桃CYP450超基因家族的基因鉴定及Prupe.6G046800的功能分析

【目的】鉴定分析桃(Prunus persica)细胞色素P450(Cytochrome P450,CYP450)超基因家族成员,并对Prupe.6G046800基因进行功能分析。【方法】系统分析了桃的CYP450超基因家族功能。采用比对和检索2种方法鉴定桃基因组中的CYP450超家族成员,构建上述基因和拟南芥同源基因的系统进化树并分析其基因结构;运用转录组学数据分析该家族基因组织特异性表达和果实发育时期表达量变化;最后,构建了其中1个重要基因Prupe.6G046800的过表达载体并转化番茄,采用瞬时转化的方法分析该基因的启动子活性。【结果】桃基因组CYP450超家族成员共295个,可分为9个家族簇,其中包含4个多基因家族簇和5个单基因家族簇。未发现CYP727和CYP746家族簇成员,其中CYP71家族簇成员数量最多。组织特异性表达分析显示,CYP450超家族在桃不同组织中均有表达,有145个基因至少在1个组织中表达,以根中特异表达基因数目最多。选择上述表达基因进行基因结构分析,发现桃的CYP450s基因长度跨度大、外显子数量差异明显。分析了CYP450超基因家族在果实发育过程中的表达,发现有45个基因表达量持续下降,36个基因持续上升。将Prupe.6G046800在番茄中进行异源稳定转化,此基因在过量表达的番茄植株不同组织中表达有着显著差异,且明显高于野生型番茄。启动子顺式作用元件分析显示,该基因可能受到光、干旱及激素等信号的调控。【结论】从桃基因组中鉴定出295个CYP450超家族成员,可分为9个家族簇。转录组数据显示,CYP450s基因参与了桃的整个生长发育过程。Prupe.6G046800过表达导致番茄单果质量降低,表明Prupe.6G046800参与果实发育调控。     

桃脂氧合酶基因家族生物信息学及其表达特性分析

【目的】脂氧合酶(lipoxygenase;LOX;linoleate oxygen oxidoreductase;EC1.13.11.12)作为一种重要的酶,广泛参与植物生长、发育、成熟、衰老及植物抗逆过程,因其重要作用一直是国内外研究的重点和热点。研究利用生物信息学方法对桃LOX基因家族进行发掘和预测,以期为桃LOX家族基因鉴定和功能分析提供基础信息,并在分子水平上为桃品种改良及采后保鲜提供明确的候选基因。【方法】采用生物信息学方法研究了桃LOX基因家族成员数目、系统进化关系、假定蛋白质结构及分类,运用q RT-PCR技术研究LOX基因家族在桃特异组织中的表达模式。【结果】桃LOX基因家族包含13个假定蛋白,9-LOX和13-LOX类型分别有6个成员,另外存在1个特殊类型,与苹果具有相似性;桃LOX蛋白氨基酸序列一致性在33.76%~90.84%;13个LOX家族成员绝大多数是两性氨基酸,9-LOX类型的6个家族成员的理论等电点都小于7,13-LOX类型各等电点没有规律;13个蛋白质的二级结构除ppa017962m外以无规则卷曲为主要构成元件;染色体定位分析表明,LOX家族基因并非平均分布在桃的8条染色体上,其中6号染色体上桃LOX基因分布最多,ppa017962m未定位在任何特异染色体上;q RT-PCR的组织特异性表达结果表明,LOX基因家族主要在果实和茎中的相对表达量较高。【结论】分离并鉴定了13个桃LOX家族基因,其不均匀地分布在桃染色体上;多数桃LOX基因主要在果实和茎部表达;ppa001634m、ppa001082m、ppa001216m、ppa001016m、ppa017962m在果实中的表达量最高,可能参与调控桃果实衰老软化过程。     

