苹果赤霉素氧化酶基因GA2ox、GA3ox和GA20ox家族全基因组鉴定及表达分析

通过生物信息学方法对苹果赤霉素氧化酶基因GA2ox、GA3ox和GA20ox的结构、化学性质、染色体分布、进化关系、启动子顺式作用元件和组织特异性表达进行分析,并通过实时荧光定量PCR对苹果花芽诱导过程中的表达水平进行测定。从苹果基因组里鉴定出41个赤霉素氧化酶基因,其中GA2ox类20个,GA3ox类14个,GA20ox类7个,除4号染色体外,其他染色体均有分布;其蛋白质分子量在13.15 ~ 60.17 kD之间,等电点预测值在5.50 ~ 9.81之间;通过聚类分析将这41个赤霉素氧化酶基因分为5个亚家族;基因结构和保守结构域分析发现这41个赤霉素氧化酶基因的外显子数1 ~ 5不等,且保守基序Motif 1、5、6、7、10为大部分基因所共有;根据苹果表达量数据库组织特异性分析发现这3类基因在不同品种、不同组织部位的表达量不同,其中在花和果实中表达量相对较高。通过‘长富2号’花芽诱导过程的转录组数据,挑选出8个基因（MdGA2ox4、MdGA2ox6、MdGA2ox9、MdGA2ox12、MdGA3ox5、MdGA3ox12、MdGA20ox1和MdGA20ox5）进行实时荧光定量PCR分析,结果发现,GA₃处理后,花后不同时期GA20ox类氧化酶基因表达量均下调,GA2ox类氧化酶基因表达量均上调,GA3ox类氧化酶基因表达量则出现相对波动的现象。     

中国野生毛葡萄芪合酶基因抗白粉病功能分析

中国野生毛葡萄（Vitis quinquangularis）‘丹凤–2’白藜芦醇含量高，并抗白粉病。以此为材料，利用同源序列克隆技术获得两个芪合酶基因 VqSTS12 和 VqSTS25。以欧洲葡萄‘无核白’分生愈伤组织为受体材料，通过农杆菌介导法进行遗传转化，分别获得 7 个 VqSTS12 和 5 个 VqSTS25‘无核白’葡萄转基因植株。实时定量 PCR 分析发现，与野生型植株相比，转基因植株中芪合酶基因 STS 与下游白藜芦醇糖基转移酶基因 RSGT 表达量升高，与 STS 有底物竞争关系的查尔酮合酶基因 CHS 表达量降低。STS 的表达产物中主要的芪类物质反式云杉新苷含量增加。选择芪类物质含量高的转基因植株接种白粉菌发现，转基因植株对白粉菌的敏感性降低，发病较晚，病情较轻，在转基因植株上部分孢子萌发受抑制，菌丝发育迟缓。转基因植株中 VqSTS12 和 VqSTS25 受白粉菌诱导表达：在接菌后 1 ~ 3 d 内表达量显著升高，随后略有下降，在 6 ~ 7 d 表达量再次上升。同时高效液相色谱（HPLC）检测到 STS 的表达产物白藜芦醇、云杉新苷、葡萄素与紫檀芪含量增加。研究结果表明‘丹凤–2’毛葡萄拥有的 VqSTS12 和VqSTS25 及其表达的芪类物质具有抑制白粉菌的作用。     

芜菁二氢黄酮醇4–还原酶基因的克隆与功能鉴定

二氢黄酮醇4–还原酶（dihydroflavonol 4-reductase,DFR）是花青素生物合成晚期阶段的关键酶,属于NAD/NADP依赖型还原酶家族,催化从二氢黄酮醇转变成无色花色素苷的反应。利用UV-A处理‘津田’芜菁（‘Tsuda’turnip）和‘赤丸’芜菁（‘Yurugi Akamaru’turnip）块根24 h后提取总RNA,通过RT-PCR方法分别克隆了‘津田’芜菁BrDFR1和‘赤丸’芜菁BrDFR2基因。BrDFR1和BrDFR2的开放读码框分别为1 158 bp和999 bp,分别编码385和332个氨基酸。氨基酸序列分析显示,BrDFR1和BrDFR2与大白菜DFR具有高度同源性,从第8到第302位氨基酸的肽段具有FR_SDR_e结构域。BrDFR1和BrDFR2基因组全长序列均含有5个位置与序列完全相同的内含子。Southern杂交结果显示,‘津田’芜菁BrDFR1和‘赤丸’芜菁BrDFR2基因均为单一拷贝。UV-A可以诱导BrDFR1基因表达,对BrDFR2基因表达的诱导效果不明显。BrDFR1和BrDFR2基因在大肠杆菌细胞中可以表达并纯化出分子量约为42.8 kD的BrDFR1蛋白和37.5 kD的BrDFR2蛋白。过量表达BrDFR1和BrDFR2基因的烟草花色加深。芜菁DFR基因的RNAi载体遗传转化烟草后,转基因植株的花色变浅。这些工作将为阐明依光型和非依光型花青素生物合成机理奠定研究基础。     

