外源Fe2+对梨黄化叶光合能力及糖合成代谢的影响

【目的】探讨外源FeSO₄对梨黄化叶叶绿素含量、光合特性及其糖代谢的影响。【方法】以砀山酥梨正常和黄化植株为试材,对生长期黄化植株喷施0.2%FeSO₄溶液,测定叶片总叶绿素(Chl)、山梨醇、果糖、葡萄糖及蔗糖含量;分析了光合、糖代谢相关基因的表达。【结果】FeSO₄处理诱导了黄化叶内Chl合成,增强了其叶片净光合速率P_n、蒸腾速率T_r和叶绿素荧光参数F_m、F_v/F_m,促进了叶内果糖、山梨醇和葡萄糖积累。FeSO₄处理后3、6、9、12 d,光合基因PSI subunit II、PSII psbD、Rubisco activase V和Chl a–b P4表达量均显著升高,山梨醇代谢相关基因S6PDH1、SDH2/3和其转运基因SOT8/14/15/26/30表达量则均在处理后6 d和9 d显著增加。而蔗糖合成基因SPS1/3和转运基因SUT1/2/3、TMT2表达量均在处理后3、6、9 d显著减少,而显著下降的SUS1/3/7/12则可能催化了蔗糖的降解。【结论】外源FeSO₄促进了黄化叶内Chl合成,调控了光合基因的表达,并显著增强了其光合作用,同时调控糖代谢相关基因,加速其合成、分解与转运,显著增加了叶内果糖和葡萄糖含量。     

梨蔗糖合成相关酶SUS和SPS基因家族的鉴定与表达分析

运用生物信息学方法,对梨蔗糖合酶（SUS）和蔗糖磷酸合成酶（SPS）基因进行全基因组鉴定与基因结构、系统发育关系、蛋白质保守功能域、染色体定位和基因进化模式分析,利用转录组数据和实时荧光定量PCR技术分析低蔗糖型‘砀山酥梨’和高蔗糖型‘翠冠’果实发育过程中SUS和SPS家族基因的表达模式。结果表明,梨中包含17个SUS基因（PbrSUS1 ~ PbrSUS17）和8个SPS基因（PbrSPS1 ~ PbrSPS8）;SUS基因家族分为3个亚家族,分别为SUS1、SUSA和SUS2。梨SUS和SPS基因家族成员不均匀地分布在10条染色体上,主要通过片段复制事件进行扩张,且在进化过程中主要受纯化选择作用。PbrSPS3、PbrSPS4、PbrSPS8、PbrSUS2和PbrSUS15是调控梨果实蔗糖合成积累的重要基因。     

‘南果梨’果实发育过程中糖分积累与相关基因表达分析

【目的】探讨‘南果梨’果实发育过程中糖分变化与糖代谢相关基因表达之间的关系。【方法】以‘南果梨’不同发育时期的果实为试材,测定了其中果糖、葡萄糖、山梨醇和蔗糖的含量并分析了与糖代谢相关基因的表达。【结果】在果实幼果期山梨醇为主要糖,而在中后期则为果糖。蔗糖合成酶Pu SS1在花后60 d表达量最大,而Pu SS2在花后60、120及134 d表达量相对较高;蔗糖磷酸合成酶Pu SPS1在花后120 d的表达量最大,而Pu SPS2在花后60 d表达量最大;蔗糖转运蛋白Pu SUT及β-葡萄糖甘酶Pu BGLU1、Pu BGLU2和Pu BGLU4在果实发育的早期大量表达;碱性/中性转化酶Pu NINV1和Pu NINV2在花后134 d大量表达。【结论】各糖分在果实发育过程中变化规律不同,可能与糖代谢相关基因的差异表达有关。     

