能与抗药性相关。
运用3种统计学软件GeNorm、NormFinder和BestKeeper分析冬瓜9个内参基因(18SrRNA、ACT、CYP、EF-1α、F-box、GAPDH、TUA、TUB和UBQ)在冬瓜不同组织(根、茎、叶、雄花、雌花和子房)、不同发育时期果实(授粉后0、10和20 d)、生物胁迫(疫霉侵染)和非生物胁迫(盐、高温和低温处理)植物叶片样品中的表达稳定性。结果表明,在不同组织中,EF-1α的表达稳定性最好;在不同发育时期果实和疫霉处理植物叶片中,F-box的表达稳定性最好;在盐胁迫处理植物叶片中,18SrRNA表现出较强的稳定性;在高温胁迫处理植物叶片中,ACT的表达稳定性最好;在低温胁迫处理植物叶片中,TUA的稳定性最好。
Cacl-6468是新发现的辣椒乙烯反应抑制因子基因,来源于辣椒(Capsicum annuum)抗根结线虫材料HDA149,属于抑制因子Ⅰ超基因家族基因(InhibitorⅠ),与马铃薯的乙烯反应抑制因子具有较近的遗传同源关系。在抗性辣椒中Cacl-6468的表达与南方根结线虫早期侵染紧密相关,在毒性线虫侵染12 h时表达量即明显下调,到7 d时达到最低,而在非毒性线虫侵染12 h时则显著上调,3 d时达到最高。利用病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术,证实抑制Cacl-6468的表达能促使南方根结线虫非毒群体克服辣椒HDA149的抗性,形成根结和卵块,但其发病程度显著低于毒性线虫。在VIGS测试中还证实Cacl-6468负调控乙烯信号通路,其表达下降伴随着乙烯信号通路基因的显著上调,但是对水杨酸信号通路影响不显著。通过早期病理观察及二龄线虫趋性测试,证实抑制Cacl-6468的表达可以增强辣椒根系对南方根结线虫的吸引性,促进早期侵染。利用气相质谱法检测乙烯释放量发现,抑制Cacl-6468的表达可以增强辣椒植株的乙烯释放量。通过以上结果可推测辣椒乙烯反应抑制因子基因Cacl-6468通过调控乙烯信号通路参与辣椒对根结线虫的抗性调控,抑制该基因表达可以增加辣椒对线虫的感病性,降低抗性。
为提高不同果肉硬度类型甜瓜材料的选择效率,以脆肉甜瓜自交系20S11和软肉甜瓜自交系20S75为亲本,构建F2与BC1F1群体,分析了果肉硬度性状的遗传规律为单基因遗传,脆肉相对于软肉为显性。根据F2分离群体构建果肉硬度极端性状混池,利用全基因组重测序结合图位克隆技术,将果肉硬度基因CmPf1定位在10号染色体上约54.71 kb的区域内。通过重测序分析发现,软肉甜瓜20S75中编码GATL3(galacturonosyltransferase-like 3)的基因MELO3C012216(CmGATL3)存在1处终止密码突变,位于编码区第567位碱基处(C-G),导致蛋白翻译提前终止,造成转移酶蛋白结构域完全缺失。利用qRT-PCR对CmGATL3进行表达模式分析,结果显示其在脆肉甜瓜20S11中的表达量显著高于软肉甜瓜20S75。基于上述变异位点,开发PF-KASP分子标记并对56份甜瓜自交系材料进行基因型检测,其中脆肉材料均表现为C︰C型,软肉材料均表现为G︰G型,标记呈共显性。进一步利用PF-KASP对F2群体进行基因型鉴定,与果肉硬度表型鉴定结果相比较,准确率达到100%。
