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    2018年, 第45卷, 第7期 上一期    下一期

    研究论文

    • 苹果蛋白磷酸酶基因MdPP2C-Like的克隆及其对ABA的响应分析
    • 张春玲,周李杰,王桂栾,李媛媛,王小非*,郝玉金*
    • 园艺学报. 2018, 45(7): 1225-1236. DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0726
    • 摘要 ( 243 ) HTML ( 570 ) PDF (3069KB) ( 570 )   
    • 以‘嘎拉’苹果(Malus × domestica Borkh.)为试材,克隆了ABA信号转导过程中的响应基因蛋白磷酸酶基因MdPP2C-Like(基因序列号 MDP0000126636)。基因结构分析显示,MdPP2C-Like定位于苹果8号染色体上,含有5个外显子与4个内含子;该基因全长1 035 bp,编码344个氨基酸,预测其蛋白质分子量为37.84 kD,等电点(pI)为5.72。蛋白质结构分析发现,其存在1个蛋白磷酸酶2C(PP2C)保守结构域,并与拟南芥中的A类PP2C保守结构域高度同源。构建的系统进化树表明MdPP2C-Like与At4G32950位于同一进化支,同源性较高。亚细胞定位结果表明,MdPP2C-Like主要定位于细胞核,少数分布在细胞质。定量分析显示,MdPP2C-Like在苹果不同组织中表达量不同,根中表达量较高。对获得的转基因拟南芥株系和苹果愈伤组织进行ABA响应分析,结果表明该基因的过量表达降低了植株和愈伤组织对ABA的敏感性。以上结果表明,克隆得到的MdPP2C-Like在响应ABA信号过程中起着重要作用。

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    • 葡萄PP2C家族基因的鉴定与表达分析
    • 何红红1,路志浩2,马宗桓1,梁国平1,马丽娟1,万 鹏1,毛 娟1,*
    • 园艺学报. 2018, 45(7): 1237-1250. DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0824
    • 摘要 ( 254 ) HTML ( 849 ) PDF (2146KB) ( 849 )   
    • 参考拟南芥(Arabidopsis thaliana)的PP2C基因注册序列,从葡萄(Vitis vinifera)全基因组中鉴定得到PP2C家族基因27个,分为10个亚族A、C ~ I、K、L。编码氨基酸181 ~ 1 084个,理论等电点4.46 ~ 8.98。亚细胞定位分析表明,葡萄PP2C基因家族主要在细胞质、叶绿体和细胞核中表达。二级结构主要以α–螺旋和不规则卷曲为主。葡萄PP2C基因芯片表达谱分析发现,该家族成员在葡萄不同组织中响应不同的逆境胁迫。qRT-PCR分析表明,葡萄试管苗在100和50 mmol ? L-1 ABA、10% NaCl和10% PEG单独处理6 h后VvPP2C02的诱导表达量最高,分别是对照的11倍、8倍、14倍和13倍。
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    • K+/H+逆向转运体基因PpeKEA在桃开花期的表达及对钾肥施用的响应
    • 宋志忠,姜 航,张斌斌,马瑞娟,俞明亮*
    • 园艺学报. 2018, 45(7): 1251-1260. DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0795
    • 摘要 ( 188 ) HTML ( 431 ) PDF (5050KB) ( 431 )   
    • 从‘霞晖8号’桃花中克隆并鉴定了6个K+/H+逆向转运体基因PpeKEA,在转录水平分析其在桃花发育不同时期的表达模式及对钾肥施用的响应,明确关键基因并验证其功能。结果表明,钾肥施用显著增强盛花期桃花的鲜样质量,提高花朵钾素富集水平。PpeKEA1 ~ PpeKEA6在桃花开放不同时期的表达水平存在差异,均在盛花期达到最高,其转录水平对施用钾肥的响应不同;PpeKEA1在整个桃花开放不同时期的表达量较高,钾肥处理显著增强其在花蕾膨胀期和初开期的表达并抑制其在败落期的表达量;表达载体pDR196-shortKEA1能赋予酵母菌感受态细胞AXT3突变体适应高钾环境而正常生长,说明PpeKEA1的C端区域具有调节桃花组织内K+转运和平衡的功能。本研究表明PpeKEA1是一个桃花开放过程中调节K+平衡的K+/H+逆向转运体,并可能在桃树钾素营养的动态平衡中起着重要作用。
