核桃内果皮木质素生物合成途径关键基因研究进展

木质素(Lignin)是陆生维管植物次生细胞壁中含量丰富的高分子有机化合物,与植物细胞壁内的纤维素和半纤维素交织在一起。木质素在核桃硬壳(内果皮)中含量丰富且是其构成的主要成分,含量约在60%以上,目前生产中核桃缝合线松弛以及核桃内果皮发育不全(露仁)现象成为制约新疆核桃优质高产的主要因素,新疆要实现核桃的优质高产以及木质素的充分合理的利用,需进一步了解木质素的结构、组成及关键基因表达调控。因此,重点对木质素结构、木质素生物合成过程及基因调控规律等方面分析基因调控规律,为从植物木质素合成及表达量方面改善新疆核桃品质奠定理论基础。     

纸皮核桃内果皮硬化期差异表达基因筛选及功能预测

【目的】综合分析纸皮核桃内果皮硬化期转录本表达情况,获得3个代表样本间差异表达基因,为系统研究纸皮核桃内果皮木质化的分子机理打下基础。【方法】采用转录组测序技术对其内果皮硬化期3个样品测序,利用生物信息学方法和软件筛选样本间的差异表达基因并进行生物学功能预测。【结果】通过Trinity软件拼接得到76 814条Unigene,筛选出了609个差异表达基因,利用Gene Ontology和KEGG数据库对差异表达基因注释,发现差异表达基因显著富集在植物激素信号转导、苯丙烷类生物合成、苯丙氨酸代谢、ABC转运子合成、泛醌和其他萜类醌生物合成等途径中。【结论】筛出了纸皮核桃内果皮硬化期差异表达基因显著富集的主要代谢途径,为今后系统研究纸皮核桃内果皮木质化的分子机理打下了良好基础。     

核桃内果皮RNA提取方法研究

以核桃果壳硬化期的内果皮为试材,针对核桃内果皮木质化程度高且富含多酚多糖的特点,比较CTAB法Ⅰ、CTAB法Ⅱ和试剂盒3种方法提取核桃内果皮RNA的效果。结果表明:3种方法提取的RNA均可见3条带。CTAB法Ⅰ提取的RNA略微拖带,OD_(260)/OD_(280)为1.540,RNA产率为75.9μg/g,RNA完整性差,质量低;CTAB法Ⅱ的RNA图谱较完整,但亮度较弱,OD_(260)/OD_(280)为1.801,产率为86.1μg/g,但RNA提取过程耗时太长;试剂盒法提取的RNAOD_(260)/OD_(280)为2.055,RNA产率96.4μg/g,RNA图谱清晰、稳定、明亮,证明得到的RNA多糖及酚类等去除较彻底,纯度、完整性和产率均较高。因此,应用复杂植物总RNA提取试剂的试剂盒法可获得高质量与高产率的核桃内果皮总RNA,完全满足后续分子生物学研究。     

核桃硬壳发育期内果皮木质素与相关酶活性的变化

以‘赞美'和‘珍珠香'核桃(Juglans regia L.)果实为试材,采用间苯三酚-HCl法观察了内果皮木质化过程,测定了其发育过程中木质素、纤维素和酚类物质含量以及相关酶活性的变化。结果表明:两个品种核桃硬壳木质化始于6月初,6月中旬初步成型,7月下旬完成。从硬壳木质化至坚果采收,木质素、纤维素和酚类物质含量均呈逐渐升高趋势,但酚类物质含量在采前略有下降,POD和PAL活性均呈下降趋势,PPO活性整体变化不大。相关分析表明,核桃硬壳分化期木质素含量与纤维素含量极显著正相关,酚类物质含量与木质素含量极显著正相关,与纤维素含量显著正相关;POD活性与木质素、纤维素、酚类物质含量极显著负相关,与PAL活性极显著正相关。     

