超表达生长素合成基因YUCCA1对草莓果实成熟的影响

为分析超表达生长素(IAA)合成基因YUCCA1对草莓果实成熟进程的影响。以‘甜查理’草莓(Fragaria×ananassa Duch.)果实为试验材料,通过外源喷施IAA,分析IAA对草莓果实发育成熟的影响,利用qPCR测定了果实发育过程中YUCCA1表达量,克隆了草莓YUCCA1,获得了其超表达的草莓果实,测定了YUCCA1超表达后果实的生理及分子指标。随着草莓果实成熟IAA含量下降,外源喷施IAA能延迟果实的成熟,并影响了果实着色、软化和香气代谢等生理和分子指标,而IAA运输抑制剂三碘苯甲酸(TIBA)则能促进果实成熟。草莓IAA合成基因YUCCA1在果实发育前期表达量高,后期表达量急剧下降,在成熟期几乎检测不到。在草莓果实中超表达YUCCA1延迟了果实的成熟进程,增加了果实内源IAA、叶绿素含量和果实硬度,但是降低了花色素和脱落酸(ABA)含量,而IAA运输抑制剂TIBA能解除超表达YUCCA1对果实发育的抑制作用。IAA参与了草莓果实的发育成熟调控,负调控了果实成熟进程,可延缓果实衰老。     

生长素和脱落酸在草莓果实发育过程中的作用

草莓果实是非呼吸跃变型果实,关于其发育成熟的机理研究较少。以八倍体草莓甜查理为试材,分析了果实发育过程中脱落酸ABA和生长素IAA的含量,同时用ABA和IAA处理转色期的草莓果实,发现ABA能加速果实着色软化,抑制IAA的积累;相反IAA抑制果实着色软化,抑制ABA的积累。进一步分析表明ABA能降低IAA合成代谢路径中基因的表达水平,而IAA能降低ABA合成代谢路径中基因的表达水平。ABA能促进果实成熟相关基因的表达,包括与果实上色有关的基因如查尔酮合酶等,和与果实软化有关的基因如伸展蛋白基因等;但IAA表现为抑制。果实上色与软化直接影响草莓成熟进程。这些结果说明ABA和IAA协同调控了草莓果实的发育进程,为以后草莓果实品质的改善和育种提供了思路。     

桃果实发育期间内源IAA含量变化

研究生长素在桃果实中含量变化及其作用,以‘瑞光5号’正常桃、裂核桃、栽培‘久保’桃和野生桃果实为试材,应用酶联免疫法分别测定桃果实不同发育时期,内果皮和中果皮的IAA含量。结果表明：‘久保’桃中果皮前期IAA含量高于野生桃,可能是造成裂核的原因,内果皮中含量变化趋势较一致,但野生桃IAA含量高于‘久保’;‘瑞光5号’成熟期正常桃内果皮与裂核桃IAA含量差异显著,变化趋势不同,花后77d裂核果IAA含量明显高于正常果,表明裂核导致IAA含量异常。说明桃果实在正常发育、成熟及果核开裂过程中与生长素含量存在一定的关系。     

基质栽培与土壤栽培对越心草莓蔗糖和柠檬酸积累的影响

为了解基质栽培和土壤栽培条件下草莓果实品质形成的差异,探究其影响规律,以越心草莓为材料,测定果实不同发育时期的蔗糖和柠檬酸含量,以及相关基因的表达量。结果显示,土壤栽培条件下蔗糖和柠檬酸含量高于基质栽培,其中,蔗糖积累的差异主要体现在草莓果实的尖部,柠檬酸积累的差异在果实尖部和基部。FaSPS2基因是土壤栽培和基质栽培蔗糖积累差异的关键基因,与蔗糖积累呈正相关。FaACO1、FaACO3基因的表达量与柠檬酸的积累呈负相关,基质栽培中FaACO1、FaACO3的表达量显著高于土壤栽培,导致基质栽培的成熟草莓果实中的柠檬酸含量低于土壤栽培。因此,FaSPS2、FaACO1和FaACO3基因在越心草莓蔗糖和柠檬酸含量的积累中发挥了重要作用,土壤栽培较基质栽培可能更有利于越心草莓蔗糖和柠檬酸含量积累。     