桃生长素酰胺水解酶基因家族序列特征及其表达分析

生长素酰胺水解酶（IAA-Leucine Resistant1-like Hydrolase,ILL）可催化生长素结合态释放游离态生长素（IAA）。为了深入研究桃ILL基因家族的功能,对桃基因组中ILL基因家族成员的数量、在染色体骨架的分布、编码蛋白质的结构、基因表达模式和编码氨基酸的进化树分类等方面进行了研究。桃基因组中共鉴定出了9个ILL基因,它们分布在4个染色体骨架上（scaffold 1、2、3和7）。在桃中编码ILL蛋白家族的基因成员分别为：PpILR1、PpILR2、PpILR3、PpILR4、PpILL1、PpILL2、PpILL3、PpILL4和PpILL5,所有这些预测的蛋白都含有M20结构域和M20二聚化结构域。运用荧光定量实时PCR技术对该基因家族在桃果实生长发育各阶段的表达水平进行了分析,结果显示：ILL 基因家族中的数个成员在果实不同发育阶段表达水平有变化,其中PpILR1的表达量在果实生理成熟期明显上调。     

桃PpCuAO家族基因鉴定及在果实发育和成熟中的表达分析

【目的】明确铜胺氧化酶(CuAO)基因与桃果实发育和成熟过程中多胺积累的关系,探究CuAO介导的多胺分解在桃果实成熟中的作用。【方法】采用乙腈浸提法提取黄水蜜桃果实发育过程中的多胺,采用高效液相质谱联用方法测定多胺含量。挖掘并分析桃基因组CuAO基因家族成员在不同组织及桃果实不同发育时期的表达水平,并利用转基因技术验证关键成员在多胺分解代谢中的作用。【结果】多胺含量分析发现,伴随着桃果实发育和成熟过程,多胺含量逐渐降低。在桃基因组中鉴定了4个CuAO候选基因(PpCuAO1～4),各基因呈现明显的组织表达特异性,其中PpCuAO4在果实发育后期受到明显诱导。利用外源多胺处理及转基因技术分析,表明PpCuAO4可能参与亚精胺(spermidine,Spd)的氧化分解代谢。【结论】PpCuAO4介导的多胺分解是导致桃果实成熟过程中多胺积累减少的重要原因。     

苹果MdCYP707A家族基因表达分析和MdCYP707A1的功能鉴定

对苹果Md CYP707A家族4个成员的蛋白序列进行比对,并进行保守结构域分析发现,MdCYP707A家族成员都含有细胞色素P450单加氧酶结构域。利用荧光定量PCR检测其在苹果不同组织(根、茎、叶、花、果实、种子)中的表达,4个基因在种子中的表达量最高,并且在果实发育不同时期的表达量有明显差异。在苹果种子吸水膨胀和层积过程中的表达分析表明,MdCYP707A家族成员参与了种子萌发过程中ABA的降解。通过检测MdCYP707A基因对不同非生物胁迫(干旱、盐、渗透胁迫)和对ABA的响应,初步认为其在种子萌发中有重要作用,其中,MdCYP707A1对ABA的响应最为明显。另外,利用农杆菌介导的遗传转化的手段,鉴定了MdCYP707A1基因在苹果愈伤组织和拟南芥中的功能,过表达MdCYP707A1能够降低对非生物胁迫的抗性,说明其可能参与ABA的降解过程,同时在拟南芥中异源表达MdCYP707A1能够提高拟南芥种子的萌发率。     

香蕉果实MaGBSSI基因家族的克隆及表达分析

以"巴西"蕉(Musa acuminata L.AAA group cv.Brazilian)为试材,利用同源克隆法获得4个颗粒结合淀粉合成酶I(Granule-Bound Starch Synthase I,GBSSI)基因家族成员的cDNA全长,运用MEGA 5.05软件进行聚类分析,并通过quantitative real-time PCR(qPCR)技术检测MaGBSSI基因家族成员在香蕉果实不同发育时期及成熟阶段和不同组织中的表达情况。结果表明:香蕉4个MaGBSSI基因家族成员MaGBSSI-1、MaGBSSI-2、MaGBSSI-3、MaGBSSI-4的cDNA全长分别为1 851、1 851、675、1 845bp,登录号分别为KF512020、KF512021、KF512022、KF512023。聚类分析发现,香蕉MaGBSSI基因家族与其它植物GBSSI基因同源性达65%。qPCR分析发现,MaGBSSI-1、MaGBSSI-2、MaGBSSI-4在香蕉根、球茎、叶片和苞片等营养器官中明显上调表达,而MaGBSSI-3在花、果皮、果肉等生殖器官中表达量比较高,在根、球茎及叶片中几乎不表达。香蕉果实发育过程中,MaGBSSI-1、MaGBSSI-2、MaGBSSI-4在0~30d明显上调表达,而MaGBSSI-3在香蕉果实发育30~60d表达量比较高,在0~30d几乎不表达,且随着果实的成熟,MaGBSSI-3表达量逐渐下降。研究结果为阐明香蕉果实的直链淀粉生物合成及降解机制并对其进行表达调控奠定了基础。     

