以‘冬枣’为研究对象,记录了设施栽培模式下花发育的物候期,追踪了花发育和泌蜜过程,评估了泌蜜量及其糖含量。结果表明:与露地栽培模式相比,设施栽培模式下枣花萌芽期大幅度提前,单花开放时间和盛花期时间均延长,花蜜量更大,花蜜糖含量更高。总体来看,‘冬枣’在设施栽培模式下的物候期、花发育、花蜜含量和成分等表现均优于露地栽培。
日灼是柑橘生产中常见的生理障碍,但其形成机制不清晰。2021年在湖北省当阳市半月镇凤凰山,以温州蜜柑和椪柑果实为试材,通过日灼果皮受伤程度对比、细胞形态学观察以及抗氧化物质含量和基因表达量差异等多角度综合比较二者的日灼差异并分析可能机制。结果表明,温州蜜柑(日灼发生率43.12%)比椪柑(22.52%)更易遭受日灼伤害;日灼对于温州蜜柑果皮细胞紧密度造成严重影响的同时还造成木质素的积累,并积累更多的活性氧。聚甲氧基黄酮途径中的代谢物川皮苷在椪柑日灼伤害过程中显著富集。类黄酮代谢中关键酶基因CrCHS2、CrCHI和CrFNS以及聚甲氧基黄酮合成关键基因CrOMT2在椪柑日灼果皮中均显著上调,并且表达水平显著高于相同日灼等级的温州蜜柑。上述结果表明,温州蜜柑和椪柑果实产生日灼差异的主要原因是椪柑含有更多抗氧化物质,能够更有效地减少活性氧积累,从而减弱日灼造成的伤害。
以新型可视化报告系统RUBY为标记,筛选获得基因递送高效辣椒受体材料3份,并结合促再生因子小肽CaREF1,构建了辣椒高效遗传转化体系。结果表明,线椒‘L27’、朝天椒‘遵辣1号’及珠子椒‘1-51’的基因瞬时表达效率显著高于其他材料;利用搭载RUBY报告系统的发根农杆菌K599进行遗传转化,于不定芽再生分化培养基(MS + 5 mg · L-1 6-BA + 1.2 mg · L-1 IAA + 10 nmol · L-1 CaREF1)及壮芽培养基[MS +(5 ~ 10)mg · L-1 6-BA + 0.5 mg · L-1 IAA + 3 mg · L-1 GA3 + 10 nmol · L-1 CaREF1]培养60 d后,平均再生效率可达84% ± 7%,平均再生芽数约为5.52个,阳性转化率约为5‰。基于该体系建立了辣椒农杆菌介导的可视化遗传转化体系,且有效在多个辣椒种质中实现了CRISPR/Cas9介导的基因编辑,T0代植株编辑效率高达100%。
柑橘通常被认为是典型的非呼吸跃变型果实,脱落酸与果实成熟关系最大,但乙烯、赤霉素、生长素等激素也在柑橘成熟和转色中发挥重要作用。生产上,一些天然激素和人工合成的植物生长调节剂已经被广泛应用于柑橘果实上市时期的调整和果实的采后保鲜等。本文中综述了上述植物激素在柑橘果实成熟中的作用、激素间的互作、以及相关转录因子的调控机制等方面的研究进展,以期为进一步研究提供参考。
为了探究SlWRKY46在低温胁迫响应中的功能,分析了从‘Micro-Tom’番茄叶片中克隆到SlWRKY46的CDS序列,该基因属于WRKY转录因子家族的Ⅱa亚族,编码253个氨基酸。亚细胞定位和酵母自激活结果显示,SlWRKY46定位在细胞核,在酵母系统中不具有转录激活活性。酵母双杂交(Y2H)分析发现,该转录因子可形成同源二聚体。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果表明,SlWRKY46的表达受低温和脱落酸(abscisic acid,ABA)的显著诱导。启动子转基因番茄的GUS活性也受低温和ABA的诱导。番茄过表达SlWRKY46植株的耐低温性提高,低温处理下活性氧积累减少,抗氧化酶活性增加,脯氨酸含量增加,丙二醛含量减少。低温处理下,抗氧化酶和ABA途径相关基因的表达在过表达与野生型植株中存在明显差异。上述结果表明,SlWRKY46正调控番茄的耐低温性,可能是通过抗氧化酶和ABA途径发挥调控作用。