橙色果肉甜瓜β-胡萝卜素积累的分子机理

采用HPLC分别测定了橙色果肉甜瓜Homoka和对照白色果肉甜瓜M01-3六个发育时期的β-胡萝卜素及叶黄素含量,并对相关基因作了生物信息学及表达分析。结果表明:随果实发育,橙色甜瓜β-胡萝卜素含量显著升高,在接近成熟时达到积累高峰,成熟时又有所降低;两种甜瓜果实中β-胡萝卜素合成相关基因PSY2、PDS、ZDS、LCY-b的表达量均升高,但橙色甜瓜中PDS和LCY-b表达量高于白色甜瓜;β-胡萝卜素的裂解酶基因CCD1在橙色甜瓜中表达下调,而在白色甜瓜中上调。与白色果肉甜瓜M01-3相比,PDS、LCY-b的高表达和CCD1表达的下调可能决定了橙色甜瓜果实中β-胡萝卜素的高积累量。     

‘金二十世纪’梨果实ABA代谢酶基因克隆及其表达分析

为了解ABA对‘金二十世纪’梨果实成熟的调控作用,本研究采用高效液相色谱法(HPLC)分析测定了果实成熟过程中果皮、果肉和种子内源ABA含量变化,采用RT-PCR和RACE技术从该梨果实中克隆得到了2个ABA关键合成酶(NCED)和1个关键降解酶(CYP707A)基因,分别命名为PpNCED1、PpNCED2和PpCYP707A1,并对其进行了表达分析。结果显示:随着果实成熟,果皮中ABA含量持续增加,果肉和种子中ABA含量于采收前10d达到峰值后下降。果皮和果肉中,PpNCED2表达量显著高于PpNCED1,且与ABA含量变化趋势一致,是果皮和果肉中ABA生物合成的主效基因。种子中,PpNCED1和PpNCED2表达量均很高,是种子中ABA生物合成的主效基因。果皮、果肉和种子中PpCYP707A1表达模式与ABA含量变化趋势相反,是ABA含量变化的主要负调控基因。综上,ABA可能调控‘金二十世纪’梨果实成熟进程,而ABA含量水平是由合成酶和降解酶基因共同调控的,且不同组织中ABA生物合成的主效基因存在差异。     

‘砀山酥梨’宿萼果与脱萼果内源激素含量比较及其信号传导基因的表达差异

[目的]本文旨在探明‘砀山酥梨’宿萼果与脱萼果内源激素含量及其信号传导基因表达的差异。[方法]以‘砀山酥梨’为试材,在盛花期喷施400 mg·L~(-1)赤霉素(GA_3)、200 mg·L~(-1)多效唑(PP_(333))溶液,于盛花后10 d,分别取对照及外源生长调节剂处理的宿萼果和脱萼果,测定内源激素生长素(IAA)、玉米素(ZR)、GA_3和脱落酸(ABA)的含量。从NCBI梨基因组数据库中查询内源激素相关信号传导基因,并运用RT-qPCR技术,分析其在宿萼果与脱萼果的相对表达量。[结果]‘砀山酥梨’宿萼果中IAA和GA_3含量显著高于脱萼果,而ZR和ABA含量无显著差异。宿萼果中高含量的IAA促使膜转运蛋白基因pbAUX1和核内受体蛋白基因pbTIR1高表达,生长素抑制基因pbAUX/IAA1、pbAUX/IAA2表达量显著下降,生长素响应因子pbARF1、pbARF2表达量显著上升,激活了原初反应基因pbGH3.6、pbSAUR32,调控宿萼果的发育。宿萼果中CTK膜转运蛋白基因pbCRE1/2/3/4和核内反应调节子pbARR1/11表达量均显著高于脱萼果。宿萼果核内GA受体蛋白基因pbGID1表达量显著高于脱萼果,诱导其泛素化酶体蛋白基因pbGID2和转录因子基因pbTF5的表达,参与调控宿萼果的发育。宿萼果中ABA信号传导基因pbPP2C-2、pbPP2C-50、pbSnRK2-2和pbABF-5-5表达量显著高于脱萼果。[结论]‘砀山酥梨’萼片的宿存主要受幼果内IAA、GA含量及其信号传导基因调控,且幼果内高含量的IAA、GA_3有利于萼片宿存。     