桃Aux/IAA家族基因鉴定及在果实成熟过程中的表达分析

通过生物信息学鉴定桃基因组中生长素/吲哚乙酸(Aux/IAA)基因家族,并对其在溶质型和硬质型桃果实成熟阶段的表达水平进行q RT-PCR检测。结果表明:桃Aux/IAA基因家族包含22个成员,这些基因集中分布在5条染色体上,以第1条染色体上含有最多,为8个。大部分Aux/IAA基因包含高度保守的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ功能域,聚类分析表明其分为10类。基因结构分析显示这些基因包含2~5个外显子。荧光定量PCR分析表明10个Aux/IAA基因在溶质型桃果实的表达量高于对应时期硬质型桃果实,其中5个基因随着溶质型桃果实的成熟上调表达,特别是ppa010303m、ppa010871m和ppa020369m。试验结果表明桃Aux/IAA家族成员在结构上高度保守,其中多个成员(尤其是ppa010303m、ppa010871m和ppa020369m等)可能参与调控桃果实的成熟。     

苹果K~+转运蛋白基因家族鉴定及表达分析

利用苹果基因组筛选K~+转运蛋白基因,分析其系统发育关系,通过q RT-PCR检测它们在平邑甜茶各器官组织和不同发育阶段果实的表达特征。结果表明,在苹果中存在65个K~+转运蛋白基因,包括CHX家族(33个)、HAK家族(24个)、HKT家族(1个)和KEA家族(7个),它们与拟南芥K~+转运蛋白基因高度同源,其基因结构相对保守,并且不均匀地分布在13条染色体上。定量表达分析发现,K~+转运蛋白基因具有不同的表达模式,其中在根中高度表达的32个,在叶片中高度表达的12个,在茎尖中高度表达的11个,在果实中高度表达的19个。研究结果为揭示苹果K~+转运蛋白基因的功能提供了基础资料。     

马铃薯CHI家族基因鉴定及其对外源水杨酸和茉莉酸的响应分析

利用拟南芥几丁质酶(Chitinase,CHI)基因家族蛋白序列在马铃薯基因组内进行Blast P分析,获得马铃薯CHI家族成员,并对其进行基因结构分析、motif预测、进化树构建、顺式作用元件和组织表达分析。共有26个马铃薯CHI基因成员得到鉴定,其所有成员均含有较少的内含子,其中motif 1~motif 6均含有具有催化功能的GH19结构域。一共检测到166个胁迫或激素响应元件。进化树分析显示,CHI分为6个亚家族。马铃薯几丁质酶基因在不同组织中差异表达并且在水杨酸或茉莉酸处理后诱导表达,暗示水杨酸和茉莉酸对几丁质酶家族有不同的调控作用。     

大白菜PUP基因家族的生物信息学分析

为深入研究大白菜PUP基因家族的功能,采用生物信息学方法对大白菜基因组中PUP基因家族成员进行了鉴定,并对其基因组信息、蛋白生理生化特征、基因结构、保守结构域、系统进化树和表达模式等方面进行了研究。结果表明:在大白菜基因组中共鉴定出了24个PUP基因,可以聚类到3个分支,Clade I、Clade II和Clade III;PUP基因在大白菜10条染色体上不均匀分布,而且存在明显的串联重复现象并在染色体上呈现5个串联重复基因簇,说明串联复制是PUP基因家族基因扩增的主要方式;对BrPUP蛋白氨基酸序列多重比对和蛋白跨膜域的分析表明BrPUP蛋白一般存在10个跨膜域,为典型的跨膜蛋白;通过MEME软件对BrPUP蛋白motif的预测还发现了10个比较保守的motif;最后利用Unigene数据库中的EST表达数据对BrPUPs的表达模式进行了初步研究。上述研究结果为大白菜PUP基因功能的研究奠定了基础。     