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    • 越橘VcLon2蛋白酶在转化烟草衰老中的作用
    • 陈文荣,陈侨月,尤式备,余 颖,李永强,杨 莉,郭卫东*
    • 园艺学报. 2018, 45(7): 1261-1271. DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0760
    • 摘要 ( 163 ) HTML ( 373 ) PDF (1679KB) ( 373 )   
    • 植物衰老往往伴随着过氧化物酶体功能紊乱,Lon2蛋白酶对过氧化物酶体的功能和结构的维持具有重要作用,但目前未见其与衰老相关性的报道。从越橘(Vaccinium ssp.)中克隆了Lon2全长cDNA序列,命名为VcLon2(KX611379),并通过烟草中NbLon2基因沉默(Virus Induced Gene Silence,VIGS)技术处理和转VcLon2基因对该基因功能进行研究。结果表明,NbLon2沉默本氏烟植株矮小,叶片小且黄化严重,而VcLon2超表达本氏烟植株鲜绿且粗壮;NbLon2沉默植株叶绿素含量仅为对照的一半,H2O2含量及膜脂过氧化程度也显著高于对照,VcLon2超表达植株则相反。同时,抗氧化酶CAT基因的转录水平在本氏烟各株系中无显著差异,但NbLon2沉默植株内CAT酶活性仅为对照的62.62%,表明Lon2蛋白酶对过氧化物酶体内蛋白质结构和功能的维持发挥着重要作用。此外,NbLon2沉默植株蛋白羰基化程度显著高于对照,植物衰老标记基因SAG12表达量为对照的15 642.2倍。以上研究均表明,Lon2蛋白酶缺失显著加剧光合色素降解、破坏细胞膜系统、羰基化蛋白大量积累等;VcLon2蛋白酶对植物健康维系及衰老延缓等具有重要作用。
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    • 缺硼和低pH对枳苗根系细胞壁组分及细胞中硼分布的影响
    • 杜晨晴,吴秀文,闫 磊,刘亚林,姜存仓*
    • 园艺学报. 2018, 45(7): 1272-1282. DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2018-0050
    • 摘要 ( 181 ) HTML ( 642 ) PDF (1831KB) ( 642 )   
    • 采用营养液培养的方法,设置pH值为4、5、6,硼浓度为0(缺硼)和10 μmol ? L-1(适宜硼),探究营养液低pH与柑橘砧木枳[Poncirus trifoliate(L)Raf.]幼苗根细胞壁组分及各组分中硼含量的关系。结果表明:①缺硼和低pH值均抑制根系生长;硼适宜时pH 4处理的根系长度比pH 5和pH 6处理减少了26%和29%,但根系干物质量变化不显著;缺硼时pH 4处理的根系干物质量也显著减少。②硼适宜时pH 4处理的地下部硼含量显著增加,且原生质体硼和游离态硼占根硼的比例均降低;缺硼时pH 4处理的原生质体硼占根硼的比例增加,游离态硼占根硼的比例没有显著变化。③缺硼时,pH 4处理细胞壁提取率显著低于pH 6处理。④不论适宜硼或缺硼,pH 4处理均显著降低根系细胞壁中螯合态果胶含量;适宜硼时碱溶性果胶含量pH 4和pH 5处理分别比pH 6减少了26%和18%;缺硼时pH 4处理比pH 5和pH 6处理减少了约20%。⑤硼适宜时根系纤维素含量随pH值降低而降低,pH 4处理比pH 6处理降低了13.8%;缺硼时低pH对根系纤维素含量影响不大。⑥大部分硼都结合在果胶中,且碱溶性果胶中的硼(Alk-B)的比例大于螯合态果胶(Chel-B)中的。以上结果说明,pH值会通过影响根系细胞壁组分及组分中硼含量而影响根系的伸长生长。
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    • 拟南芥耐寒基因AtCOR15a在番茄中异源表达增强其耐寒性
    • 金新开,李小寒,沈 辉,李金华,潘 宇,张兴国*
    • 园艺学报. 2018, 45(7): 1283-1295. DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0872