长采收期桃果实硬度变化与相关激素含量关系的研究

为探讨长采收期桃-双久红果实成熟前后硬度变化与相关内源激素的关系,以普通桃品种—川中岛为对照,在果实成熟前后各20d对其果肉硬度和内源IAA、ABA、CTK、GA3的含量和乙烯释放量进行了测定。结果表明:随着果实的成熟,川中岛果实的硬度迅速下降,双久红果实的硬度则一直保持较高的水平;川中岛果实的乙烯释放量在成熟后5d出现高峰,而双久红则一直处在较低的水平;川中岛桃果肉中IAA、ABA含量、ABA/IAA值均明显高于双久红的,ABA含量与果实硬度呈显著负相关;随成熟度的加大,两类型桃果肉中CTK、GA3含量都呈下降趋势,但双久红桃果肉中的CTK、GA3含量明显高于川中岛的。     

柑橘砧木对砂糖橘果实糖积累的影响

【目的】分析不同砧木对砂糖橘果实糖积累、相关酶活性与基因表达水平的影响,以及激素在其中发挥的作用,揭示不同砧木影响砂糖橘果实糖积累的生理与分子机制,为生产上柑橘砧木的使用提供理论依据。【方法】以砂糖橘为接穗,枳壳和红黎檬为砧木,测定果实成熟过程中糖含量及蔗糖代谢相关酶活性变化,并利用实时荧光定量 PCR对蔗糖代谢相关酶及蔗糖转运蛋白的基因表达模式进行分析;同时测定果实中脱落酸（ABA）水平和ABA生物合成中的限速酶9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶（NCED）的基因表达变化。【结果】砂糖橘果皮以积累还原糖为主,而果肉以积累蔗糖为主。在果实成熟期,枳壳砧砂糖橘果皮和果肉中可溶性总糖及蔗糖含量皆显著高于红黎檬砧的。枳壳砧砂糖橘果实中蔗糖合成酶（SS）活性更高。荧光定量PCR分析显示,在成熟期枳壳砧砂糖橘果皮与果肉中蔗糖合成酶基因SS2的表达量显著高于红黎檬砧的,而酸性转化酶基因CWINV1表达明显低于红黎檬砧的,且CWINV1表达量与蔗糖积累呈显著负相关（r=-0.648*）。同时,果皮与果肉中蔗糖转运蛋白基因SUC3表达随果实成熟呈上升趋势,且与可溶性总糖含量呈显著正相关（r=0.87*）,后期都为枳壳砧的显著高于红黎檬砧的。此外,随着果实的成熟两种砧木砂糖橘果皮中ABA含量逐渐升高,且与SS2、SUC3表达呈显著正相关,后期枳壳砧的果皮ABA含量显著高于红黎檬砧的;果肉中ABA含量变化波动不大,同样是枳壳砧的ABA水平更高。在果皮中,ABA生物合成中的限速酶NCED的基因NCED1表达趋势与ABA含量变化相似,呈上升趋势,后期枳壳砧的表达量明显高于红黎檬砧的;果肉中,枳壳砧的NCED1表达在后期明显上调,其表达量也显著高于红黎檬砧的。【结论】不同砧木对砂糖橘果实糖积累产生显著的影响。柑橘砧木主要通过影响砂糖橘果实蔗糖代谢酶的活性及其相关基因表达如SS2和CWINV1等来调节糖的代谢从而调控果实糖的积累;不同砧木也影响砂糖橘果实中内源激素ABA水平及果实糖的转运,从而影响果实糖积累。     