探讨了不同类型启动子的结构特性及其在基因功能研究、代谢工程和基因编辑(CRISPR/ Cas9)中的作用,并总结了启动子研究的内容及方法,以期为深入理解和研究植物启动子的结构特性和调控机制提供帮助。
从柑橘二倍体实生后代中发掘天然三倍体是培育无核新品种的有效手段。对沃柑饱满小种子进行催芽和实生播种,通过形态学初筛,结合流式细胞仪和染色体计数法进行倍性鉴定,共获得98个三倍体株系。利用2对在母本及候选父本间具有多态性的SSR引物对子代三倍体的来源进行分析,在三倍体子代中均仅能检测到与沃柑相同的条带。进一步利用36对S-RNase引物进行遗传分析,结果显示,三倍体子代中均出现了沃柑S基因型S11/SM,其中2个株系还出现了候选父本砂糖橘的S基因型S22,推测这两个株系为沃柑与砂糖橘杂交产生的三倍体子代,且由2n雌配子受精形成,其余株系为沃柑自交产生的同源三倍体。与同时期沃柑二倍体幼苗相比,三倍体幼苗生长缓慢,节间距变短,矮化明显,主根短粗,须根少,叶色浓绿且叶片较厚。同时,异源三倍体植株叶片中多个胁迫响应相关基因(CitCOMT、CitGRAS、CitERF4和CitERF9)的表达均较二倍体和同源三倍体显著上调。
以西北农林科技大学种植的96个牡丹品种为研究对象,采用表型多样性分析、相关性分析、聚类分析和主成分分析等方法对其长势、新生枝长度及花期等表型进行多样性分析与观赏性综合评价。结果表明:15个表型性状的多样性指数范围在0.56 ~ 2.03之间,变异系数11.84% ~ 53.82%,花径的表型多样性指数最高,单株着花数的变异系数最大;植株高度、长势、花径、新生枝粗度和群体花期与其他性状存在极显著相关关系;聚类分析将96个牡丹品种分为三大类群,可分别应用于不同园林类型;主成分分析将表型性状因子简化为5个主成分,累计贡献率达64.69%,新生枝粗度、植株高度、群体花期和单株着花数是牡丹表型变异的主要因素;96份牡丹品种以综合得分排序,前10名的得分范围在0.66 ~ 1.18之间,筛选出‘玉板白’‘岛锦’‘海黄’‘黄冠’‘多花罗汉’等综合性状表现优异的品种。
为了探讨褪黑素(melatonin,MT)对番茄(Solanum lycopersicum L.)叶片衰老的调控机理,以‘金棚1号’番茄以及MT合成关键基因L–色氨酸脱羧酶编码基因SlTDC过量表达和敲除的番茄为试材,以黑暗模拟衰老,研究MT对番茄衰老相关基因Senescence-associated gene 12(SAG12)表达、活性氧(ROS)积累、抗氧化系统的影响。结果表明,随着黑暗处理时间的延长,番茄叶片的SAG12 mRNA表达量、过氧化氢(H2O2)和超氧阴离子积累量显著增加,超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)和抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)活性及其基因表达量和氧化还原物质抗坏血酸(reduced ascorbic acid,AsA)、还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量随着黑暗处理时间的延长亦趋于上升。与清水对照相比,外源MT处理的SAG12 mRNA表达量、H2O2和$\mathrm{O}_{2}^{\bar{·}}$含量显著下降,而SOD、POD和APX活性及其基因表达和氧化还原物质含量显著增加;SlTDC过量表达同样可以显著下调黑暗处理下番茄叶片的SAG12 mRNA表达量及H2O2和$\mathrm{O}_{2}^{\bar{·}}$含量,增强抗氧化能力,而抑制或敲除SlTDC则上调了黑暗下番茄叶片的衰老基因表达和活性氧(ROS)的积累,加速叶片衰老;田间应用研究发现,外源MT亦可以显著下调日光温室番茄衰老叶片(叶龄 > 35 d)衰老基因表达和ROS的积累,延缓叶龄增大导致的叶片衰老。综上说明,MT可通过下调衰老基因表达和上调抗氧化能力,加速ROS的清除,延缓黑暗或依赖于叶龄的番茄叶片衰老。