苹果MdGA20ox1 基因的克隆、亚细胞定位及表达分析

 以苹果砧木SH40[（Malus × domestica）× M. honanensis]为试材,采用RT-PCR 结合RACE 技术从SH40 茎尖中克隆得到一个赤霉素合成关键酶基因（GA20–氧化酶基因）,命名为MdGA20ox1, 其cDNA 全长1 579 bp,编码392 个氨基酸。该基因在GenBank 登录号为KC493633。氨基酸序列同源性 分析表明：MdGA20ox1 与玉米、拟南芥、梨等植物GA20ox 具有55.9% ~ 96.7%的相似性。洋葱表皮细 胞瞬时表达显示,MdGA20ox1 蛋白定位于细胞核与细胞质膜。植株生长量测定和相对定量表达结果表明, MdGA20ox1 基因在砧木SH28、SH40 和M26 自根苗的表达呈先下降再上升然后下降的趋势,这与其生长 动态基本一致。嘎啦/SH28 的植株生长量和MdGA20ox1 表达量最高,嘎啦/M26 次之,嘎啦/SH40 最低, 初步表明该基因的表达有与苹果植株矮化程度呈负相关的趋势。MdGA20ox1 在嘎啦/SH40 和嘎啦/SH28 不同组织中的表达模式一致,且半矮化类型砧木SH28 嫁接‘嘎啦’,其茎尖、幼叶、成熟叶和枝皮中的 表达量均高于矮化类型SH40 嫁接‘嘎啦’。     

葡萄果实采后衰老及其相关基因表达的分析

对8 个葡萄品种果实采后衰老情况以及相关基因的表达进行了分析,发现欧美杂交种葡萄‘藤稔’、‘夕阳红’和‘信侬乐’VvNCED1、VvACO1、VvPG 基因表达水平高,葡萄果实耐压力、耐拉力下降明显,落粒数增加,其耐贮性较低;欧亚杂交种葡萄‘红地球’、‘黄意大利’和‘美人指’VvPOD2、VvMnSOD 基因表达水平高,果实的耐压力、耐拉力相对下降较慢,落粒数较低,其耐贮性也较高。表明葡萄贮藏过程中衰老相关基因的表达量能够反映出葡萄的耐贮性好坏。     

早熟无核葡萄新品种‘岳红无核’

‘岳红无核’是从‘晚红’ב无核白鸡心’杂交后代中选出的早熟无核葡萄新品种。果穗圆锥形,平均单穗质量523 g,果粒椭圆形,果皮紫红色,单粒质量5.0 g,可溶性固形物含量16.3%,可滴定酸含量0.49%,味甜,品质好,无种子或偶有残核。在辽宁熊岳地区露地栽培,8月上中旬浆果充分成熟,早果性及丰产性强,抗病性中等。     

野生毛葡萄水通道蛋白基因VhPIPs的克隆与组织特异性表达研究

从野生毛葡萄组织中克隆了9个质膜水通道蛋白基因（VhPIP）的cDNA全长序列,并研究了其生物信息学特征及组织特异性表达。氨基酸序列分析表明,9个VhPIP分为PIP1和PIP2两类;均含有MIP蛋白家族保守的信号序列SGGHINPAVT和两个NPA（Asn-Pro-Ala）单元,均为稳定性蛋白、疏水性蛋白,且每个VhPIP均含有6个跨膜区。实时荧光定量RT-PCR分析表明,这9个VhPIP在抗旱的毛葡萄‘花溪–9’根、茎、叶中均有表达,其中VhPIP1;1、VhPIP1;2、VhPIP1;4、VhPIP2;1、VhPIP2;2和VhPIP2;4在其根中的表达量最多,可能与根部水分运输的调节密切相关;VhPIP1;5和VhPIP2;3在其叶中的表达量最多,可能主要参与叶片的水分运输,与叶片的蒸腾作用密切相关;VhPIP1;3在根、茎和叶中的表达量无显著性差异;相对于其他基因的表达,VhPIP1;1和VhPIP2;4在根中表达量最高,这两个基因可能在水分运输过程中起较大作用。     