应用灰色关联度分析法评价桃果实品质

应用关联分析法,对北京市郊区栽培的水蜜桃系列的10个品种、蟠桃系列的6个品种和油桃系列的3个品种的10个品质指标进行了综合评价,明确了3个桃品系中的最优品种.依据灰色关联度排序所进行的综合评价结果基本一致,与等权关联度相比,加权关联度的评估结果更能反映出果实品质多个指标的实际表现.在专家打分的基础上,采用灰色关联度分析法可以比较全面、客观地评价桃各个品种的品质.结果表明:供试的水蜜桃系的10个品种的桃中,综合品质表现优异的是晚蜜、绿化9号和艳丰一号;蟠桃系列的6个品种的桃中,综合品质表现优异的是碧露蟠桃、瑞蟠4号和瑞蟠3号;油桃系列3个品种的桃品质最佳的是瑞光19号.     

Next generation sequencing reveals the potential functions of the genes involved in controlling several important commercial traits in peach (Prunus persica (L). Batsch) fruits

Next-generation sequencing techniques provide a new insight into the genetic bases of the most important commercial traits in fruit trees. The genomic deep sequencing results of peach cultivar ‘Xiaobaitao’ and its bud variation type ‘Jinliuzaohong’ are reported here. The numbers of detected Single nucleotide polymorphisms (SNPs) in wild type and in mutant were 591,485 and 593,484, with that of InDel as 113,934 and 115,065, respectively. Interestingly, the numbers of SNPs and InDels that differentiate ‘Jinliuzaohong’ from ‘Xiaobaitao’ were 50,217 and 19,368, respectively. The number of genes with non-synonymous mutation was 887, which involved in 109 pathways. The authors found dozens of genes involved in the important commercial traits of peach fruit which are of variations in Coding sequence (CDS) regions, including 3 NAC family genes, i.e. NAC66, NAC68, and NAC78. The relevant commercial traits of peach fruit include colour coverage, maturity date, fruit size, and sugar content. A phylogenetic tree of homological NAC proteins indicated relationship among the species. Genome sequence data suggested that a series of genes and several genetic pathways were likely involved in the formation of the important traits in peach fruits. The findings provide new evidence for the functions of the candidate genes controlling peach fruit traits which were proposed previously by researchers using QTL analysis.     

梨Trihelix转录因子家族成员鉴定及表达分析

Trihelix转录因子可以和光应答相关的GT元件结合,因此又称GT转录因子。本研究从梨基因组中鉴定出16个Trihelix家族基因,依次命名为PbGT1~PbGT16,从同属于蔷薇科的草莓和桃基因组中分别鉴定出11和16个Trihelix家族基因。染色体定位与基因复制事件分析表明,梨、草莓和桃Trihelix家族成员分别分布在12、6和8条染色体上,且梨Trihelix家族存在片段复制事件。种间系统进化树分析表明,梨、草莓和桃Trihelix家族成员分为6个亚族,梨家族成员(PbGT)属于GT-2、Subfamily O和SIP1亚族。结合进化关系及qRT-PCR验证,筛选出PbGT15可能参与调控梨果实石细胞团木质化。     

基于电子鼻无损检测技术的桃果实香气研究

【目的】为了无损评价桃果实的香气品质差异,【方法】以19个桃品种八成熟的果实为试材,应用FOX4000电子鼻研究了品种间果实香气的差异。【结果】电子鼻18个金属氧化传感器对不同样品的感应值存在差异,LY2/LG、LY2/AA、LY2/GH、LY2/gCT1和LY2/gCT传感器的感应值为负值,其余13个传感器的感应值为正值;判别因子分析(DFA)方法可将桃果实大致分为4个小组,而主成分分析(PCA)方法的区分效果不明显,统计质量控制(SQC)方法显示样品间的香气品质具有差异;18个传感器在PCA与DFA分析方法中的权重存在不同。【结论】基于电子鼻的无损检测,应用DFA和SQC方法能较好呈现桃果实香气品质的差异。     