桃果实缝合线软化过程中内源激素的变化

为了明确桃果实缝合线过早软化的原因,以大久保桃为试材,利用气质联用和高效液相色谱的方法,对缝合线软化果(障碍果)和正常果的种仁、缝合线处果肉和其它部位果肉中的生长素(IAA)、玉米素(Z)、脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)的浓度进行了测定分析。结果表明,果肉ABA浓度是种仁的8～9倍,并随着果实的发育逐渐增加,接近成熟时达到最高,主要表现出对果肉成熟的调控作用。障碍果中Z的浓度在内果皮硬化初期明显高于正常果,与其缝合线异常生长(凸起)吻合;障碍果种仁的IAA浓度在内果皮硬化初期明显低于正常果,果肉中IAA浓度在内果皮硬化后上升,且障碍果高于正常果,说明IAA对中果皮细胞的扩大与成熟软化起调控作用。JA在种仁中的浓度是果肉的3～6倍,在硬核初期障碍果明显低于正常果,到硬核结束时则高于正常果,推测可能JA与内果皮发育有关。     

忍冬花蕾延迟开花与内源激素调控研究

为研究激素(IAA、ZR、GA_3、ABA)对忍冬(Lonicera japonica Thunb.)花期的调控机理,以忍冬主栽品种'大毛花'和新品种'特蕾1号'为试验材料,观察单花各发育时期花色、形态和花期时长的变化,并采用酶联免疫法检测4种内源激素的变化动态。结果表明,'特蕾1号'各时期花均比'大毛花'大,且二白期、大白期和凋花期均比'大毛花'长,尤其是大白期长达12 d,而'大毛花'仅为1 d。在整个花期内,'特蕾1号'和'大毛花'ZR和GA3含量均表现为先高后低的趋势,ABA含量均表现为逐渐上升的趋势,'特蕾1号'IAA含量先下降后上升,之后再下降再上升,'大毛花'IAA含量先下降后上升。在大白期,'特蕾1号'IAA、ZR含量为'大毛花'的3.36倍和1.61倍,ABA、GA3含量为'大毛花'的0.28倍和0.89倍;'特蕾1号'IAA/ABA、ZR/ABA、IAA/GA3、ZR/GA3比值为'大毛花'的11.96倍、5.67倍、3.80倍和1.81倍,ABA/GA3、ZR/IAA比值为'大毛花'的0.32倍和0.45倍。影响'特蕾1号'大白期时长的主要因素是高水平IAA和低水平ABA,还有高IAA/ABA、ZR/ABA、IAA/GA3及低ABA/GA3、ZR/IAA。本研究结果可供生产中利用外源激素调控忍冬花期,延长忍冬采收期,提高忍冬产量和质量,并为进一步研究花期延长的分子机理提供参考。     

扁桃内果皮结构与理化性质研究

为研究薄壳扁桃和厚壳扁桃发育过程中内果皮的结构和理化性质,以薄壳和厚壳扁桃各12株为试验材料,通过染色、切片、扫描电镜观察来研究其发育期内扁桃内果皮结构差异,测定木质素、纤维素、半纤维素的含量及PAL、C4H、4CL、CAD、POD、PPO的木质素积累相关酶活以及分析指标间的相关性来研究扁桃发育过程中内果皮的理化性质。结果表明,在扁桃发育过程中,内果皮的木质素、纤维素含量增加,PAL活性变化与4CL活性、CAD活性、PPO活性变化极显著正相关（r=0.6671**、0.6893**、0.6776**）,与POD活性变化显著负相关（r=-0.5418*）。4CL活性变化与CAD活性变化极显著正相关（r=0.6701**）,与PPO活性变化显著正相关（r=0.552*）,与木质素含量显著负相关（r=-0.5566*）。PPO活性变化与木质素含量变化极显著负相关（r=-0.6888**）,与半纤维素显著正相关（r=0.5998*）。本研究发现,扁桃内果皮木质素沉积是从导管部分开始,厚壳扁桃比薄壳扁桃能更早完成内果皮的木质化,厚壳扁桃在花后51d即可完全木质化,薄壳扁桃的硬化周期则比厚壳扁桃晚...     