芋淀粉合成酶AGPase基因的克隆及表达分析

通过对‘靖江香沙芋’转录组数据进行功能注释,克隆获得‘靖江香沙芋’淀粉合成酶AGPase的基因,序列全长为1 596 bp,命名为CeApS1（NCBI：Colocasia KU288757,未公布）。该基因编码532个氨基酸,蛋白含有1个NTP_transf_3结构域（Gly¹⁰⁴ ~ Pro³⁰⁶）和1个PbH1结构域（Gly⁴⁷³ ~ Ser⁵¹⁵）,编码产生AGPase小亚基,等电点和分子量分别为6.73和57.6 kD。ApS1在单子叶和双子叶植物中广泛存在,CeApS1与紫萍（AIZ00992.1）中相应蛋白的亲缘关系最近,相似性为83.4%,与草莓（AAS00541.1）、苜蓿（XP_003617925.1）、水稻（AAK27313.1）和小麦（CAA46879.1）等植物中相应蛋白的亲缘关系较远。CeApS1在‘靖江香沙芋’的母芋和子孙芋中表达量较高,在叶片、叶柄和根中低表达。芋球茎中的CeApS1表达水平与球茎发育密切相关,在播种160 d后达到最大值。该基因的表达模式与球茎淀粉含量的积累显著正相关。     

梨Ty1-copia类反转录转座子GAG开放阅读框预测和光响应下的表达分析

基于生物信息学方法,对‘砀山酥梨’基因组中Ty1-copia类型的GAG开放阅读框进行预测,共获得315条GAG序列。通过系统聚类,梨基因组中GAG序列可分为7个支系,第一和第三支系成员较多且保守性高。序列比对结果显示,不同支系GAG序列具有较高的异质性。在‘美人酥’梨的套袋和摘袋后的果皮中发现了34个gag成员,其中有6个（Ppgag16、Ppgag19、Ppgag23、Ppgag27、Ppgag29和Ppgag30）为高丰度表达成员。遮光条件下,‘美人酥’果皮中有部分gag成员发生表达,说明copia类反转座子不仅仅受光照影响发生表达。在摘袋后,‘美人酥’果皮中有2个成员（Ppgag5和Ppgag23）发生明显上调表达,说明梨中部分反转录转座子的转录受到光照的调控。     

核桃Y2SK2型脱水素基因JrDHN的克隆、表达和单核苷酸多态性分析

采用RT-PCR和RACE技术从‘香玲’核桃（Juglans regia L.‘Xiangling’）叶片中克隆了1个脱水素基因JrDHN（GenBank 登录号KC503061.1）,其全长1 056 bp,具有528 bp的开放阅读框,编码175个氨基酸组成的多肽,具有LEA家族成员的特征多肽序列,属于典型的Y₂SK₂型脱水素。以核桃18S基因为内参,对‘香玲’核桃JrDHN在4 ℃胁迫下的表达模式进行了初步的研究,结果表明低温诱导下叶片中JrDHN的表达增加,4 ℃处理4 h后达到最大值;自然越冬条件下,花芽中JrDHN表达量呈先上升后下降的趋势,在12月份表达量最高,推测JrDHN在核桃对低温胁迫响应中发挥重要功能。‘香玲’JrDHN在雌花中表达量高,其次是叶片和树皮,在花芽中最低。单核苷酸多态性分析JrDHN序列中有30个SNPs位点和11个Indels;单倍型分析显示12份核桃材料可分为10个单倍型,单倍型多样性为0.9697。     

用于无核葡萄选育的胚挽救技术研究

通过4a的连续试验,观察了无核葡萄果粒及胚珠发育变化,对胚挽救的多个影响因素包括品种、接种时间、培养基和培养方式进行了研究。结果表明,红脸无核、底来特、黎明无核作母本的胚珠萌发率较高;各品种适宜的接种时间为无核白花后26d,红脸无核花后35d,爱莫无核×火焰无核花后48d,底来特×红宝石无核花后56d;用Nitsch作基本培养基优于B5;添加BA0.2mg/L获得的胚珠萌发率最高;常温黑暗、固体培养有利于胚珠的发育。已定植结果的无核葡萄杂交胚挽救后代的无核比率平均为58.6%。将胚挽救技术用于无核葡萄育种是十分有效的。     