铁在砀山酥梨果实萼片发育中的作用初探

 为探讨梨果萼片宿存、脱落与矿质营养之间的关系,以砀山酥梨为试材,在盛花后5 ~ 25 d,测定了宿萼幼果及其萼片中9种矿质元素含量,分析了幼果与萼片发育过程中对各种矿质元素的需求;通过盛花期喷施GA3、PP333、FeSO4处理,探讨了Fe在果实萼片发育中的作用,并对幼果萼片中矿质元素与叶绿素含量进行了相关性分析。结果表明,砀山酥梨宿萼幼果与萼片中Fe含量差异最大,萼片中Fe平均含量是幼果的6.13倍,其它元素差异较小;萼片发育过程中对铁的需求量明显高于幼果,而对其他矿质元素的需求量则少于幼果。400 mg · L-1 GA3处理增加了宿萼果率,且增加了幼果与萼片Fe的含量;2 500 mg · L-1 PP333处理降低了宿萼果率,且减少了幼果与萼片中Fe的含量,喷施0.3% FeSO4提高了宿萼果率。因此,Fe是萼片发育重要的矿质元素之一,Fe充足时果实萼片易宿存。同时,萼片中叶绿素a含量的动态变化与Fe含量的动态变化呈显著性正相关,表明萼片中大量的Fe可能用于叶绿素a的合成。     

套袋对‘茌梨’果实蔗糖代谢及相关酶基因表达的影响

 研究了4种材质的果袋套袋处理对‘茌梨’（Pyrus bretschneideri Rehd.‘Chili’）果实生长发育过程中可溶性糖含量及蔗糖代谢的影响。结果表明,果实中的果糖、葡萄糖、蔗糖及可溶性总糖含量均随着果实的发育进程而增加;不同材质果袋影响糖增加的程度不同,套黄蜡纸袋的糖增加最少;转化酶（Ivr）活性随着果实的发育而降低,套袋降低了花后75 ~ 90 d 和花后150 d 果实酸性转化酶（AI）活性,而对中性转化酶（NI）影响不明显;蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性随着果实的发育而增加,套袋处理不同程度上降低了SPS活性,以套黄蜡纸袋最为明显,其次是套白蜡纸袋和无纺布袋,套塑料膜袋的大部分测试点与对照差异不显著;随着果实的发育,果实中蔗糖合成酶合成活性（SSs）逐渐增加,蔗糖合成酶分解活性（SSc）逐渐下降,套袋对SSs活性影响在多数测定点差异不显著,但降低了果实发育后期SSc活性。蔗糖代谢相关酶基因AIV1、AIV2、SPS1和SUS1表达的实时荧光定量PCR分析表明,套袋降低了AIV2的相对表达量,降低程度套无纺布袋大于套塑料膜袋;推迟了果实中SPS1的相对表达量最大值出现的时间,套塑料膜袋果的SPS1相对表达量在发育前期显著低于对照;影响了SUS1相对表达量的变化,整个发育过程未见套塑料膜袋果有SUS1相对表达量高峰出现,套黄蜡纸袋果的SUS1相对表达量最大值较对照提前15 d,之后显著低于对照。     

树形对梨叶片和果实糖代谢相关基因表达的影响

不同树形可以通过调节冠层微环境,影响果实糖分积累。利用实时荧光定量PCR方法,对无架树形(疏散分层形)和棚架树形(双臂顺行式)圆黄梨花后不同时期叶片和果实中11个糖代谢相关基因的表达进行分析。结果表明,S6PDH和SOT2基因表达有助于棚架树形叶组织中积累和转运更多的山梨醇;SDH1和SDH3基因表达有助于无架树形中更多的山梨醇转化为果糖和葡萄糖;SPS1和AIV1基因表达有助于棚架树形蔗糖合成和分解效率的提高,从而通过促进果实细胞分裂水平提高果实大小。     

‘南果梨’及其芽变‘南红梨’果实中糖分积累与相关基因表达差异分析

【目的】对‘南果梨’及其芽变‘南红梨’果实发育期间的可溶性糖含量及糖代谢相关基因的表达量进行分析,探索‘南果梨’及‘南红梨’糖积累差异的分子机制。【方法】以‘南果梨’及‘南红梨’果实为试材,利用高效液相色谱对2者可溶性糖含量进行测定,qRT-PCR对蔗糖代谢关键基因中性转化酶(NI)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)及蔗糖合成酶(SS)的表达差异进行分析。【结果】‘南果梨’与‘南红梨’中的果糖含量均在果实发育后期(8月21日)达到最大值,而‘南果梨’与‘南红梨’果实中葡萄糖与山梨醇含量差异不明显。果实发育初期,2者蔗糖含量差异不明显,采收期(9月14日)‘南红梨’果实中蔗糖含量约为‘南果梨’果实的2倍。PuNI与PuSS3在‘南果梨’中的表达量显著高于‘南红梨’,而PuSPS1、PuSS1和PuSS2在‘南红梨’中的表达量则高于‘南果梨’。【结论】‘南果梨’及‘南红梨’果实发育过程中糖代谢相关基因的差异表达会导致不同糖分的积累量出现差异。     