    • 摘要 ( 187 ) HTML ( 524 ) PDF (2568KB) ( 524 )   
    • 拟南芥耐寒基因AtCOR15a由冷诱导启动子RD29A控制后,重组进双元表达载体,经根癌农杆菌介导,将该基因导入‘Ailsa Craig’番茄。研究发现,筛选出的3个高表达转基因株系的耐寒性比野生型显著增强;外源基因AtCOR15a的表达量在低温处理过程中呈现先增后降的变化趋势,且在处理6 h达到最大值;在冷胁迫下,该基因的表达促进了转基因植株中SlDehydrin-like(SlDEHL)和SlDehydrin Ci7(SlCi7)等内源冷诱导基因的表达,降低了细胞膜透性和丙二醛(MDA)含量,减少了活性氧H2O2和 的积累,增强了超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶等活性氧清除酶的活性,提高了游离脯氨酸含量。因此,AtCOR15a异源表达能够显著增强转基因番茄的耐寒性。
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    • 解淀粉芽胞杆菌防治番茄果实灰霉病及其抑菌物质分析
    • 王亚杰,高 宇,陈晓萌,刘梦灵,张冬冬*
    • 园艺学报. 2018, 45(7): 1296-1304. DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0828
    • 摘要 ( 125 ) HTML ( 461 ) PDF (1125KB) ( 461 )   
    • 通过对峙培养法筛选对灰葡萄孢菌有显著拮抗性的产芽胞细菌,利用番茄果实检测拮抗菌及其发酵上清液对灰霉病的防治效果,采用ESI-MS检测拮抗菌发酵上清液粗提取物中主要抑菌物质并利用PCR检测合成抑菌物质的相关基因,通过菌体菌落形态观察、生理生化试验、16S rDNA及gyrB分析对拮抗细菌进行种属鉴定。结果表明,分离筛选的拮抗菌fqhm-13及其发酵上清液对番茄果实灰霉病防治效果分别达到69.0%和78.1%。fqhm-13发酵上清液粗提取物中主要抑菌物质为脂肽抗生素C14 ~ C16的surfactin A和C15 ~ C17的iturin A。fqhm-13基因组中含有脂肽抗生素合成基因ituC、ituD、fenD和srfAB。fqhm-13菌株为解淀粉芽胞杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。该研究为利用芽胞杆菌及其代谢产物防治番茄果实灰霉病奠定了材料基础。
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    • 基于晚疫病菌效应子识别策略挖掘马铃薯潜在抗病基因资源
    • 王洪洋1,2,田振东1,3,*
    • 园艺学报. 2018, 45(7): 1305-1313. DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0638
    • 摘要 ( 166 ) HTML ( 516 ) PDF (2087KB) ( 516 )   
    • 为探索利用晚疫病菌效应子识别策略快速挖掘具有潜在抗晚疫病基因的马铃薯资源,挑选了晚疫病菌侵染马铃薯时早期上调表达的68个RXLR类效应子基因,将它们分别克隆到PVX病毒植物表达载体pGR106上,采用农杆菌牙签穿刺方法,在55份不同基因型的马铃薯叶片上进行瞬时表达,根据过敏反应(Hypersensitive response,HR)发生与否来推断马铃薯中是否存在潜在抗病基因。结果表明,10个效应子基因,包括无毒基因AVR2家族成员PITG_23008,细胞死亡激发子PexRD2、无毒基因PexRD39(AVRblb2),以及其它未知功能效应子基因Pex147-2、PexRD8、PexRD49、PITG_10232、PITG_11484、PITG_07555和PITG_22724,能够在10份马铃薯材料上诱导HR,预示这些马铃薯材料中具有潜在抗病基因。另外,离体叶片晚疫病菌接种鉴定表明,识别6个晚疫病菌效应子的马铃薯材料IVP196-2比识别3个效应子的马铃薯材料HJT349-3抗病性更强。
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    • ‘槟榔芋’和‘香沙芋’母芋与子芋淀粉形态和理化性质的比较
    • 朱晓威,崔文雪,张二金,王磊磊,余徐润,熊 飞*?
