番茄果实成熟过程中硬度及相关生理生化指标的变化

以以色列硬果型番茄为试材,研究番茄果实在贮藏过程中果实硬度与商品果率的关系,以及番茄果实成熟过程中硬度与相关生理生化指标的变化规律。结果表明：商品果率与果实硬度密切相关;番茄果实成熟过程中原果胶、纤维素含量降低,可溶性果胶含量上升;PG和纤维素酶活性在果实硬度下降过程中起主要作用,与果实硬度呈显著负相关;原果胶、纤维素含量与果实硬度呈极显著正相关。因此在耐贮运番茄育种过程中,可以根据试验材料果实中原果胶、纤维素含量来验证材料筛选的准确性。     

番茄耐裂果基因Cr3a的精细定位

以栽培番茄(Solanum lycopersicum)‘1052’为遗传背景的潘那利番茄(S.pennellii)‘LA0716’的渐渗系‘14h616’含有‘LA0716’第3染色体上长度为2.66Mb的片段,该片段含有番茄耐裂果基因Cr3a。以‘14h616’和‘1052’为亲本构建了番茄耐裂果基因Cr3a的亚渐渗系群体,以亚渐渗系群体F5代中易裂果和含有耐裂果基因Cr3a的耐裂果为材料制作石蜡切片,测量果实含水量。结果表明易裂果番茄与含Cr3a耐裂果番茄果皮角质层厚度和表皮细胞层数均无显著差异;但绿熟期易裂番茄果实含水量显著高于含Cr3a耐裂番茄。亚渐渗系群体遗传分析并结合表型鉴定结果表明,番茄耐裂性对易裂性为不完全显性关系,基因Cr3a的遗传贡献率是27.41%;将Cr3a定位于分子标记3-ZY75和3-ZY43约349kb范围内,在该区段内检测到47个候选基因。利用分子标记对以耐裂材料‘182h640’为母本、易裂材料‘182h680’为父本构建的F2群体及200份遗传背景不同的高代材料进行验证,符合性较好,选择准确度可达96%。本研究的结果为Cr3a的图位克隆和番茄耐裂果分子改良打下了坚实的基础。     

蓝莓不同硬度果实VcPLs基因克隆和功能研究

【目的】探究果胶裂解酶基因在蓝莓硬肉品种和软肉品种果实硬度差异中的作用,为选育高硬度蓝莓品种提供参考。【方法】以蓝莓硬肉品种Star和软肉品种O’Neal不同发育时期的果实为材料,测定果实硬度、细胞壁物质含量和果胶裂解酶活力,分析比较果肉细胞解剖结构,克隆果胶裂解酶基因并研究其表达模式,转化番茄验证VcPL的功能。【结果】S4（膨大期）到S6（红果期）时期是果实硬度快速下降关键时期,果肉细胞在发育初期细胞壁轮廓清晰,Star果肉细胞出现结构破损的时期晚于O’Neal,果实硬度与可溶性果胶含量、果胶裂解酶活力均呈极显著负相关,VcPL41和VcPL65编码区序列长度分别为1230 bp和1209 bp,Star和O’Neal中VcPL65氨基酸序列完全相同,VcPL41的序列在品种间有4个氨基酸差异。2个基因在Star中快速上调表达的时期晚于O’Neal。超表达VcPL41和VcPL65的番茄果实硬度显著小于对照组,可溶性果胶含量显著高于对照组。【结论】蓝莓硬肉品种Star和软肉品种O’Neal果实硬度差异受果胶裂解酶活力和可溶性果胶含量影响,VcPL41和VcPL65能够加速果实成熟软...     