梨树幼叶内源激素含量与枝条生长的关系分析

以梨树矮化品种'中矮3号'和乔化品种'早酥'1年生枝条为试材,研究其幼叶植物激素含量和枝条生长状态的年变化规律。结果表明:同一时期内,GA_3含量较高的'中矮3号'枝条生长较'早酥'慢,IAA和BR含量较高的'早酥'枝条生长较'中矮3号'快,说明梨树幼叶内源激素含量对枝条的生长具有重要作用,且表现为相对较高的GA_3抑制枝条生长,相对较高的IAA和BR促进枝条生长。     

多效唑对'库尔勒香梨'枝条内源激素及抗寒性的影响

探讨多效唑对'库尔勒香梨'枝条生长过程中内源激素含量的影响,为有效控制'库尔勒香梨'枝条徒长和提高抗寒能力奠定基础。于盛花后25 d对'库尔勒香梨'新梢喷施不同浓度多效唑,定期测定枝条内源ABA、GA、IAA、ZR含量,分析不同浓度多效唑对其动态变化的影响。结果表明:喷施不同浓度多效唑后,'库尔勒香梨'枝条内源ABA含量均呈逐渐增加趋势,GA含量呈现"下降—升高—下降"趋势,IAA含量呈"上升—下降"趋势,ZR含量呈"上升—下降"趋势,ABA/GA值呈持续上升趋势,同时提高了枝条抗寒性;1 500、2 000 mg/L多效唑的施用可提高休眠期'库尔勒香梨'枝条内源ABA含量及ABA/GA值,降低枝条内源GA含量,同时对控制'库尔勒香梨'枝条徒长及提高抗寒性有显著作用。     

方位及冠层对核桃内果皮木质素形成及相关酶活性的影响

【目的】明确核桃果实发育过程中不同光照强度对内果皮中木质素、相关酶活性影响的动态变化规律。【方法】以核桃品种’新新2号’为试验材料,研究了树冠不同方位、不同冠层对内果皮中木质素含量、相关酶活性的变化规律,并进行了相关性分析。【结果】在不同方位、不同冠层上,木质素含量随着核桃果实的生长发育呈持续增加趋势;PAL、POD酶活性强弱的排序依次为:南面上层>南面中层>南面下层>北面上层>北面中层>北面下层>中部上层>中部中层>中部下层;PPO酶活性强弱的排序依次为:北面下层>北面中层>北面上层>中部下层>中部中层>中部上层>南面下层>南面中层>南面上层。相关性分析表明,木质素含量与POD酶活性呈极显著正相关(p<0.01,r=0.808**),与PPO酶活性呈负相关。【结论】树冠南面和上层接受的光照强度最大,木质素含量最高,PAL、POD酶活性最强;PPO酶活性最低;木质素含量与POD酶活性呈极显著正相关(p<0.01,r=0.808**),表明光照强度诱导了核桃果实内果皮中木质素的积累及相关酶活性的增强。     

桃果实内果皮发育过程中糖积累与木质素沉积的变化

 以中熟桃‘京玉’和‘大久保’果实为材料, 测定桃果实内果皮在细胞分裂和硬核期糖的含量, 分析糖积累的变化情况; 通过间苯三酚—HCl对‘大久保’桃果实内果皮进行染色, 观察木质素沉积的进程; 应用常规戊二醛—锇酸双固定法在透射电镜下观察内果皮细胞壁的发育进程。结果表明, 桃果实内果皮在花后40 d前, 细胞不断分裂增生, 初生细胞壁不断膨大, 糖的积累快速增长, 大约40 d时葡萄糖和果糖的积累量达到最高; 到40 d后, 糖含量及山梨醇代谢迅速下降。此时内果皮开始木质化, 内部逐渐呈现红色, 大约半个月后, 整个内果皮都变红, 木质素从内到外基本沉积完毕, 说明木质素沉积发生在糖积累高峰之后, 糖的大量积累为木质素前体的合成奠定了物质基础, 糖积累量的多少直接影响内果皮发育的好坏。     