外源山梨醇影响桃叶片和果实糖代谢的分子机制研究

为研究桃树（Prunus persica）外源喷施山梨醇（1 mmol·L-1）对其糖代谢的影响，整合代谢组与转录组数据，分析叶片和果肉中蔗糖、果糖、葡萄糖、山梨醇的含量和特定糖代谢、糖转运基因表达的变化，以期明确受影响的代谢通路。测定结果表明，山梨醇处理叶片葡萄糖、果糖、蔗糖含量提升，山梨醇含量变化不明显；处理果肉山梨醇含量下降，其他糖含量变化不明显；处理叶片和果肉蔗糖/果糖、蔗糖/葡萄糖、山梨醇/果糖、山梨醇/葡萄糖和山梨醇/蔗糖比值均显著下降。山梨醇处理后，叶片和果肉糖代谢、糖转运基因表达谱变化不相同，糖代谢酶（Pp SDHb、Pp PFKa/b/e、Pp HXKa、Pp SUSb/c、Pp INVe）和糖转运子（Pp SOTa/i、Pp SWEET10/13）基因参与调控叶片和果肉中的蔗糖、果糖、葡萄糖和山梨醇积累。转录组分析证实山梨醇处理造成的差异表达基因富集于糖代谢相关途径（叶片蔗糖、淀粉代谢途径和果肉碳代谢途径）及其他次级代谢途径。这些结果说明外源山梨醇对桃叶片和果实果肉可溶性糖含量和糖组分平衡的影响不同。山梨醇处理造成桃叶片、果实糖代谢酶和糖转运子基因表达变化，影响了糖...     

梨园采前水分调控对果实品质的影响

以'秋月'梨为试材,在果实采收前,采用树冠地面覆膜、未覆膜(对照)和灌水等处理来控制土壤湿度,调节果实后期发育对水分的需求,并对不同处理时期果实的生长发育和品质进行了测试分析,探索梨树水分管理对果实品质的影响,以期为提高梨果实品质提供参考依据.结果 表明:梨树采收前覆膜控水处理果实可溶性固形物含量明显高于对照和灌水处理,果实中果糖、蔗糖和山梨醇糖含量增高,而葡萄糖含量无明显变化;另外在覆膜控水条件下,果实中山梨醇合成酶(S6PDH)活性增高,而山梨醇氧化酶(SOX)活性降低;通过对叶片和果实中山梨醇转运蛋白基因(SOT2)表达分析发现,叶片中SOT2表现上调,但各处理间无显著差异,在果实中表现下调,覆膜处理表达量低于对照和灌水处理.以上结果表明,梨树在采前进行土壤水分调控,能够影响果实内部糖分积累和转化,是一项有效的果实增糖技术措施,但在控水时期和控水量上有待进一步研究.     

PBO在梨树上的应用

1997～2004年在砀山酥梨、圆黄梨、黄金梨上试用PBO效果均十分明显。主要功效是:1)增加成花量。在酥梨改接的黄冠梨上喷施,成花枝率增加36.4%。2)提高坐果率。酥梨盛花末期,即人工授粉后及时喷施,坐果率比对照提高11.4%。3)提高脱萼果率。在酥梨、圆黄梨、黄金梨上喷施,脱萼果率分别比对照提高25.7%～56.5%、55.5%和58%,脱萼果率均在98%以上。花果只要不漏喷,即可达到全部脱萼。4)单果重增加。酥梨、圆黄梨、黄金梨喷施后单果重分别比对照增加5%～10%、27.9%、6.4%。5)品质提高。PBO喷施后,梨果形指数变小,果实变圆、变扁,果个较整齐好看…     