乙烯与脂氧合酶在番茄果实香气合成中的作用

通过对番茄成熟突变体和野生型果实香气物质、乙烯释放量、氢过氧化物裂解酶(HPL)、脂氧合酶(LOX)活性及基因表达的测定,明确LOX与乙烯在番茄果实香气物质合成中的作用。以番茄成熟突变体rin、nor、cnr、nr(均为乙烯合成缺陷突变体)、hp-1(高色素突变体,乙烯生成正常)和野生型Ailsa Craig(AC)为试材,分别在果实破色期(0 d)、破色3 d(3 d)和破色7 d(7 d)取果实,测定香气物质、乙烯释放量、LeHPL基因表达、LOX活性和TomloxC基因表达。结果表明,随着果实的成熟,4种乙烯合成突变体果实中的香气物质种类和含量与野生型AC相比均减少,但突变体hp-1果实中香气物质与AC无显著差异;rin、nor、cnr突变体中不产生乙烯,nr中产生少量乙烯,hp-1和AC果实中能正常生成乙烯;除AC果实外,突变体rin、nor、cnr果实中LOX酶活性和TomloxC基因表达水平均较低,而在hp-1和nr破色7 d果实中酶活性和基因表达量均最高;Le HPL表达量在AC和hp-1果实中随果实成熟显著增加,在nor破色7 d显著高于破色期(0 d)和破色3 d的,而在cnr、rin和nr破色7 d均显著下降。在乙烯合成缺陷突变体果实中香气物质种类和含量较野生型减少,且不能合成乙烯或合成少量乙烯,同时LOX酶活性降低,TomloxC及LeHPL表达下降,表明番茄果实香气物质合成的LOX途径是依赖乙烯的过程。     

番茄迟熟基因突变体的研究进展

综述了番茄迟熟基因的发现过程及遗传规律,着重探讨了番茄成熟突变体Nr、rin、nor、alc材料与正常番茄品种及其一代杂种果实在成熟过程中的呼吸强度、乙烯释放量及多聚半乳糖醛酸酶(PG)活性的变化,并阐述了果实硬度和果实耐贮性的遗传规律,进一步对番茄迟熟基因的应用前景进行了展望。     

森林草莓‘Ruegen’果胶裂解酶基因的克隆及荧光定量表达分析

根据森林草莓(Fragaria vesca)果胶裂解酶(Pectate lyase)基因序列信息设计引物,克隆了森林草莓‘Ruegen’的果胶裂解酶基因PLA、PLB和PLC。利用MEGA5.0软件将这3个基因编码的氨基酸序列与其他植物的果胶裂解酶氨基酸序列进行聚类分析,同时采用荧光定量PCR的方法对‘Ruegen’植株不同器官及不同发育时期果实的果胶裂解酶基因表达量进行分析。结果表明:PLA、PLB和PLC在其植株各器官中均有表达,且在发育后期果实中的表达量明显高于其他器官,结合进化树以及果实发育过程中果胶裂解酶活性变化,推测果胶裂解酶基因对草莓果实发育后期的软化具有调节作用。     

番茄不规则裂果性状的QTL定位及候选基因分析

为挖掘调控番茄不规则裂果性状的关键基因,利用番茄易发生不规则裂果的种质‘S189’和耐裂果的种质‘R91’杂交获得F_1代,之后F_1自交构建F_2群体。以F_2群体中挑选出的20株易裂果单株和20株耐裂果单株的DNA分别等量混合,构成易裂池和耐裂池,进行QTL-seq分析。共检测到2个调控番茄不规则裂果性状的QTL,分别位于2号染色体的38.75～42.14 Mb区域和5号染色体的49.07～49.48Mb区域,暂命名为qCR2和q CR5。在qCR5的区域内仅检测到2个基因,利用2个亲本的红熟期果皮进行基因表达量分析,发现其差异均不显著。qCR2的区域较大,为快速有效地挖掘候选基因,利用43个多态性标记构建2号染色体标记连锁图,并结合F_2群体裂果率进行遗传连锁分析,在多态性标记sli2734和Bin3371之间检测到1个主效QTL,其LOD值为3.05,贡献率为7.05%,且其对应的物理位置与qCR2的区域相重合。联合QTL-seq分析和遗传连锁分析将候选区域缩小至39.55～39.94Mb,记为qCR2.1。在qCR2.1的区域内共有53个基因,利用亲本红熟期果皮进行基因表达量分析,获得3个表达量差异显著的基因Solyc02g072400、Solyc02g072470和Solyc02g076780。其中Solyc02g076780表达量差异极显著,其与乙烯调控相关,推测其为控制番茄不规则裂果性状的关键候选基因。     

高压静电场处理对番茄果实硬度变化的影响

以绿熟番茄果实为试材,贮藏前用-200kV/m和200kV/m的高压静电场处理2h,在(13±1)℃,湿度85%~90%试验冷库中贮藏24d,定期测定果实的硬度、多聚半乳糖醛酸酶和羧甲基纤维素酶活性以及果肉原果胶和可溶性果胶含量的变化。结果表明:2种静电场(200kV/m或-200kV/m)对番茄果实预处理2h可显著抑制果实羧甲基纤维素酶和多聚半乳糖醛酸酶活性,有效延缓果实原果胶水解,表明高压静电场预处理有利于保持番茄果实硬度。     