核桃硬壳发育期内果皮木质素与相关酶活性的#br# 变化

 以‘赞美’和‘珍珠香’核桃（Juglans regia L.）果实为试材,采用间苯三酚–HCl 法观察 了内果皮木质化过程,测定了其发育过程中木质素、纤维素和酚类物质含量以及相关酶活性的变化。结 果表明：两个品种核桃硬壳木质化始于6 月初,6 月中旬初步成型,7 月下旬完成。从硬壳木质化至坚果 采收,木质素、纤维素和酚类物质含量均呈逐渐升高趋势,但酚类物质含量在采前略有下降,POD 和PAL 活性均呈下降趋势,PPO 活性整体变化不大。相关分析表明,核桃硬壳分化期木质素含量与纤维素含量 极显著正相关,酚类物质含量与木质素含量极显著正相关,与纤维素含量显著正相关;POD 活性与木质 素、纤维素、酚类物质含量极显著负相关,与PAL 活性极显著正相关。     

基于转录组水平的枣疯病发病机理研究

为探究枣树感染枣疯病植原体后的发病规律和内在机制,以‘木枣’健康与感病植株为材料,连续测定现蕾后10~60 d叶片中玉米素、生长素、脱落酸、赤霉素、水杨酸等内源激素的含量以及过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等抗氧化保护酶的活性;通过转录组测序,筛选感病诱发的差异表达基因,并利用qRT-PCR技术对相关基因的表达模式进行验证。结果表明:感病植株中玉米素含量在现蕾后30 d时开始显著升高,水杨酸含量在现蕾后50 d时开始显著升高,过氧化氢酶活性呈降低趋势但在现蕾后60 d时显著升高。以现蕾后20~30 d的叶片进行转录组测序分析,共筛选到1 669个差异表达基因,其中1 114个基因在感病植株中上调表达,555个下调表达。差异表达基因的GO功能富集主要包括生物进程、代谢进程及催化活性,KEGG代谢通路主要为次级生物代谢。在差异表达基因中发现了15个与激素和保护酶代谢相关的基因,经qRT-PCR验证,ZjNCED、ZjGA20、ZjPAL、ZjPOD2和ZjPOD5在转录水平上的表达与对应的激素含量和保护酶活性变化趋势一致,表明这些基因的表达调控对感病后植株的内源激素含量和抗氧化保护酶活性的动态变化具有重要作用。枣疯病植原体感染枣树引起基因表达改变、激素和保护酶的代谢紊乱可能是导致枣树发育畸形的原因。     

Cellulose synthesis during endocarp hardening of peach fruit

Summary

Changes in cellulose content and the accumulation of PpCesA1 mRNA, putatively encoding the catalytic subunit of cellulose synthase (CesA), were analysed in endocarp and mesocarp during endocarp hardening in peach fruit. The cellulose content of the endocarp was undetectable or very low [< 0.1 mg g^–1 fresh weight (FW) of endocarp] until 48 d after full bloom (DAFB), but began to increase rapidly at 55 DAFB, when the endocarp had attained its maximum size, and reached 4.4 mg g^–1 FW of endocarp at 85 DAFB. In contrast, the cellulose content of the mesocarp reached a detectable level (1.5 mg g^–1 FW of mesocarp) at 34 DAFB, stayed at this level until 85 DAFB, but then was lower at 107 DAFB. PpCesA1 mRNA was detected in the endocarp throughout the hardening, but was undetectable in the mesocarp. It is suggested that PpCesA1 has a role in the rapid synthesis of cellulose in the secondary cell walls of endocarp tissue during hardening.     