对普通菜豆Trihelix基因家族进行了生物信息分析并利用转录组数据(RNA-seq)和荧光定量PCR(qRT-PCR)对其在逆境胁迫下的表达进行了分析。结果表明,普通菜豆全基因组中鉴定到40个PvTrihelixes,不均匀地分布在11条染色体上。系统进化分析将其分为5个亚族(GT-1、GT-2、GTγ、SIP1和SH4),亚族内成员的基因结构和保守基序基本相似。共线性分析发现,PvTrihelixes间存在5个串联重复和9个片段重复。启动子分析发现,PvTrihelix含有生长发育、光、激素和胁迫响应顺式作用元件。组织表达分析发现,PvTrihelixes在花中的表达水平较高的基因均属于GT-2亚家族和SIP1亚家族。qRT-PCR结果显示,PvTrihelix6/7/10/11在干旱胁迫(6% PEG)、PvTrihelix1/21/25/26/31/35在低温胁迫(4 ℃)和PvTrihelix21/23/25/27/28/40在盐胁迫(100 mmol · L-1 NaCl)下显著上调表达。
为探究中国南方湿热地区本土牡丹(Paeonia suffruticosa)品种高温胁迫阶段的分子调控机制,以江南牡丹品种‘呼红’2 ~ 3年生植株为试材,采集20 ℃常温对照与40 ℃高温处理0、2、6、12和24 h的成熟叶片,采用生理指标和转录组分析方法探究高温胁迫下不同处理时间基因表达的差异。试验结果表明,随着高温胁迫时间的延长,叶片失水,生物膜受损,相对电导率和脯氨酸含量显著增加,明确了游离脯氨酸、相对电导率与可溶性蛋白为衡量牡丹高温胁迫响应中生理机制变化的重要指标。转录组测序总计产生492 693个unigene和840 509个转录本,36 174条差异表达基因在GO、KEGG等5个数据库得到注释。GO富集分析表明,高温处理对比组中热的反应途径、还原型戊糖磷酸循环途径等是主要的富集途径。KEGG富集分析表明,参与信号传导、光合作用、新陈代谢等相关的差异表达基因在响应高温胁迫中起主要作用。通过转录组分析,挖掘到多个参与耐热胁迫响应的转录因子和重要基因,包括热激转录因子PsHSFA2b、PsHSFA3、PsHSFB2b/2a、PsHSFB4、PsHSFC1和NAC、MYB、bHLH等家族基因。对选取的11个基因通过qRT-PCR检测在高温胁迫下的表达,其结果与RNA-seq结果相似。
为探究黄腐酸钾(fulvic acid potassium,FA-K)对葡萄叶片光合特性及果实品质的影响,以酿酒葡萄‘蛇龙珠’为试验材料,于开花期、坐果期、膨大期和转色期在叶面喷施不同浓度(30、60、90和120 mg · L-1)的FA-K,以喷施清水为对照,测定叶片光合色素含量、光合参数、叶绿素荧光参数及果实品质等指标。结果表明:FA-K处理显著提高了‘蛇龙珠’各生育期叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和胡萝卜素含量,增强了Pn、Tr、Gs、Fv/Fm、Y(Ⅱ)、qP、qN及ETR,降低了Ci和Y(NPQ),其中90 mg · L-1 FA-K处理效果最为显著。