‘砀山酥梨’实时荧光定量PCR内参基因的筛选

对'砀山酥梨'不同组织器官及不同非生物胁迫条件下叶片中可以稳定表达的内参基因进行筛选,为后续荧光定量PCR试验提供参考基因。分别对生长45 d的'砀山酥梨'嫁接苗进行低温、高温和盐胁迫处理,采集不同处理时间的叶片;还分别采集'砀山酥梨'4个果实发育时期的果肉(分别为花后32、65、99、143d)、叶片、成熟果皮、花粉、花柱共26个样品。利用实时荧光定量PCR技术对4个传统内参基因:β微管蛋白基因(TUB)、多聚泛素酶基因(UBQ)、甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因(GAPDH)和转录延伸因子基因(EF1α),以及通过转录组数据筛选出来的3个新内参基因Cytochrome b561(CyB)、WD-repeat protein(WDP)和mRNA capping enzyme(mRCE),共计7个内参基因在26个样品中的表达差异情况进行测定。结果表明:通过geNorm、NormFinder和Bestkeeper 3个软件对其表达稳定性进行分析,最终筛选出在不同组织及非生物胁迫条件下稳定表达的最优内参基因。UBQ在高温和盐胁迫处理的'砀山酥梨'叶片中表达最稳定,可作为优选内参基因;在低温胁迫处理下,TUB和WDP在'砀山酥梨'叶片中表达较稳定,可作优选内参基因;WDP在'砀山酥梨'不同组织器官中表达最稳定。不同内参基因在同一物种不同组织及胁迫处理条件下表达稳定性具有较大差异,在进行荧光定量PCR试验时,应根据具体的试验材料和方法选择最优内参基因。     

实时定量PCR分析不同栽培措施下番茄蔗糖转运蛋白（SUT1）基因表达差异

通过实时荧光定量PCR进行相对定量分析,得到番茄SUT1基因在不同栽培条件下不同器官的表达差异。结果表明：叶片和果柄中SUT1基因表达量高于果实中;不同栽培措施对番茄SUT1表达量的影响各不相同,营养液的EC值较低水平时（1.8 dS?m-1）SUT1基因表达量高于EC值较高水平时（3.0 dS?m-1）、栽培密度较高时SUT1基因表达量高于栽培密度较低时、不摘叶时SUT1基因的表达量高于1/3摘叶及1/2摘叶,均一摘叶高于下叶摘叶。品种对SUT1基因表达量的影响比较复杂,叶片中莱邦索﹥麗容,而果柄和果实中反之,表明莱邦索比麗容更有利于蔗糖的转运和蔗糖在果实中的累积。SUT1基因在叶片中的表达量与番茄的单株产量呈正相关。     

喷施外源山梨醇及其类似物对桃叶片和果实离子转运及激素含量的影响

【目的】了解喷施山梨醇及其类似物对桃叶片、果实中钾、钠、钙运输积累和对内源激素含量的影响。【方法】使用山梨醇及其结构类似的糖醇类渗透调节物(甘露醇、异山梨醇)喷施桃树体,测定桃叶、桃果实中的钠、钾、钙含量以及内源植物激素含量变化。基于测定结果,Q-PCR检测桃叶、桃幼果中相关离子转运子与特定激素合成通路关键限速酶基因的表达。【结果】喷施处理组中,果实钠、钾、钙含量显著增加(其中异山梨醇处理组中果实钠、钾、钙含量增加的幅度最大);但叶片中钠、钾、钙变化不显著。Q-PCR检测表明:钠离子转运相关的PpNHX7/SOS1在处理组叶片、果实中表达增强。钾离子转运相关的PpKUPs、PpKEAs在处理组叶片中表达趋势增强,在果实中PpKUPs表达增强、PpKEAs表达减弱。此外,喷施处理组中,桃果实内源性玉米素含量升高,玉米素合成通路关键限速酶基因PpIPT和PpCYP735A表达上调。【结论】山梨醇及其类似物喷施可能造成渗透胁迫,促使果实积累钠、钾、钙,并促进玉米素的合成以响应胁迫。     