嫁接砧木对西瓜果实糖分积累及蔗糖代谢相关酶活性的影响

【目的】研究在果实发育过程中嫁接西瓜糖分积累及蔗糖代谢相关酶活性的变化,探讨不同砧木影响果实品质的机理。【方法】采用优质中小型西瓜早佳为接穗和对照,丝瓜、南瓜(铁木真)、葫芦(昌砧力士F1)、野生西瓜1号、野生西瓜2号为砧木,测定嫁接和对照西瓜果实在发育过程中果糖、葡萄糖、蔗糖的含量以及与蔗糖积累相关酶的活性。【结果】与对照相比,野生西瓜2号/早佳组合的果实糖积累极显著增高,而其他嫁接组合的糖积累均降低,丝瓜/早佳组合的果实糖含量最低;自根和嫁接西瓜果实发育过程中蔗糖转化酶(Inv)活性降低,蔗糖磷酸合酶(SPS)活性升高,蔗糖合酶(SS)在西瓜果实发育后期主要起合成作用,促进果实蔗糖积累,蔗糖代谢相关酶净活性值增大。在整个果实发育过程中,Inv、SPS、SS共同作用于嫁接西瓜和自根西瓜果实的糖分积累及构成;嫁接和对照西瓜果实以己糖积累为主,蔗糖积累为辅。【结论】砧木不同,西瓜果实的糖分积累量也不同,其中野生西瓜2号对早佳西瓜品质影响最小,可以作为优良的嫁接砧木在生产实践中应用。     

油茶果实成熟过程中内源激素和矿质元素含量的变化特征

为了探明油茶果实发育成熟过程中内源激素和主要矿质元素的变化特征,以我国南方广泛栽培的普通油茶良种‘长林4号’为试材,对其果实发育后期成熟过程中内源激素ABA、IAA、GA3、ZR和矿质元素氮、磷、钾、锰含量进行了测定,明确其变化规律,并探讨其与油茶果实发育和种子油脂积累的相关性。结果表明:油茶果实发育后期果实质量的增长呈现‘S’型曲线,种子油脂的积累进程发生在果实迅速膨大生长之后。油茶果实中ABA和IAA含量较高,ZR和GA3的含量较低。盛花后255 d 之前,种子中的内源激素ABA、IAA和GA较高,随着果实的发育成熟,果皮中内源激素ABA、IAA和GA的含量则明显高于种子,而且其变化特征与果实的生长发育动态相吻合,油茶发育后期果实的膨大生长与果皮内源激素IAA、GA3和ZR的含量紧密相关。在油茶种子油脂积累之前(盛花后255 d),种子内源激素ABA含量出现高峰,ABA在油茶种子成熟和油脂积累过程中可能起到了重要的作用。此外,在油茶果实迅速膨大期,果皮中氮和磷元素的含量表现出上升趋势,种子中氮、磷、钾和锰元素的含量表现出迅速下降趋势,随着种仁含油率升高,果皮中氮、磷元素含量表现出下降趋势,钾和锰元素的含量升高,种子中钾和锰元素含量呈现出下降趋势,表明油茶果实发育后期成熟过程中,果皮和种子中矿质元素可能发生了相互转运。      

嫁接西瓜果实发育过程中蔗糖代谢及相关酶调控的研究

以自根西瓜为对照,研究了嫁接西瓜果实的蔗糖积累特性及相关代谢酶的调控作用.结果表明:嫁接与自根西瓜果实的果肉组织均以积累蔗糖为主,果皮以积累已糖为主,嫁接西瓜果实的糖含量显著低于自根西瓜.在果实发育过程中,嫁接西瓜幼果组织转化酶(Inv)活性降低,蔗糖合酶(SS)活性上升,从而导致果实中蔗糖含量的降低.因此,嫁接引起的西瓜果实中Inv、SS活性的变化可能是导致嫁接西瓜糖分变化的主要原因.     

番木瓜pds基因时空表达的荧光定量PCR分析

以番木瓜黄果肉品种Dwarf solo和红果肉品种Sunrise solo为材料,利用实时荧光定量PCR技术,对2个番木瓜品种的不同组织器官以及果实发育成熟过程中5个时期的八氢番茄红素脱氢酶基因(pds)表达进行分析.结果表明,在2个番木瓜品种的果实、花、叶片中,pds转录水平上均有表达,但不同组织部位pds表达量存在差异,在成熟果实中最高,其次为花、叶;在2个番木瓜品种的果实成熟过程中,pds的表达逐渐增加,以在红果中的增加变化更为明显,且pds在红果肉中的表达量高于黄果肉.因此,pds基因可能在调控番木瓜果肉颜色形成中起重要作用.今后将对番木瓜果实中psy、zds、lcy-e等基因的表达进行分析,以全面研究番木瓜类胡萝卜素合成及果肉颜色形成的机理.     