番茄果实硬度与相关性状间的相关及通径分析

选用本地主栽品种及引进品种，对影响番茄果实硬度的6个指标与硬度进行相关及通径分析。结果表明：纤维素含量和原果胶含量对番茄果实硬度的影响最大，这两个指标是影响硬度的最主要因素。因此在耐储运育种过程中，可将试验材料果实中所含纤维素含量和原果胶含量作为主要的选择指标，提高育种效率，缩短育种周期。     

1-甲基环丙烯处理对软枣猕猴桃果实软化的影响

以软枣猕猴桃为试材,研究了果实采后不同浓度1-甲基环丙烯(1-MCP)处理对软枣猕猴桃果实软化中果实品质、乙烯释放量和呼吸强度、细胞壁成分含量和果胶分解酶活性的影响。结果表明:1-MCP处理明显延缓了软枣猕猴桃果实可溶性固形物含量的上升、可滴定酸含量的下降和果实硬度下降速度;1-MCP处理抑制了软枣猕猴桃果实的呼吸峰值,推迟了软枣猕猴桃果实乙烯发生高峰出现的时间;抑制了软枣猕猴桃果实中果胶、纤维素和半纤维素的降解;降低了软枣猕猴桃果实多聚半乳糖醛酸酶活性峰值,而且推迟了软枣猕猴桃果实β?半乳糖醛酸酶活性峰值的出现。可见,1-MCP处理显著延缓了软枣猕猴桃果实的软化。     

裂果性不同的番荔枝品种果皮中细胞壁代谢相关基因的表达分析

【目的】探讨细胞壁代谢相关基因在裂果品种(AP番荔枝)和不裂果品种(PO番荔枝)采后贮藏期间的表达差异。【方法】对番荔枝2个品种采后后熟不同阶段以及对AP番荔枝进行喷施乙烯利处理后对果皮进行取样,测定果实硬度和可溶性固形物含量,利用实时荧光定量PCR技术检测8个细胞壁代谢相关基因在2个品种室温贮藏期间和乙烯利处理后,基因在不同阶段的表达变化,并应用CLUSTER软件对基因的差异表达进行双向层次聚类分析。【结果】AP番荔枝和PO番荔枝采后后熟期间的可溶性固形物含量和硬度值变化基本一致,2者之间无明显差异,而乙烯利处理能加速AP番荔枝的成熟与开裂。定量PCR分析表明,贮藏期间8个基因在PO番荔枝中的表达量均低于AP番荔枝,其中PPO在PO番荔枝中无表达,EXP2、EXP3和PE在PO番荔枝贮藏期前3 d表达量很低。EXP1在2个番荔枝品种贮藏期间一直处于高水平表达,但不受外源乙烯诱导,而EXP2、EXP3、XET1、XET3、PE和PPO均不同程度受到乙烯诱导。大多数基因在第1天,果实开裂前表达量已增加,随着裂果的加重表达量下降。聚类分析表明在PO番荔枝后熟过程中发生剧烈变化的有EXP1、EXP2、EXP3和PE基因,在AP-正常和AP-乙烯裂果前后表达量变化比较剧烈的基因基本一致,包括EXP1、EXP2、EXP3、PPO和PE。【结论】EXP1更多和果实成熟软化有关。EXP2、EXP3、PE和PPO与裂果关系较为密切,而XET1、XET2和XET3可能与果实成熟软化有一定关系,但不是果实开裂的关键基因。     

脱落酸对桃果实成熟软化和乙烯生物合成的影响

以"白丽"桃为试材,分析了果实室温条件下贮藏过程中外源ABA(脱落酸)处理和NDGA(去甲二氢化愈创木酸,ABA生物合成抑制剂)处理后多聚半乳糖醛酸酶、果胶甲酯酶、ACC合成酶和ACC氧化酶含量的变化,探讨了在室温贮藏条件下ABA对果实成熟软化和乙烯生物合成的影响。结果表明:外源ABA处理可以提高多聚半乳糖醛酸酶和果胶甲酯酶的活性,加速果实硬度软化进程。外源ABA处理可以提高ACC合成酶和ACC氧化酶的活性,使果实乙烯释放量增加并且乙烯释放高峰提前出现。而NDGA处理则可以抑制多聚半乳糖醛酸酶的活性,果胶甲酯酶活性与清水相比虽然有降低,但抑制效果不显著。NDGA对果实硬度下降也有延缓作用。NDGA可以抑制ACC合成酶和ACC氧化酶的活性,从而降低乙烯释放量并且使乙烯释放高峰延时出现。     