‘芙蓉李’糖转运蛋白家族基因鉴定及表达分析

基于‘芙蓉李’（Prunus salicina）基因组数据,采用生物信息学分析方法鉴定糖转运蛋白家族基因,并对其蛋白质理化特性、亚细胞定位、系统进化树、蛋白质保守结构域以及表达模式进行分析。共鉴定出49个该家族基因,根据保守结构域和系统发育分析将其分为7个亚家族。蛋白质介于313～948个氨基酸之间,预测定位于质膜或液泡膜;所有的蛋白都含有保守的糖转运体结构域（PF00083）,其中大多数含有12个跨膜螺旋。通过比对‘芙蓉李’果实发育过程的RNA-seq数据,对49个基因进行表达谱分析,其中15个在果实不同发育阶段差异表达;qRT-PCR分析表明,15个差异表达基因中有9个基因与果实葡萄糖和蔗糖含量显著正/负相关,其中1个肌醇转运蛋白亚家族基因（PsINT4）、1个糖转运蛋白亚家族基因（PsSTP11）、1个糖促进蛋白亚家族基因（PsSFP5）和1个液泡单糖转运蛋白亚家族基因（PsTMT1）在‘芙蓉李’果实发育过程中具有较高的表达量,可能在‘芙蓉李’果实发育和成熟过程中对糖分积累起重要作用。     

‘砀山酥梨’褐皮芽变木质素含量及相关酶活性与CCoAOMT 表达量分析

 为了探讨‘砀山酥梨’芽变品系‘锈酥’果皮褐色形成机理,采用分光光度法测定盛花后25、50、75、100、125、150和175 d果皮中木质素含量和相关酶活性变化;从构建的‘锈酥’正向SSH-cDNA文库中筛选出与木质素生物合成密切相关的CCoAOMT-EST,通过实时荧光定量PCR测定了‘砀山酥梨’和‘锈酥’果皮中CCoAOMT的相对表达量。结果表明：‘锈酥’果皮发育前期木质素增量较大,且木质素增量累计比‘砀山酥梨’高12.2%;‘砀山酥梨’和‘锈酥’果皮中PAL、4CL、CAD酶活性均在花后75 d达到最大值,而POD酶活性则在花后125 d出现高峰;二者果皮中4种酶活性变化趋势基本一致,但‘锈酥’果皮中均相对较高;‘锈酥’果皮中的PAL和4CL酶活性与木质素增量变化均呈显著正相关,而‘砀山酥梨’则未呈现出此规律;在果实生长发育各个时期,‘锈酥’果皮中CCoAOMT相对表达量均高于‘砀山酥梨’。因此推测,‘锈酥’果皮褐色形成与果皮中木质素积累及相关酶活性提高有关,果皮中CCoAOMT的增量表达是‘锈酥’果实褐皮形成的重要原因之一。     

抗病基因VpPR10转化‘砀山酥梨’及转化条件的优化

将源自中国野生华东葡萄的抗病基因——病程相关蛋白基因导入‘砀山酥梨’,并对转化系统条件进行优化。首先将VpPR10基因重组于中间表达载体pWR-Ⅱ,得到重组质粒pWR-Ⅱ-VpPR10;继而以改进冻融法将其导入根癌农杆菌EHA105,再利用根癌农杆菌介导的叶盘转化法进行遗传转化。根癌农杆菌浓度OD600=0.5,离体叶片侵染5min,在含有100μmol·L-1乙酰丁香酮的培养基中暗处共培养48h有利于砀山酥梨的遗传转化;经PCR分析、Southern blot和RT-PCR检测,证明目的基因VpPR10已导入并整合到砀山酥梨基因组中;转化率为1.08%。     

外源葡萄糖对‘长富2号’苹果花芽生理分化期可溶性糖和相关基因表达的影响

以‘长富2号’苹果为材料,于花后25和30 d喷施浓度1.5%和3%的葡萄糖,研究处理后短枝顶芽的发育状况、可溶性糖、淀粉含量及相关代谢酶活性的动态变化,并利用实时荧光定量PCR检测糖代谢相关基因与成花相关基因的表达模式。结果表明:葡萄糖处理后,短枝顶芽长度、宽度及质量有一定程度增加;短枝顶芽中,蔗糖、葡萄糖、山梨醇在生理分化中前期显著高于对照,淀粉含量整体升高,而果糖含量在整个生理分化期显著降低;山梨醇脱氢酶、山梨醇氧化酶、蔗糖合酶合成方向以及蔗糖磷酸合成酶活性在不同时期有所增加,而酸性与中性蔗糖转化酶,及蔗糖合酶分解方向酶活性普遍降低;叶片中碳水化合物积累明显,糖代谢相关酶活性也发生相似改变;顶芽糖代谢相关基因及2个MdTPS基因都响应葡萄糖处理;成花关键基因MdFT 1、MdFD、MdLFY、MdSOC 1和MdAP 1均显著上调,而成花抑制基因MdTFL 1从花后30 d开始,表达显著下调。     