核桃果实成熟过程中呼吸速率与内源激素的变化

对核桃颗粒成熟过程中呼吸速率,乙烯释放量和内源激素ＩＡＡ（吲哚乙酸）、ＡＢＡ（脱落酸）、ＧＡ３（赤霉素）、ＺＲ（玉米素核苷）、Ｚ（玉米素）含量的变化进行了测定,结果表明,除种仁中Ｚ含量较上,青皮中其它激素水平均高于种仁。随着颗粒的成熟,ＩＡＡ、ＧＡ３、Ｚ、ＺＲ含量及乙烯释放量均呈下降趋势;而青皮中ＡＢＡ含量则逐渐增加。果实成熟后青皮中ＧＡ３和种仁中Ｚ含量明显增长,颗粒乙烯释放量明显增高,而采后果实     

大白菜杂交种和亲本之间基因表达差异分析

利用cDNA-AFLP技术研究大白菜白引2号杂交种及其亲本在幼苗期、莲座期、结球期的基因差异表达。结果表明：在3个发育期,发现有29条差异片段,其中5个差异片段出现在幼苗期,14个差异片段出现在莲座期,10个差异片段出现在结球期|19个差异片段在杂种中表达,3个差异片段在双亲中同时表达,2个差异片段仅在母本中表达,5个差异片段仅在父本中表达。将29个差异片段的序列在白菜基因组序列数据库网站（http://brassicadb.org/brad/）进行BLAST分析,均找到了对应的染色体位置。其中17个差异片段分别有明确的基因及编码蛋白与其相对应。其中有两个基因片段分别含有AP2/EREBP结构域和PPR结构域,这两个结构域在控制植物生长发育方面具有重要作用。     

嘉平大枣果实发育过程中维生素C的变化及其相关性研究

嘉平大枣果实发育过程中,每100g果实维生素C含量的变化无论是头棚果或是二棚果,每年均呈低→高→低相同的趋势变化,在果核完全硬化时(头棚果花后60d,二棚果花后50d)达最高,进入完全成熟期呈缓慢下降趋势。每100g果实维生素C含量与生长期,平均单果重,纵、横径均呈极显著的三次多项式相关性;硬核前、硬核后每100g果实维生素C含量与抗坏血酸氧化酶,过氧化氢酶活性呈不同的变化趋势。单果内维生素C总量的累积头棚果、二棚果均随果重的增加而增加,到果实完全成熟,果皮皱缩,果重减轻时总含量缓慢下降。单果内维生素C总量的增加与生长期的拟合曲线为三次多项式,r=0.998 9**(n=7);与抗坏血酸氧化酶、过氧化氢酶活性呈极显著负相关。     

桃果实维管束的分布及解剖研究

 为了解桃果实输导组织分布及结构特征, 以‘大久保’桃果实为试材, 观察了维管束系统的分支体系和分布状况, 并用石蜡切片技术对维管束组织的解剖结构进行了系统观察。结果表明, 桃果实中的维管束分为骨干、分支和毛细3级, 其中骨干维管束又分为种胚维管束、内果皮维管束和中果皮维管束(腹维管束、背维管束及分布在内果皮两侧着生于果柄的维管束) , 分别为种仁、内果皮、中果皮的物质运输通道。种胚维管束韧皮部极其发达, 并伴有三生结构; 内果皮中分布的维管束韧皮部发达; 腹维管束、背维管束粗大且分支较多, 兼具发达的韧皮部及木质部。分支维管束和毛细微管束主要分布在中果皮中。毛细维管束的特点是韧皮部处有腔, 腔体随着果实的发育不断扩大。形态和结构上的不同是与其功能相适应的, 由此推测种仁和内果皮发育需要的营养物质以有机营养为主, 中果皮发育需要的营养物质则涵括有机物、无机物、水分。