草莓果实发育过程中IAA及其代谢相关酶的变化特性

为了探索草莓果实中生长素的代谢变化及其发挥作用的机理,利用HPLC定量测定了草莓果实发育过程中瘦果和花托中的吲哚乙酸（IAA）,结合生长素运输抑制剂NPA和TIBA处理考察了草莓果实中IAA含量以及不同存在状态的生长素氧化酶（IAO）和过氧化物酶（POD）活性变化,综合分析了草莓果实中IAA 的变化特性、可能来源及其与生长素代谢相关酶的关系。结果表明:①盛花期的草莓瘦果（离生雌蕊）和花托中已存在一定水平的IAA,瘦果中的IAA含量远高于花托中的;授粉受精后IAA含量逐渐上升,花托和瘦果中分别在绿熟前期和白熟前期出现峰值,并在转色期出现小峰值。②瘦果和花托之间生长素的运转与生长素极性运输体系密切相关。果实发育前期,花托中IAA含量与细胞质可溶性IAO、以离子键结合的IAO的活性显著负相关;发育前期和后期IAA含量与POD活性显著正相关。表明草莓花托中对IAA的氧化分解起主要作用的可能是IAO,而POD除了参与IAA分解之外,可能还与维持生长素的动态平衡、协同促进果实的生长发育有关。      

四季柚果实发育过程中可溶性糖及矿质元素变化

以四季柚为试材,跟踪测试果实发育过程中可溶性糖和矿质元素百分含量,分析两者之间的相关性,为树体营养调控和合理施肥提供理论依据。结果显示,果实发育过程中果肉可溶性糖含量8月中旬开始上升,果肉和果皮N、P、K、Ca、Mg、S百分含量均以幼果期最高,随着果实发育逐渐下降,但果实中各元素积累持续增加。果肉可溶性糖百分含量与单果K积累量呈显著相关。     

枇杷黄酮醇合成酶FLS基因表达与黄酮醇积累的相关性分析

以解放钟枇杷为材料,分析果实发育过程中黄酮醇合成酶(Flavonol Synthase,FLS)基因表达与黄酮醇积累的相关性,进而探讨枇杷果实黄酮醇积累的分子机制。利用高效液相色谱法(HPLC)对不同时期枇杷果实黄酮醇含量进行测定,通过RT-qPCR技术检测了不同发育时期果实黄酮醇合成酶FLS基因的表达量。结果表明:枇杷果实中以黄酮醇含量最高,其次是二氢黄酮醇。黄酮醇含量在成熟过程中总体呈现下降趋势,特别在果实发育前期(花后55～65d)其含量下降幅度较大;而二氢黄酮醇含量呈上升趋势,黄酮醇合成酶FLS基因的表达量变化与黄酮醇含量变化趋势相似。枇杷果实不同时期的黄酮醇合成酶FLS基因表达量与黄酮醇含量呈显著正相关,但与二氢黄酮醇含量呈显著负相关,表明黄酮醇合成酶FLS基因对枇杷果实黄酮醇的合成具有明显的正调控作用。     

两种砂梨果实香气成分分析及其相关基因PpAAT的克隆与表达分析

梨（Pyrus spp）是深受国内外消费者喜爱的水果,果实香气是果实品质的重要指标,也是吸引消费者和增强市场竞争力的主要因素之一。本文以砂梨品种‘二十世纪’及其芽变品种‘金二十世纪’为试材,研究了其果实不同发育时期香气成分的差异,克隆获得了梨果实香气成分合成相关的醇酰基转移酶基因（PpAAT）,分析了该基因在梨果实不同发育时期及不同部位中的时空表达规律,结果表明：‘二十世纪’绿熟期、商熟期和完熟期果实的主要香气成分均为己醛,‘金二十世纪’绿熟期果实的主要香气成分同样是己醛,但商熟期果实中己酸乙酯的含量迅速增加,成为主要香气成分,完熟期时含量进一步增加,高含量的酯类化合物可能是‘金二十世纪’具有浓郁香气的主要原因;随着果实的成熟,PpAAT基因在‘金二十世纪’果皮中的表达量呈逐渐下降的趋势,绿熟期表达量最高,商熟期表达量开始降低,完熟期表达量非常弱;PpAAT在果肉中的表达量呈先升高后降低的趋势,在商熟期果肉中表达量最高,绿熟期果肉中次之,完熟期果肉中的表达量最低。总体上,PpAAT基因在商熟期的表达量高于绿熟期和完熟期,在果皮中的表达量高于果肉。     