为挖掘与卡特兰(Cattleya)表型性状显著相关的分子标记,对160份卡特兰品种的63个DUS(特异性、一致性和稳定性)测试性状进行鉴定描述,用筛选得到的22对核心SSR引物对这些品种进行遗传多样性分析,并利用TASSEL2.1 软件的一般线性模型(general linear model,GLM)和混合模型(mixed linear model,MLM)依次对供试品种8个主要观赏性状进行关联分析。研究结果显示,22对核心SSR引物共得到293个等位变异位点,变异幅度在3 ~ 28之间,PIC值平均为0.8531,平均Shannon’s 信息指数(I)为2.3280。基于Nei’s遗传距离进行聚类分析,可将160份卡特兰品种分为两大种群。GLM模型分析共检测到17个标记分别与4个性状相关联;MLM共检测到15个标记分别与6个性状相关联;共有15个标记被两种模型同时检测到与表型性状相关联。SSR42和SSR9这两个标记在两种模型中多次出现,与花长度、花颜色和中萼片性状等多个性状相关联,体现了“一因多效”现象。
以‘英红9号’茶树[Camellia sinensis(L.)O. Kuntze]为材料,克隆了儿茶素合成途径的两个关键酶基因CsANS和CsLAR,并利用原核表达、亚细胞定位以及转基因表达分析对其功能进行鉴定。结果表明,CsANS和CsLAR开放阅读框(open reading frame,ORF)分别长1 068和1 029 bp,与TPIA数据库中来源于‘舒茶早’的对应基因同源性均高达99%。CsANS和CsLAR可溶性蛋白均能在原核表达系统诱导获得,并经GST标签成功纯化。本氏烟草叶片的瞬时表达结果显示,CsANS和CsLAR编码的蛋白定位于细胞质和细胞核。利用农杆菌介导的遗传转化方法在茶愈伤组织中超表达CsANS和CsLAR,结果显示其均能显著促进总儿茶素的合成,其中CsANS主要促进顺式儿茶素(EC和EGCG)含量的增加,而CsLAR主要促进反式儿茶素(C、GC、CG和GCG)的积累。推测在‘英红9号’茶树中CsANS的功能主要是促进顺式儿茶素的合成,而CsLAR更利于反式儿茶素的合成。
为探讨外源γ-氨基丁酸(GABA)对酿酒葡萄叶片光合色素及糖含量和果实品质风味的影响,以‘蛇龙珠’葡萄为试材,于开花期、坐果期、膨大期和转色期用5、10、15、20 mmol · L-1的GABA溶液喷施叶面,以喷施蒸馏水为对照,测定不同时期叶片光合色素、糖含量及成熟期果实品质风味,并采用PEN3电子鼻无损检测技术和气相色谱—质谱联用(GC-MS)技术结合聚类、线性判别(LDA)、主成分(PCA)及相关性分析对果实品质风味进行综合评价与分析。结果表明:GABA处理提高了‘蛇龙珠’葡萄叶片叶绿素、类胡萝卜素、可溶性糖和淀粉含量,改善了果实风味品质,其中各物候期10 mmol · L-1 GABA处理总叶绿素含量均显著高于对照,成熟期10 mmol · L-1 GABA处理果实可溶性糖含量较对照提高了9%,草酸及酒石酸含量分别较对照提高了121%和108%。与对照相比GABA处理增加了果实香气物质种类与含量,且不同浓度GABA处理后葡萄果实香气物质种类相似,但含量差异显著,电子鼻分析结果与GC-MS测定结果基本一致,其中10 mmol · L-1 GABA处理挥发性香气物质含量最高,大多数传感器敏感性响应值均较高。利用PCA、LDA法分析表明电子鼻检测结果能较好区分不同浓度GABA处理的‘蛇龙珠’葡萄果实的风味。相关性分析发现,葡萄叶片可溶性糖、淀粉及果实糖酸组分含量与香气物质之间存在一定的相关性。综上,GABA可能通过提高叶片光合色素、可溶性糖和淀粉含量,促进了果实糖酸积累,增加了挥发性香气物质含量,从而改善了果实风味品质,并且以10 mmol · L-1 GABA处理最佳。
为了探明新疆主栽枣品种‘灰枣’主干形树形栽培模式下适宜的修剪参数,采用混合水平均匀设计,研究建立了以株高、主枝数、每主枝二次枝数、每二次枝枣股数为变量因子,以株产和一级以上(含一级)果率为目标函数的四元二次数学模型;采用“连续数学模型模拟 + 归一化处理 + 聚类”进行模型联合寻优,获得了最佳树形参数。模型解析表明,株高、主枝数、每主枝二次枝数、每二次枝枣股数对‘灰枣’株产和一级以上果率均有显著影响。计算机模拟得出,株行距1.0 m × 4.5 m的主干形树形栽培模式下,当株高2.7 m、主枝11个、每主枝二次枝8个、每二次枝枣股10个时,有最高株产Yy = 4.6453 kg(一级以上果率Yg = 10.7729%);当株高3.0 m、主枝7个、每主枝二次枝4个、每二次枝枣股6个时,有最高一级以上果率Yg = 36.7964%(株产Yy = 3.9255 kg);通过联合寻优得出,株高2.8 m,主枝7个,每主枝二次枝6个,每二次枝枣股9个时,有株产4.12 kg,一级以上果率28.57%的高产优质组合。