    • 园艺学报. 2018, 45(7): 1314-1326. DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0733
    • 摘要 ( 141 ) HTML ( 362 ) PDF (1999KB) ( 362 )   
    • 以魁芋类的‘槟榔芋’和多子芋类的‘香沙芋’为材料,运用扫描电镜、X–射线衍射和快速黏度分析等技术比较研究了两个芋品种的母芋和子芋中淀粉的理化性质的差异。结果表明:‘槟榔芋’母芋淀粉的平均粒径大于子芋,‘香沙芋’相反。两种芋的母芋表观直链淀粉含量和淀粉颗粒外部有序度均高于其子芋。在加热过程中,两种芋的母芋和子芋淀粉的膨胀势在75 ℃后产生显著变化,在95 ℃时母芋淀粉的膨胀势大于子芋。和子芋淀粉相比,‘槟榔芋’母芋淀粉具有较高的峰值黏度、崩解值和回生值,而‘香沙芋’相反。两种芋的母芋淀粉的最终水解程度均大于其子芋。以上结果表明,两个芋品种的母芋和子芋淀粉的形态、组成和理化性质方面均存在明显差异,这将为芋淀粉在食品和非食品行业中的应用提供参考依据。
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    • 中国水仙R2R3-MYB基因NtMYB5的克隆和功能研究
    • 吴嘉诚,王桂青,Muhammad Anwar,曾黎辉*
    • 园艺学报. 2018, 45(7): 1327-1337. DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0889
    • 摘要 ( 226 ) HTML ( 549 ) PDF (2842KB) ( 549 )   
    • 为研究中国水仙(Narcissus tazetta var. chinensis)中类黄酮代谢途径的调控网络,从其转录组中筛选出1条R2R3-MYB基因并从花瓣cDNA中克隆其编码区全长序列,命名为NtMYB5。NtMYB5开放阅读框为681 bp,编码226个氨基酸。蛋白多重序列比对分析发现NtMYB5含有R2和R3结构域以及1个pdLNLD/ELxiG/S氨基酸基序;系统进化树分析表明,NtMYB5与花青素合成抑制因子亲缘关系最近;通过对NtMYB5在中国水仙中的表达检测发现,其表达量在花器官中较高,且随花开放逐渐上升;在烟草瞬时表达中,NtMYB5显著抑制花青素合成促进因子StMYB的效果;转NtMYB5烟草花瓣颜色变浅,qPCR检测表明NtMYB5抑制类黄酮代谢途径大部分结构基因表达。NtMYB5为中国水仙中花青素合成抑制因子。
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    • 草坪土壤异养硝化菌的分离筛选及硝化产物特征分析
    • 白三女,许天月,刘 英,王晓红,白 龙*
    • 园艺学报. 2018, 45(7): 1338-1346. DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0773
    • 摘要 ( 91 ) HTML ( 365 ) PDF (775KB) ( 365 )   
    • 从早熟禾草坪土壤中分离出两株异养硝化菌,将菌株16S rDNA测序结果在GenBank中进行同源性对比确定菌种,用无机氮源(NH4+-N和NO3--N)在适宜条件下测定两个菌株的硝化能力,分析中间产物、反硝化作用和N2O排放特征。结果表明,分离到的异养硝化菌属于假单胞杆菌属(Pseudomonas sp.),两个菌株的16S rDNA片段长度分别为1 448和1 460 bp,命名为Pseudomonas sp. BJ和Pseudomonas sp. DJ,GenBank登录号分别为MF001078和MF001079;两个菌株对无机氮的氧化能力很强,培养24 h内BJ和DJ菌株对铵态氮的总硝化率分别为96.61%和97.06%,最大硝化速率分别为21.97和18.90 mg ? L-1 ? h-1。但两个菌株的反硝化能力不强,最大反硝化速率分别为0.99和1.00 mg ? L-1 ? h-1;两个菌株的代谢途径是NH4+ → NH2OH → NO2- →NO3-,DJ菌株的最终产物以NO3--N为主,积累量高于BJ菌株(P < 0.05)。BJ菌株的N2O排放量显著高于DJ菌株(P < 0.05)。
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    研究报告