接种时期和培养基对无核葡萄胚挽救的影响

以4个组合康能无核×金星无核、雷明无核×金星无核、金星无核自交、雷蒙无核自交为试材, 采用L25 (55 ) 正交设计, 研究了接种时间和培养基种类对无核葡萄胚挽救的影响。结果表明, 影响无核葡萄胚挽救最重要的因素是接种时期, 其他因素影响程度因组合而不同, 最佳接种时期在花后45～60 d,最高出苗率13.64%～75.23%。对胚珠进行一定处理有助于促进胚珠的萌发出苗, 其中横切处理与低温处理可以显著提高胚珠萌发出苗率。     

无核葡萄品种资源性状的聚类分析

对国家果树种质郑州葡萄圃内的37个无核葡萄品种的16个描述性状和11个测量性状进行了调查,借助SPSS10.0统计软件对结果聚类分析,根据其性状相近程度,将供试的无核葡萄品种划分为3个品种群和5个亚群。同一品种群或亚群内的品种在形态特征上较为相似,遗传背景较为近似,利用不同品种群间的品种进行杂交有望提高无核葡萄育种效率。聚类分析结果可为无核葡萄育种中无核品种×无核品种杂交组合的亲本选择提供参考依据。     

Effects of exogenous application of plant growth regulators on the development of ovule and subsequent embryo rescue of stenospermic grape (Vitis vinifera L.)

Seedless grapevine cultivars (Vitis vinifera L.) are widely grown in Europe, America and Asia. Abortion of zygotic embryos in seedless grapes largely limits the efficiency of breeding of seedless cultivars through genetic crossing. The present study was designed to investigate effects of exogenously applied plant growth regulators (PGRs) to the grapevines in field condition on ovule and subsequent embryo rescue of seedless grapes of small seed traces. First experiment was performed by measuring ovules weight, proportion of each category ovules in maturity and embryo development in vitro of seedless grape cv. Centennial Seedless, Thompson Seedless and Crimson Seedless sprayed by chlormequat (CCC), benzyladenine (BA), ethephon (CEPA) and putrescine (Put). The effects of different application concentration and date of CCC were further evaluated in Centennial Seedless in later experiment. The results showed that exogenous application of all PGRs did not affect the total number of ovules per berries in maturity. CCC increased the ovules weight and proportion of ovules >4 mm in length of three varieties in maturity. The effects of two application times of PGRs on weight of berries and ovules and proportion of each category ovules in maturity were not significantly different. In the proceeding of embryo rescue, CCC at 100 and 1000 mg l⁻¹, BA at 100 mg l⁻¹ and Put at 20 mg l⁻¹ increased the percentage of developed embryos of Centennial Seedless and Thompson Seedless. The results showed that the size of ovules excised for embryo rescue significantly affected embryo formation and plant regeneration. The percentage of embryos formation in ovules >4 mm in length was significantly more than in ovules 2–4 mm in length, no embryo was found in ovules <2 mm in length. Exogenous application of CCC at 100–500 mg l⁻¹ significantly increased percentage of ovules >2 mm in length by 80.0–82.7% in Centennial Seedless, therefore improving embryo formation. The statistical correlation was found between the proportion of ovules >2 mm and embryo formation (r = 0.92) in Centennial Seedless. Among the different spraying time in Centennial Seedless, CCC applied 14 days before bloom produced significantly more ovules >2 mm in length and embryos formation.     

无核白葡萄脱水素等位基因的克隆及序列分析

以欧洲葡萄无核白品种(Vitis vinifera cv.Thompson Seedless)为研究材料,根据霞多丽品种脱水素基因序列设计引物并PCR扩增。PCR产物用地高辛标记并Southern杂交分析,发现无核白基因组含有2个不同的脱水素基因。设计并采用一种基于对琼脂糖凝胶梯状切割回收的方法克隆这2个不同脱水素基因的DNA片段,分别命名为DHN1-L和DHN1-S。进一步用反向PCR法获得这2个脱水素基因DNA片段的侧翼序列,获得基因DNA全长序列(NCBI登录号分别为EF371882和EF371881)。与已公布葡萄基因组序列比对,这2个基因位于第4号染色体相同位置,为等位基因,说明无核白品种脱水素基因为杂合体。2个脱水素基因所翻译蛋白在疏水性及三级结构方面有差异。无核白葡萄脱水素基因等位基因DNA序列的获得为进一步分析等位基因变异对植物抗逆性的影响提供了依据。     