同时,FA-K对提高果实品质也有一定作用,特别是90 mg · L-1处理显著促进了果实可溶性总糖、可溶性固形物、单宁、总酚、类黄酮和花色苷的积累,与对照相比分别提高了25.96%、13.81%、27.73%、63.89%、9.48%和78.57%,而可滴定酸相对含量仅为0.54%,较对照减少了26.03%。主成分分析结果显示,不同浓度FA-K对‘蛇龙珠’葡萄光合特性及果实品质的影响为:90 mg · L-1处理 > 60 mg · L-1处理 > 120 mg · L-1处理 > 30 mg · L-1处理 > 对照。综上,FA-K处理能够明显增强葡萄叶片的光合作用及改善果实品质,且90 mg · L-1 的效果最为显著。
为了研究GH3.17在草莓中对盐胁迫的响应,克隆了FaGH3.17,分析其进化关系、编码蛋白的理化性质等,进行烟草亚细胞定位以及拟南芥异源过表达,验证其在盐胁迫中的功能。结果表明,FaGH3.17为酸性且不稳定的疏水性非分泌性蛋白,主要定位在细胞核和细胞膜。FaGH3.17与蕨麻的亲缘关系最近。盐胁迫下,异源过表达FaGH3.17拟南芥株系的电导率、MDA含量、H2O2含量均高于野生型,分别升高了15.43%、42.97%、18.86%,而Pro含量、POD、SOD及CAT活性均显著低于野生型,分别降低了13.28%、15.42%、14.22%、19.87%,并且盐响应相关基因的相对表达量均显著降低,表明异源过表达FaGH3.17显著降低了拟南芥的抗氧化酶活性和渗透调节物质含量,预示着GH3.17可能会减弱植株的耐盐性。
系统总结和介绍了中国大白菜育种70 年取得的重要成就和研究进展,重点阐述了中国大白菜育种的4个主要历程、资源创新与利用、育种技术的创新与突破、新品种的创新与推广。同时,分析了育种和种业发展中存在的问题,如优异种质的挖掘利用及精准评价不够系统和深入、高效的生物育种技术尚未得到规模化应用、品种同质化严重、部分茬口类型品种对国外依存度较高、种企研发创新能力需进一步加强和提升、制种基地布局虽初步形成、生产种子质量稳步提升但种子加工和处理技术仍有待进一步提高等。最后,提出了未来大白菜种业在高效育种技术、育种目标以及种子生产与质量提升等方面的发展方向。
为探究葡萄VvARF18在果实发育中的分子机制,以‘红地球’葡萄(Vitis vinifera‘Red Globe’)为材料,克隆了VvARF18基因,对其进行生物信息分析;将该基因在番茄中异源过表达以验证其对果实发育的影响。VvARF18基因CDS长度为2 109 bp2 109 bp,编码703个氨基酸,pI为6.50。系统进化分析表明,VvARF18与河岸葡萄(Vitis riparis)VrARF18蛋白的亲缘关系最近;在番茄中异源过表达,T3代转基因番茄果实纵横径显著高于野生型,其体积与单果质量明显增加,表明VvARF18对果实膨大具有正调控的作用;转录激活试验发现VvARF18没有毒性但具有自激活活性,筛选与其保守功能结构域B3-Auxin存在互作的蛋白,发现其与信号复合体VvCOP9存在潜在互作关系。
为明确黄龙病菌(“Candidatus Liberibacter asiaticus”,CLas)、柑橘黄化脉明病毒(citrus yellow vein clearing virus,CYVCV)、柑橘碎叶病毒(citrus tatter leaf virus,CTLV)、柑橘裂皮类病毒(citrus exocortis viroid,CEVd)和柑橘衰退病病毒(citrus tristeza virus,CTV)所引起的柑橘病害在云南省的发生和分布情况,广泛收集了该省柑橘14个主产州、市38个县的577份柑橘叶片样品,采用巢式PCR和RT-PCR对以上5种病原进行检测,并通过遗传进化分析构建系统发育树。