    • 平欧杂种榛钙调蛋白基因ChaCaM的克隆与表达分析
    • 杨 丹1,3,*,李 清1,*,朱利泉3,赵天田1,2,梁丽松1,2,王贵禧1,2,马庆华1,2,**
    • 园艺学报. 2018, 45(7): 1347-1358. DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0267
    • 摘要 ( 166 ) HTML ( 494 ) PDF (3081KB) ( 494 )   
    • 以平欧杂种榛(Corylus heterophylla × C. avellana)品种‘达维’为材料,基于转录组测序数据,利用RACE技术克隆钙调蛋白基因,通过生物信息学进行序列预测分析,并利用实时荧光定量PCR技术分析其在不同组织和自交不亲和授粉后不同时间雌蕊中的表达模式。克隆获得一个钙调蛋白基因序列,命名为ChaCaM(GenBank登录号:KY211037),其开放阅读框为450 bp,编码149个氨基酸,分子量16.8476 kD。生物信息学分析表明,ChaCaM为酸性稳定蛋白,属于疏水性蛋白,无跨膜域和信号肽存在,主要定位于细胞质基质中,存在糖基化和磷酸化位点。序列分析表明,ChaCaM包含两个EFh结构域,与其他物种的CaM高度相似。系统进化树表明,ChaCaM与烟草、可可和萝卜等的CaM亲缘关系极近,聚类在同一分支下。基因表达分析表明,ChaCaM在平欧杂种榛不同组织中的表达具有差异,且在自交不亲和授粉后的雌蕊中具有明显的表达量变化。ChaCaM具有典型的钙调蛋白基因特征,主要定位于细胞质基质中;表现为组成型表达,推测其参与了榛属植物的自交不亲和反应。

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    • 越橘叶片转录组SSR发掘及其多态性研究
    • 方 茜,张园园,杨钰婷,黄苗苗,符巧丽,周慧莎,陈文荣,宗 宇*,郭卫东*
    • 园艺学报. 2018, 45(7): 1359-1370. DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0675
    • 摘要 ( 142 ) HTML ( 489 ) PDF (808KB) ( 489 )   
    • 对高丛越橘品种‘布里吉塔’叶片转录组序列进行了简单重复序列(SSR)位点搜索和分析,发现了22 058个SSR位点,总发生频率为21.32%。SSR重复类型以二核苷酸发生频率最高(77.70%),三核苷酸次之(21.45%)。选用53对SSR引物在8个越橘属植物中进行PCR扩增,筛选出15对条带清晰且能稳定扩增的SSR核心引物。使用核心引物对39份越橘属种质进行分析,有效等位基因数最大值为7.11(VcSSR19),最小值为1.41(VcSSR41),平均值为3.90。香农多样性指数变化范围是0.64 ~ 2.31,平均值为1.55。观察杂合度和期望杂合度的变化范围分别是0.050 ~ 0.900和0.293 ~ 0.870,平均值分别为0.457和0.677。使用5对引物可以完全区分39份种质中的38份。南高丛越橘品种‘莱格西’和‘蓝雨’与蔓越橘品种、越橘属野生种具有更近的亲缘关系,是与野生种进行杂交育种的合适种质。
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    • 基于因子分析和聚类分析的杧果种质矿质元素含量评价
    • 马小卫,马永利,武红霞,周毅刚,苏穆清,王松标*
    • 园艺学报. 2018, 45(7): 1371-1381. DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0794
    • 摘要 ( 115 ) HTML ( 362 ) PDF (2101KB) ( 362 )   
    • 以53个杧果品种的套袋果实为试材,测定其10个矿质元素含量,运用因子分析和聚类分析等统计方法对矿质元素含量特征进行分析。结果表明,不同品种果实中矿质元素含量存在显著差异,10种元素平均含量依次为:K > P > Mg > Ca > Na > Mn > Fe > Zn > Cu > B,变异系数在16.79%(P)~ 52.28%(Mn)之间;各矿质元素含量均服从正态分布;Mg与Mn、Zn、Cu、P、K、B之间,Zn、Cu、K两两之间,P与K之间均呈显著正相关;K、P、Ca、Mn和B是杧果果实的特征矿质元素;53个品种可以分为4类:(1)高K、P、Mg、Zn和Cu 含量的品种11个,(2)高Na和Fe含量的品种18个,(3)低Mg、Zn和K含量的品种8个,(4)低Ca、B和Mn含量的品种16个。