番茄乙烯受体基因反义表达对果实成熟的影响

 以乙烯受体基因LeETR1和LeETR2的转反义基因株系ale1和ale2为材料, 对果实成熟特性进行了研究。转基因番茄果实与对照相比, 呼吸速率下降, 但乙烯释放速率增加1～4倍, 呼吸高峰和乙烯跃变高峰出现的时间没有改变, 表明果实成熟起始时间没有改变。ale1果实成熟后期着色速度减慢, 红熟果色泽a值、番茄红素和类胡萝卜素含量都显著低于对照; 但果实多聚半乳糖醛酸酶活性上升和硬度下降速度都显著高于对照。这说明LeETR1基因与果实成熟品质特征的形成可能存在比较复杂的关系。     

柿果实采后软化中PG酶活性及其基因DkPG1的表达

为了进一步探索多聚半乳糖醛酸酶（PG）在柿（Diospyros kaki L.）采后软化中的分子调控机制,应用实时荧光定量PCR技术和DNS比色法检测常温下丙烯和1–甲基环丙烯（1-MCP）处理‘富平尖柿’果实中PG基因DkPG1的表达量和PG酶活性的变化。结果显示,随着柿果实成熟软化,DkPG1基因转录水平呈先上升后下降的趋势,其中丙烯处理4 d出现表达高峰,比对照提前12 d且峰值极显著高于对照,而1-MCP处理的果实中的表达高峰出现在处理后28 d,比对照推迟12 d峰值极显著低于对照。丙烯处理果实PG酶活性迅速增加,活性峰与DkPG1表达高峰出现在同一天,1-MCP处理的果实PG酶活性明显降低,活性峰出现在DkPG1表达高峰前4 d。此外,对不同处理下乙烯释放量和果胶组分变化分析的结果显示DkPG1基因的表达受乙烯调控,进而影响果胶组分代谢。     

两个耐贮性不同的红肉苹果株系果实硬度与香气成分及相关酶活性与基因表达差异分析

以‘红心7号’和‘红心9号’两个红肉苹果新品系的成熟果实为试材,检测贮藏期间硬度与香气成分及其相关酶活性与基因表达量。‘红心9号’苹果贮藏期间果实硬度极显著低于‘红心7号’,而乙烯释放速率极显著高于‘红心7号’;总香气物质、酯类含量及AAT1、AAT2和LOX基因表达量均极显著高于‘红心7号’,而在贮藏后期(90~120 d)果实醇类与醛类含量及HPL和ADH基因表达量均极显著低于‘红心7号’;PG、XET、PME、AM、α-L-Af和β-Gal等6个果实软化相关基因表达量及其酶活性大都极显著高于‘红心7号’。上述结果表明乙烯释放速率和酯类含量高及酯类生物合成和果实软化相关基因上调表达可能是导致‘红心9号’苹果贮藏期间果实硬度显著低于‘红心7号’的主要原因。香气物质种类、含量及其变化能作为果实贮藏品质评价的指标之一。     

果皮细胞壁物质代谢及果皮对高温和水分亏缺逆境的响应与‘度尾文旦柚’裂果相关

以‘度尾文旦柚’正常果和果顶部开裂（3个等级）果实为材料,取果顶部的果皮进行转录组测序,筛选到与裂果具有潜在联系的基因。裂果果皮中半乳糖醛酸转移酶（催化聚半乳糖醛酸合成）和阿拉伯半乳聚糖蛋白（维持细胞壁结构）基因表达量显著降低,果胶降解酶类（聚半乳糖醛酸酶、果胶裂解酶）基因表达量显著提高,这些基因表达量的变化可能引起细胞壁机械力度降低,从而导致裂果。3–酮脂酰–CoA合成酶（催化蜡质成分中长链脂肪酸合成的酶）基因在正常果果皮中的表达量是裂果的5倍～6倍,裂果果皮中该基因表达量的降低可能引起果皮抗蒸腾能力减弱,导致果皮部位水分亏缺,甚至细胞凋亡及裂隙形成。高温和水分亏缺逆境响应基因（编码脱水响应元件结合蛋白、类钙调磷酸酶酶B亚基互作蛋白激酶、WRKY30、WRKY33和WRKY40）在裂果果皮中表达量均显著降低,表明高温和水分亏缺与裂果相关。     