过表达钙调素类似蛋白基因CML25-like诱导黄瓜单性结实的研究

[目的]钙调素类似蛋白(calmodulin-like protein,CML)是一类含有EF-hand结构域的钙受体蛋白,与植物细胞的分裂及形态建成密切相关。本文基于前期克隆的一个黄瓜果实特异性表达基因CML25-like,研究其调控单性结实的机制。[方法]采用RT-qPCR方法研究CML25-like表达的时空特点;构建植物表达载体pLP100-35S-CML25-like,利用农杆菌介导子叶节法转化黄瓜自交系CCMC,并研究转基因植株的表达特点;观察转基因植株的表型,采用RT-qPCR方法检测其坐果期激素相关基因的表达变化。[结果]CML25-like在黄瓜幼叶和雌花中表达量最高,在雄花中表达量最低,而且CML25-like在果实发育过程中上调表达,在果实败育过程中下调表达;性状统计发现过表达CML25-like植株的单性结实率最高可达到98.25%,比对照CCMC提高了86%,而且单性结实果实与对照授粉果实的长度和横径均无明显差异。RT-qPCR检测结果显示,在转基因植株坐果期22个激素相关基因中有16个显著上调表达。[结论]CML25-like基因的活跃表达与果实发育密切相关,而且CML25-like能够诱导黄瓜单性结实,促进果实膨大,推测CML25-like通过上调弱单性结实黄瓜子房中激素相关基因表达而诱导单性结实。     

西瓜果实发育过程中番茄红素积累变化及相关酶基因表达

为研究西瓜果实发育过程番茄红素含量变化与相关酶基因表达关系,以LSW-177(红瓤)和COS(浅黄瓤)为材料,通过高效液相色谱法(HPLC)测定从坐果到过熟7个不同时间点果肉组织番茄红素变化,利用荧光定量PCR测定相应时期相关酶基因表达量变化。结果表明,LSW-177(红瓤)授粉后16 d,番茄红素开始逐渐积累,果实转色期(授粉后24 d)番茄红素迅速积累,成熟期(授粉后40 d)达到峰值,随后下降。而COS(浅黄瓤)整个发育过程均未检测到番茄红素积累。四种相关酶基因表达量两品种间存在差异。番茄红素积累与Psy1基因表达呈显著正相关,与Lcyb基因表达呈显著负相关。结合Psy1和Lcyb基因两品种间表达差异,特别是果肉转色期差异分析,推测Psy1和Lcyb基因是西瓜形成番茄红素关键基因。通过基因序列分析,浅黄瓤西瓜中Psy1基因内含子有缺失;两品种Lycb基因间有3个SNP位点,存在两个蛋白差异。     

骏枣果实成熟过程中果胶和纤维素代谢及其基因表达

【目的】探究制干枣品种骏枣果实在成熟过程中细胞壁物质和相关酶类的动态变化规律,以及相关基因的表达调控机制,为枣果实发育与成熟评价提供依据。【方法】选取制干枣骏枣白熟期至完熟期7个时期的果实样品,测定硬度、含水量、可溶性固形物(TSS)含量、色差、果胶和纤维素含量及多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶酯酶(PE)、纤维素酶(Cx)活性;根据枣果实转录组测序的基因注释选择15个细胞壁代谢相关基因,用实时荧光定量PCR验证其在各个时期的表达量,并分析骏枣生理指标与基因表达量的相关性。【结果】(1)随着骏枣果实的成熟,其硬度在完熟后期显著降低,果实含水量呈下降趋势,TSS含量线性上升,色差指标在完熟期趋于稳定。(2)果胶和纤维素含量前期无显著变化,但完熟期有所增加,PG活性呈波动状态,PE和Cx活性有所增加。(3)3个PG相关基因表达量在完熟期降至较低水平,3个PE相关基因表达量在脆熟期达到峰值,纤维素及其酶类7个相关基因的表达量在各个时期表现不同,其中β-Glu40在完熟期表达量比其他基因高。【结论】PG及其相关基因与骏枣果实成熟和软化的相关性小,PE相关基因对果实软化具有先导作用,Cx及其相关基因对果实成熟具有联合调控作用。