草莓果实发育过程中糖代谢相关基因的表达分析

 为了分析草莓（Fragaria × ananassa Duch.）果实发育过程中可溶性糖积累与相关基因表达量的关系,以‘杜克拉’草莓7个发育时期的果实为试材,利用实时荧光定量RT-PCR的方法,分析果实发育中蔗糖转运蛋白及糖代谢关键酶（酸性转化酶、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶）4个基因的表达量以及可溶性糖含量的变化趋势。结果表明,蔗糖、葡萄糖和果糖含量随着果实发育都呈逐渐增加的趋势,尤其蔗糖积累与果实成熟的关系较密切。随着果实发育,蔗糖磷酸合成酶基因表达量呈逐渐增加的趋势,尤其在果实发育的后期增加较快;蔗糖合成酶和酸性转化酶基因表达量除了白熟期和转色期外,呈逐渐降低的趋势;蔗糖转运蛋白基因表达量呈先升后降,降后又升的变化趋势,尤其在白熟期前急剧增加。结合可溶性糖和基因变化趋势分析表明,蔗糖转运蛋白和蔗糖磷酸合成酶在草莓果实发育过程中发挥着重要的作用。     

柑橘磷酸蔗糖合酶基因CsSPS的鉴定和表达

为探索柑橘磷酸蔗糖合酶(sucrose-phosphate synthase,SPS)基因特性及其在果实发育和成熟过程中的表达,从甜橙基因组中鉴定了4个SPS基因(CsSPS1～CsSPS4)。它们分布在不同染色体上,属于3个不同的亚家族,均含有SPS家族的特征功能域。定量PCR分析表明,4个CsSPS在所检测的组织中均有表达,其中CsSPS4具有明显的果实特异表达特点。进一步研究发现,CsSPS3和CsCSPS4在‘融安金柑’和‘滑皮金柑’果实发育过程中的表达量高于CsSPS1和CsCSPS2。此外CsSPS4在果皮和果肉中的表达量均随着果实发育迅速升高,推测其在金柑果实蔗糖的合成和积累中起关键作用。     

‘仓方早生’桃及其早熟芽变果实蔗糖和苹果酸积累与相关基因表达

为揭示'仓方早生'桃及其早熟芽变果实生长发育过程中糖酸积累差异的分子机制,以'仓方早生'及其早熟芽变果实为试材,比较了二者不同发育时期果实中糖和有机酸含量的差异,并对其蔗糖及苹果酸代谢相关基因的表达差异进行分析,选出变化趋势明显的相关基因并进行实时荧光定量PCR (qRT-PCR)验证其表达情况。结果表明:'仓方早生'及其早熟芽变果实发育过程中,葡萄糖、果糖、蔗糖、山梨醇、柠檬酸、苹果酸和莽草酸含量的变化趋势基本一致,二者成熟果实中上述糖酸的含量差异不显著。花后59和71 d时,早熟芽变果实中蔗糖含量显著高于'仓方早生',苹果酸含量显著低于'仓方早生'。RNA-seq数据分析及相关性分析表明,'仓方早生'及其早熟芽变桃果实中蔗糖含量变化差异主要受PpSUS1、PpSPS1、PpINV2和PpTMT1-1表达影响,其中PpSUS1和PpTMT1-1表达量在果实发育过程中逐渐增加,与蔗糖含量变化趋势一致;PpSPS1表达量与蔗糖含量呈显著正相关。苹果酸含量变化差异主要受PpMDH1-2和PpNADP-ME1表达影响,PpMDH1-2的表达量在果实发育过程中逐渐下降,花后59和71 d时早熟芽变中PpMDH1-2表达量显著低于'仓方早生';PpPEPCK1和PpPEPCK2对苹果酸积累起辅助调控作用。