结果表明,CLas、CYVCV、CTLV、CEVd、CTV检出率分别为36.0%、33.6%、15.1%、13.0%、82.0%,其中CLas和CTV在14个供检州、市中均被检测到。从种类上看,CYVCV、CLas和CTV的检出率均为甜橙 > 宽皮柑橘 > 柠檬,其中CTV在柠檬中的检出率(40.0%)明显低于宽皮柑橘(87.4%)和甜橙(92.2%),而CTLV和CEVd在甜橙中的检出率最低,分别为5.9%和4.0%;从海拔上看,CLas的发生与海拔呈现出一定的负相关。此外,不同病害之间存在一定的相关性,CYVCV与CTV、CTLV与CEVd经常存在复合感染的情况,而CLas与CEVd同时侵染的概率较低。通过遗传进化分析发现,云南柑橘病害病原的异地引入和内部传播均为病原扩散的重要途径。
为筛选梨矮生相关基因并分析其功能,以12个株型不同的梨品种(系)为试材,于新梢生长期测定其新梢长度和节间长度;利用转录组测序技术在‘早酥’(普通型)、‘锦香’(半矮生型)和‘中矮1号’(矮生型)梨不同时期生长点、叶片和韧皮部中筛选差异表达基因,并结合在12个品种(系)新梢韧皮部中的表达验证,筛选与矮生性状相关的候选基因,将候选基因PcGA2ox2转化烟草分析其功能。结果表明,‘早酥’‘锦香’和‘中矮1号’的新梢长度在新梢生长初期差异较小,在生长中后期矮生品种短于普通品种;6个普通型品种生长中后期的新梢长度和节间长度均显著长于6个矮生或半矮生型品种(系);‘早酥’‘锦香’和‘中矮1号’不同时期不同组织不同差异分组两两样品间的差异表达基因数量在1 882 ~ 5 729之间,其中,在叶片和韧皮部中的表达量均随枝条长度缩短而升高或降低的差异表达基因有51个;选择在3个品种新梢韧皮部中差异表达的9个基因利用RT-qPCR在12个品种(系)中进行验证,有4个基因表现出在矮生型品种(系)中的表达显著高于或低于普通型品种(系)的趋势,确定为矮生性状相关候选基因;其中1个矮生候选基因为GA2ox家族基因。进一步在‘中矮1号’基因组中鉴定出了15个GA2ox家族成员,分析发现PcGA2ox2在矮生型品种新梢韧皮部中的表达显著高于普通型品种。将PcGA2ox2在烟草中过表达,转化植株较对照明显变小。综上,认为PcGA2ox2在‘中矮1号’的矮生中起重要作用。
探究‘王林’苹果早期水心病发生过程中的细胞膜完整性以及细胞内各糖组分含量和分布,活性氧代谢及渗透调节物质含量的变化,分析山梨醇转运代谢基因MdSDH和MdSOT的表达量变化。结果表明,随着果实生长及环境温度升高,早期水心发生率上升,早期水心发生可能与高温相关。水心发生后,液泡、细胞质、细胞间隙的山梨醇含量高于果糖和葡萄糖含量,液泡膜透性与各细胞器中山梨醇含量显著相关,山梨醇含量始终较高,果糖含量下降显著,液泡膜和细胞膜对不同糖分的透性不同,超氧阴离子和过氧化氢含量较正常组织显著升高(高4.65%和20.83%),POD、SOD和CAT等抗氧化酶活性显著降低,MDA含量和相对电导率显著升高,膜质过氧化水平严重,但液泡膜和细胞膜仍保持一定透性;MdSOT4表达极显著上升,推测其可能对水心组织中的山梨醇转运以及代谢起重要的调节作用。10月气温降低,早期水心症状减轻,进一步说明高温与水心发生相关。
‘黑金’是由‘华优’自然授粉后实生选育出的优质早熟黄肉中华系猕猴桃新品种。果实近卵圆形,果皮褐色或微黑色,平均单果质量104.83 g。果肉金黄色,果心黄白色,肉质细嫩多汁,风味浓郁。果实软熟时,可溶性固形物20.4%,总糖13.1%,总酸0.63%,维生素C含量1 160 mg · kg-1。在陕西关中地区9月中旬果实成熟。盛产期产量27.70 t · hm-2。