水培韭菜辛辣风味不足是限制产业发展难题之一,其主要原因是韭菜风味前体物质S-烃基半胱氨酸亚砜[S-alk(en)yl cysteine sulfoxide,CSO]积累不足。为提升水培韭菜风味,以‘791’韭菜为试材,研究含有不同浓度(25、50、75、100、150 μmol · L-1)褪黑素的水培营养液对韭菜生长发育和品质的影响。结果表明:水培韭菜的株高、叶宽、叶长、根系活力、单株干(鲜)质量、理论产量等指标随外源褪黑素浓度的增加呈现先上升后下降的趋势,在褪黑素浓度为100 μmol · L-1时达到峰值;褪黑素处理显著提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性,显著降低丙二醛(MDA)和过氧化氢(H2O2)含量;75或100 μmol · L-1褪黑素处理能有效促进韭菜可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C、总黄酮、总酚等营养物质的积累,硝酸盐含量略有增加;褪黑素处理能显著提升韭叶辛辣度,编码CSO合成关键酶基因AtuFMO4/5/6的表达量也显著增加,它们可能与韭叶辛辣风味提高密切关联。综上,外源褪黑素处理有助于提升水培韭菜的产量和品质,75 μmol · L-1褪黑素处理能够兼顾韭菜产量、品质和生产成本,实现优质水培韭菜生产。
为了探究焦脱镁叶绿酸a(PPa)对植物病原菌的抑制作用,以黄瓜枯萎病病原菌尖孢镰刀菌黄瓜专化型菌(Fusarium oxysporium f. sp. cucumerinum)H46 5菌和‘长春密刺’黄瓜为材料,测定不同浓度PPa对菌丝生长的影响,以及经不同强度和时长光照的PPa对感枯萎病的黄瓜叶片的病斑面积,丙二醛和游离脯氨酸含量,过氧化物酶、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性及活性氧的影响。结果表明:PPa对H46 5菌株生长有明显抑制作用,其抑菌效果与浓度呈正相关,浓度为2 g · L-1效果最佳。PPa具有光敏性,其经适当强度和时长的光照后喷施感染枯萎病的黄瓜叶片,可显著降低叶片感病程度与MDA含量,提升脯氨酸水平与抗氧化能力,维持活性氧平衡。上述结果表明,PPa具有很好的防治黄瓜枯萎病效果。
为获得对马铃薯枯萎病菌具有优良拮抗效果,并对马铃薯植株具有促生作用的双重功能生防菌株,采用平板对峙方法测定分离筛选得到的菌株L19发酵产物对马铃薯枯萎病菌的生长抑制作用,利用PCR技术和气相色谱—质谱联用技术(GC-MS)分别对其脂肽类抗生素和挥发性化合物进行检测鉴定,采用温室盆栽试验和叶绿素荧光检测技术研究了其对马铃薯植株的促生作用以及对光合作用的影响。通过拮抗试验共分离得到25株生防菌株,其中菌株L19可显著抑制尖孢镰刀菌菌丝的生长,经形态学及gyrB序列分析,鉴定其为解淀粉芽胞杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。光学显微观察发现,L19发酵液致使马铃薯枯萎病菌菌丝扭曲、黏连、膨大和泡状化等畸形,菌丝丧失穿透力,并且随着发酵液浓度的增加,其孢子萌发率降低。L19含有sfp、ituA、fenB、bacD、mycB等脂肽合成基因;可产生12种挥发性化合物,芳香族含量所占比例为47.42%,其次为醇类和酮类,其中2-乙基甲苯为主要挥发性物质,占比20.91%;具有产生纤维素酶的能力。