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    • 人心果转录组De novo组装及奇可胶途径相关基因的分析
    • 刘慧敏1,庆 军1,胡晶晶2,杜红岩1,乌云塔娜1,*
    • 园艺学报. 2018, 45(7): 1382-1392. DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0661
    • 摘要 ( 131 ) HTML ( 432 ) PDF (2624KB) ( 432 )   
    • 为了探索人心果(Manilkara zapota L.)的转录组及奇可胶合成相关的基因,使用Illumina测序平台,对人心果果实、树皮和叶片分别进行转录组测序,使用Trinity等软件进行De novo组装和注释以及计算表达量,采用实时荧光定量PCR对转录组数据进行验证。经过组装得到162 455条unigene,总长度达139 792 553 nt,平均长度达861 nt,N50达1 544 nt。通过与NR、NT、Swiss-Prot、KEGG、COG和GO等数据库比对,共计89 628条unigene得到注释。以组装出来的unigene作为参考序列,在人心果转录组中共鉴别出57 362个SSR位点,果实、叶片和树皮表达的基因中分别检测到99 925、65 989和129 109个SNP位点。在人心果转录组中共鉴别出105个与奇可胶合成相关的unigene,参与甲羟戊酸(MVA)途径的基因在果实和树皮中表达量较高,磷酸盐(MEP)途径中的基因则在叶片中的表达量较高,实时荧光定量PCR结果与转录组计算得到的表达量一致。初步推测MVA途径可能是奇可胶合成的主要途径。
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    • 肋柱花开花动态及繁育系统的研究
    • 李旭新1,*,巴根那2,杨恒山1,张淑娟1
    • 园艺学报. 2018, 45(7): 1393-1401. DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2018-0168
    • 摘要 ( 192 ) HTML ( 465 ) PDF (3056KB) ( 465 )   
    • 以肋柱花[Lomatogonium rotatum(L.)Fries ex Nym.]为材料,通过野外定点观察其花器官形态特征、开花动态和传粉昆虫,并采用花粉活力、柱头可授粉性、花粉/胚珠比(P/O)与杂交指数(OCI)估算及人工控制授粉等方法对其繁育系统进行测定。结果表明:(1)肋柱花单花花期6 ~ 7 d,单花开放分为花蕾期、初开期、盛开期、衰落期和凋落期,整个开放过程中柱头始终高于花药,开花后2 ~ 3 d花粉活力和柱头可授性均较强;(2)花粉/胚珠比(P/O)为551.02,杂交指数(OCI)为4,繁育系统以异交为主,部分自交亲和,需要传粉者,以蓟马为主要传粉媒介;去雄后套袋不授粉,果实结籽率为0,说明不存在无融合生殖。
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    综述

    新品种

    • 四倍体早熟鲜食枣新品种‘虹光’
    • 刘 平1,2,王玖瑞2,3,刘志国1,2,王利虎1,2,刘嘉彬4,徐 娟2,石庆华1,刘孟军1,2,*
    • 园艺学报. 2018, 45(7): 1423-1424. DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0857
    • 摘要 ( 167 ) HTML ( 391 ) PDF (1299KB) ( 391 )   
    • ‘虹光’枣是采用田间愈伤途径免嵌合体纯化多倍体诱变技术,由‘月光’枣经秋水仙素诱变获得的同源四倍体新品种,继承了原品种成熟早、早果、丰产、成枝力低、易管理的优点,但叶片变大、浓绿,叶缘皱褶明显,单果质量增加72.6%(平均12.6 g)。在河北赞皇贫瘠山地,果实8月下旬成熟,卵圆形,果肉质地酥脆,汁液多,较甜,鲜食品质优良。适宜在河北省献县、赞皇县、行唐县及生态条件类似区域栽培。

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