桃GH3基因家族的生物信息学分析及其在果实发育中的表达

为了探索生长素酰胺合成酶（GH3）基因家族在桃（Prunus persica L. Batsch）果实生长发育过程中的作用,对桃基因组中的GH3基因家族进行生物信息学分析,对它们在溶质型和硬质型油桃果实发育成熟阶段的表达水平进行qRT-PCR检测。检测结果表明：桃GH3基因家族有8个成员,分别为PpGH3-1 ~ PpGH3-8,聚类分析表明其分为GroupⅠ和GroupⅡ两类。实时荧光定量PCR分析表明GroupⅡ型基因（PpGH3-1、PpGH3-2、PpGH3-3、PpGH3-4和PpGH3-5）在溶质型油桃中的表达水平高于硬质型油桃,其中PpGH3-3和PpGH3-4最为明显。经NAA处理后的硬质型油桃果实PpGH3-1、PpGH3-3、PpGH3-4和PpGH3-7相比对照上调表达,其中PpGH3-3上调表达最为明显。试验结果表明生长素在桃果实成熟软化过程扮演着重要的角色。     

基于果肉单体酚和总酚含量评价桃果实抗氧化能力

为利用果实酚类物质组分含量评价桃果实的抗氧化能力,以12个红肉桃、7个白肉桃和4个黄肉桃品种成熟期果实为试材,分析果肉单体酚和总酚含量的差异。结果表明,红肉桃各品种具有较高的表儿茶素和总酚含量。在对各指标进行相关性分析的基础上进行主成分分析,将8个酚含量指标概括成4个独立的综合指标（即主成分）,通过隶属函数分析求得各综合指标的隶属函数值,结合权重计算综合评价值并对各品种果肉抗氧化能力进行综合排序,发现红肉桃中的‘北京一线红’综合评价值最高,同时红肉类型排序靠前,多数白肉、黄肉类型排序靠后,与聚类分析结果较一致。试验结果表明桃果实抗氧化能力与肉色密切相关,利用主成分分析法、隶属函数法、聚类分析法结合单体酚、总酚含量可综合评价不同肉色桃果实的抗氧化能力。对桃果实抗氧化能力的贡献排序依次为新绿原酸、总酚、表儿茶素、阿魏酸、绿原酸、芦丁、儿茶素、槲皮素。     

桃不同果实类型品质、产量性状的差异研究

 通过普通桃、蟠桃、油桃、油蟠桃4种果实类型496份品种资源（Prunus persica L.）的主要品质、产量性状的比较分析,目的在于揭示不同果实类型群体的农艺性状特性。结果表明：①不同果实类型桃的生育期不存在显著差异。②普通桃与蟠桃、油桃与油蟠桃的比较,果形扁平果实的可溶性固形物、可溶性糖、糖酸比增加;可滴定酸、带皮硬度、去皮硬度、平均单果质量、平均果核质量、核质量/单果质量、产量指数减少趋势。③普通桃与油桃、蟠桃与油蟠桃的比较,果皮无毛果实的可溶性固形物含量、可滴定酸、着色面积、去皮硬度增加;可溶性糖、果皮韧性、平均单果质量、产量指数减少趋势。④油桃与蟠桃比较,油桃的可滴定酸含量、着色面积、平均单果质量和产量指数高于蟠桃。⑤普通桃与油蟠桃比较,油蟠桃可溶性固形物、可溶性糖含量均有显著增加,平均单果质量显著减少。     

反光膜应用对桃果实品质的影响

以"湖景蜜露"、"锦绣黄桃"、"早露蟠桃"果实为试材,探讨反光膜应用对3个品种桃可溶性固形物含量、单果重和中下部果实着色度的影响。结果表明:3个品种桃果实着色程度处理与对照均达到了极显著差异水平(P0.01);"早露蟠桃"可溶性固形物含量处理与对照也达到了极显著差异水平(P0.01),其它2个品种桃处理与对照达到了显著差异水平(P0.05);"早露蟠桃"单果重处理与对照达到了极显著差异水平(P0.01),其它2个品种桃处理与对照无显著性差异水平(P0.05)。