盆栽试验表明,不同浓度L19发酵液可增加马铃薯植株的生长指数,其中5 × 107 CFU · mL-1菌液处理后其须根直径增长率高达78.57%,根系形态优于对照植株,促生效果明显。叶绿素荧光参数分析表明,不同浓度L19菌株发酵液处理后植株叶片的OJIP曲线在O、J(2 ms)、I(30 ms)、P点的荧光强度较对照均存在显著差异;施用不同浓度发酵液后,马铃薯叶片光合指数单位反应中心吸收光能(ABS/RC)、单位反应中心捕获用于还原QA能量(TRo/RC)、单位面积的热耗散(DIo/CSo)分别增加了16.32% ~ 28.38%,说明L19发酵液能提高植株叶片的光能利用率。上述研究结果表明,L19分泌的次级代谢产物对马铃薯枯萎病菌具有生长抑制作用,同时发酵液还对马铃薯植株具有良好的促生效果,提高植株叶片的光合作用,具有良好的应用前景。
为进一步优化葡萄试管苗脱毒体系,以携带葡萄蚕豆萎蔫病毒(GFabV)、沙地葡萄茎痘相关病毒(GRSPaV)、葡萄灰比诺病毒(GPGV)、葡萄卷叶相关病毒-3(GLRaV-3)和葡萄病毒E(GVE)共5种病毒的‘阳光玫瑰’葡萄试管苗为材料,研究了热处理方式和时间以及热处理后茎尖和腋芽培养对脱毒的影响。结果表明,热处理方式影响试管苗的存活率和脱毒效率,以38 ℃/光照8 h + 32 ℃/黑暗8 h变温处理效果最佳,其次为38 ℃/光照16 h + 32 ℃/黑暗8 h变温处理以及38℃恒温/(光照16 h + 黑暗8 h)处理。取38 ℃/光照8 h + 32 ℃/黑暗8 h热处理10、15、20、25、30和40 d的试管苗1.5 mm左右的茎尖和茎尖下第1、2腋芽接种培养,茎尖存活率高于腋芽,繁殖成苗后检测,均脱除了上述5种病毒,其中热处理10 d的平均脱毒率为52.38%,25和30 d的脱毒率均达100%;随热处理时间延长,接种茎尖和腋芽的存活率下降,故热处理时间以25 d为宜。
果肉愈伤组织的大量培养可为悬浮细胞体系的建立、原生质体的分离与培养、遗传转化体系的建立及次生代谢产物的研究提供物质基础。以5个发育阶段的枣果肉为试材,共计77个枣品种,选用10种培养基进行枣果肉愈伤组织诱导研究。结果表明,基因型、果实发育阶段、培养基种类及其植物生长调节剂配比对枣果肉愈伤组织诱导效果均具有显著影响。在启动培养阶段,有42个品种分别筛选出1 ~ 6种可诱导出愈伤组织的培养基;有8种培养基可以成功诱导出愈伤组织,其中G1(4.41 g · L-1 MS + 6 g · L-1 琼脂 + 20 g · L-1蔗糖 + 0.5 mg · L-1 6-BA + 2.5 mg · L-1 2,4-D)和G7(4.41 g · L-1 MS + 6 g · L-1琼脂 + 20 g · L-1蔗糖 + 0.8 mg · L-1 6-BA + 1.5 mg · L-1 2,4-D)培养基的适用性最高,达60%,其次为G5(4.41 g · L-1 MS + 6 g · L-1琼脂 + 20 g · L-1蔗糖 + 1.0 mg · L-1 6-BA + 2.0 mg · L-1 2,4-D),达45%;幼果最适于果肉愈伤组织培养,88%的品种可成功诱导出愈伤组织,随着果实成熟,果肉愈伤组织越不易诱导,在完全成熟的全红期只有‘圆铃小枣’成功诱导出愈伤组织。