苹果果实质地软化过程中碳水化合物代谢及其关键酶基因表达的变化

以耐贮的富士苹果和不耐贮的金冠苹果果实为试材,研究果实发育和采后软化过程中糖和淀粉含量及其代谢相关酶活性变化,并分析其关键酶基因表达的变化。结果表明,淀粉含量和淀粉酶(AM)活性与果实硬度变化显著相关,且在富士和金冠果实间差异显著。随果实软化,金冠果实AM活性显著升高,而富士果实维持在较低水平,与金冠果实淀粉含量下降而富士淀粉含量低且稳定的变化规律相吻合;MdAM基因在金冠贮藏期的表达量迅速增加,显著高于富士。苹果果实蔗糖、果糖和葡萄糖含量均与成熟期果实硬度变化显著相关,贮藏期金冠果实蔗糖含量与硬度变化显著负相关,且SPS活性与硬度下降显著负相关,MdSPS基因大量表达,与此期SPS活性升高及蔗糖积累相一致。由此认为,淀粉降解参与了苹果果实软化,并与果实耐贮性关系密切,而且SPS在苹果果实蔗糖代谢和果实软化中起着重要作用,也与果实贮藏品质存在一定的相关性。     

番茄叶面喷施硅和钙对果实硬度及相关生理代谢的影响

以番茄品种‘红双喜’为试材,研究了生长期叶面喷施硅、钙对果实硬度、细胞壁组成物质以及细胞壁代谢相关酶活性的影响。结果表明：叶面喷施7 mmol ? L-1 H4SiO4、7 mmol ? L-1 K2SiO3、7 mmol ? L-1 H4SiO4 + 45 mmol ? L-1 CaCl2和7 mmol ? L-1 K2SiO3 + 45 mmol ? L-1 CaCl2均显著提高了番茄采收当天和采后7 d的果实硬度,4个处理的果实在采收当天和采后7 d原果胶和纤维素含量显著高于对照,可溶性果胶含量以及多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase,PG）活性、果胶甲酯酶（pectin methylesterase,PME）活性、纤维素酶（cellulose enzyme,Cx）活性显著低于对照。在各处理中,以7 mmol ? L-1 H4SiO4和7 mmol ? L-1 K2SiO3处理的效果最好,采后7 d,果实硬度分别比对照高14.31%和13.84%,原果胶含量分别比对照高75.00%和68.10%,纤维素含量分别比对照高68.66%和80.60%,可溶性果胶含量分别比对照低28.41%和29.55%,PG酶活性分别比对照低18.70%和20.87%,PME酶活性分别比对照低13.61%和17.66%,Cx酶活性分别比对照低31.42%和31.38%。     

叶面喷施Ca( NO3) 2 和GA 对‘糯米糍’荔枝裂果的影响

 以果实易裂品种‘糯米糍’荔枝为材料, 研究叶面喷施Ca (NO₃) ₂ 和GA 处理对其裂果的影响。结果表明: Ca (NO₃) ₂和GA 处理均能使裂果率明显降低。果实发育初期, 果皮中原果胶和水溶性果胶的含量均有所升高, 且原果胶含量的增高幅度明显; 随着果实的成熟, 可溶性果胶含量有所降低, 原果胶含量大幅度提高。此外, 除果实成熟期外, 果皮内果胶脂酶(PE) 和多聚半乳糖醛酸酶(PG) 的活性一直有上升趋势, 且PG的活性与水溶性果胶的含量有极显著正相关, 而纤维素酶(CX) 在整个果实发育期都表现出较高的活性且有两次明显的高峰。     

番茄裂果性状及QTL定位分析

以耐裂果的加工番茄‘14803’和易裂果的栽培番茄‘14633’为试材,将二者杂交得到F_1代,F_1自交得到F2,研究了F_2子代的裂果相关性及QTL定位,以期为近一步培育耐裂果、品质优良的新品种提供参考依据。结果表明:番茄果实抗裂指数与果实纵径、果形指数、果肩果皮韧度、果腹果皮韧度4个指标呈显著正相关。通过利用SSR和AFLP分子标记对F_2群体进行QTL定位及遗传连锁图谱的构建,找到了27个与番茄果质量、果形指数、果皮韧度等相关的QTLs,5个抗裂指数相关的QTLs。