高效液相色谱法测定无核白葡萄赤霉素残留

为建立高效液相色谱法测定无核白葡萄果实中赤霉素含量（残留）的方法,样品采用冷甲醇萃取,超声波提取,离心后上清液经0.45 um 滤膜过滤,滤液用 HPLC 紫外检测器测定。色谱条件为以 A（0.05%磷酸水溶液）/B（乙腈）（A / B：80%/20%）为流动相,ZORBAX Extend C18柱,柱温为30℃,紫外检测器波长210 nm。结果表明：该法线性良好,相关系数r＞0.999,精密度在0.86%～3.43%范围之内,平均回收率89.83%。本方法快速、可靠、灵敏,可为测定无核白葡萄果实中赤霉素含量提供参考。     

宁夏贺兰山东麓不同葡萄品种对霜霉病的抗性鉴定

为了给葡萄抗性品种的选育和葡萄霜霉病的防治提供科学依据,对16个不同酿酒葡萄品种和19个鲜食葡萄品种的抗病性进行了抗性测定。结果表明,室内回接与田间调查结果一致,16个酿酒葡萄品种可划分为4类;19个鲜食葡萄品种可划分为4类;从发病时间来看,抗性与发病时间存在一定相关性,抗性越强发病越晚。随即将测定结果采用DPS软件进行聚类分析,在酿酒葡萄抗性反应谱系图上,第1类为抗性稍强品种,为白比诺、灰比诺和赛美蓉;第2类为抗性中等品种,由白长相思和神索等8个品种组成;第3类是稍感病品种,包括赤霞珠等4个品种;第4类是感病品种,只有品丽珠1个。在鲜食葡萄谱系图上,第1类为六月紫等7个抗性稍强品种;第2类是新华1号和巨峰;第3类是稍感品种,由奥古斯特等6个品种组成;第4类为力扎马特等4个感病品种。     

中国野生毛葡萄芪合酶基因VqSTS11和VqSTS23调控抗白粉病的研究

利用同源克隆法得到抗白粉病的中国野生毛葡萄‘丹凤–2’芪合酶基因VqSTS11和VqSTS23的开放阅读框,并构建过表达载体;通过器官发生途径诱导不抗白粉病的欧洲葡萄‘无核白’分生愈伤组织并采用农杆菌介导法对其进行转化;经过PCR检测和Western blot鉴定,获得了5株VqSTS11超量表达植株和3株VqSTS23超量表达植株;人工接种白粉菌发现,转基因植株中白粉菌菌丝生长速度慢,孢子萌发受到一定的抑制,并且转基因植株中芪合酶基因相对表达量升高,抗病相关基因表达上调,芪类物质含量积累增多。本研究结果进一步证明中国野生毛葡萄‘丹凤–2’芪合酶基因VqSTS11和VqSTS23对白粉菌具有抗性,‘丹凤–2’可以为改良欧洲葡萄品种抗病性提供抗病基因,作为抗病育种的资源。     

葡萄LIM家族基因特征及表达模式分析

为了明确LIM家族基因在葡萄非生物胁迫下的表达特性,在生物信息分析的基础上,以‘黑比诺’葡萄（Vitis vinifera‘Pinot Noir’）试管苗为试验材料,利用qRT-PCR技术检测了不同逆境处理对葡萄LIM家族基因成员表达的影响。结果显示,葡萄LIM基因家族有14个成员,可分为4个亚族,各亚族编码蛋白氨基酸数量差异较大,但亚族内差异较小;分析葡萄基因和拟南芥基因间的选择压发现,二者存在钝化选择关系;多序列比对发现,该家族基因成员含有1或2个锌指结构的保守结构域;保守基序分析结果表明,所有基因均包含motif2;基因结构显示VvLIM含有4 ~ 15个外显子;14个基因中有11个编码蛋白存在互作关系。该家族基因存在大量的光诱导元件和水杨酸等逆境胁迫相关元件。基因芯片表达数据表明,高表达的基因主要存在生长旺盛的组织中。qRT-PCR分析发现,VvLIM1在100 mmol ? L-1 NaCl、10% PEG和50 mg ? L-1 SA胁迫下表达量与对照相比显著上调,且随处理时间的延长表达量显著增加。