在继代培养阶段,有22个品种的愈伤组织实现了持续继代培养,适宜的培养基有G1(4.41 g · L-1 MS + 6 g · L-1琼脂 + 20 g · L-1蔗糖 + 0.5 mg · L-1 6-BA + 2.5 mg · L-1 2,4-D)、G3(4.41 g · L-1 MS + 6 g · L-1 琼脂 + 20 g · L-1蔗糖 + 1.0 mg · L-1 6-BA + 1.0 mg · L-1 2,4-D)、G5(4.41 g · L-1 MS + 6 g · L-1 琼脂 + 20 g · L-1 蔗糖 + 1.0 mg · L-1 6-BA + 2.0 mg · L-1 2,4-D)、G6(4.41 g · L-1 MS + 6 g · L-1 琼脂 + 20 g · L-1 蔗糖 + 3.0 mg · L-1 TDZ + 0.5 mg · L-1 NAA)、G7(4.41 g · L-1 MS + 6 g · L-1琼脂 + 20 g · L-1蔗糖 + 0.8 mg · L-1 6-BA + 1.5 mg · L-1 2,4-D)、G9(4.41 g · L-1 MS + 6 g · L-1琼脂 + 20 g · L-1蔗糖 + 0.5 mg · L-1 NAA + 1.0 mg · L-1 6-BA)和G10(4.41 g · L-1 MS + 6 g · L-1琼脂 + 25 g · L-1蔗糖 + 0.4 mg · L-1 6-BA + 1.5 mg · L-1 2,4-D);改变植物生长调节剂配比可以显著提高愈伤继代效果。此外,在启动培养阶段,有极少量的品种,如‘无核72’和‘临猗梨枣’可以直接诱导出芽。
‘粤薹2号’菜薹是利用细胞质雄性不育系HY18A为母本,自交系T-6为父本配制而成的一代杂种。叶片长椭圆形,叶色绿,叶长25.8 cm,叶宽14.0 cm;主薹高40.5 cm,薹粗3.4 cm;平均单薹质量370.2 g,薹色浅绿;口感脆甜,可溶性固形物含量5.3%,蛋白质含量2.24%,还原糖含量1.9%,粗纤维含量0.8%,维生素C含量581 mg · kg-1。田间表现适应性好,抗病性较强。适合珠三角地区9—11月播种栽培,从播种至主薹初收约54 d。
‘陇番15号’是以09103为母本,09104为父本配制而成的中晚熟番茄一代杂交种。无限生长类型,生长势中等,叶量适中。成熟果实粉红色,圆形,平均单果质量279.5 g,无果肩,可溶性固形物含量5.28%,口感酸甜、风味品质佳,果实硬度中等,货架期较长,果实商品率高。一般产量90.0 t · hm-2以上,高抗TMV及叶霉病,中抗早疫病及白粉病。适宜塑料大棚及冬春茬日光温室栽培。
‘中农脆绿2号’黄瓜是以雌性系171051为母本、自交系171006为父本配制的保护地华南型黄瓜一代杂种。生长势强,耐低温弱光性好。果实短圆筒形,瓜色花绿,瓜长16 cm左右,粗3.5 cm,瓜把短,心腔小,淡绿色果肉,白刺稀疏,瘤小。综合抗病能力较强,丰产,产量可达123 690 kg · hm-2。适宜日光温室和春秋大棚栽培。
‘甜脆710’是以甜玉米自交系DH3534为母本、ET1003为父本组配育成的纯甜杂交水果玉米新品种。籽粒黄色,还原糖含量4.65% ~ 5.10%,水溶性总糖含量12.92% ~ 15.12%,甜味浓、清香,鲜穗产量15.10 ~ 15.29 t · hm-2。适宜在安徽和江苏两省淮河以南地区、上海市、浙江省、江西省、福建省、广东省、广西壮族自治区、海南省,四川省、重庆市、贵州省、湖南省、湖北省及云南省中部的丘陵、平坝、低山地区作鲜食玉米种植。
‘旺地’是从钟花樱桃(Cerasus campanulata)实生苗中选育出的新品种。花繁密,花径大,紫红色,广开形,花瓣8 ~ 43枚,椭圆形,内轮花瓣向外平展;或有台阁状花;萼筒漏斗形,萼片反折;雌蕊2枚,柱头先露。
‘颍荷’是从月季‘慷慨的园丁’ב艾伦 · 蒂施马奇’杂交选育的新品种。生长势强,株高60 ~ 70 cm,皮刺较少。花瓣浅粉色至白色,花瓣数60 ~ 75,重瓣,花径8 ~ 9 cm,花量稠密,散发浓郁的没药香。抗黑斑病和霜霉病能力强,中抗白粉病,对红蜘蛛有良好抗性,有较强的环境适应性。适宜在长江以北的地区栽培。