利用CRISPR/Cas9系统敲除葡萄中VviEDR2提高对白粉病的抗性

利用CRISPR/Cas9系统定点编辑葡萄白粉病感病基因VviEDR2（Enhanced disease resistance 2），在VviEDR2的DUF1336结构域设计靶位点VviEDR2-T1，构建CRISPR/Cas9敲除载体，通过农杆菌介导法转化‘无核白’葡萄胚性愈伤组织。对PCR阳性植株进行靶位点扩增测序，结果表明，共有8个转基因植株在靶位点处发生不同类型的双等位基因突变，编辑效率为32%；突变体植株生长势较弱，叶片较小，茎秆丛生、细弱。进一步对突变体植株进行抗病检测，结果表明，接种葡萄白粉菌（Erysiphe necator Schw.）5 d后，突变体植株叶片上白粉菌孢子仅能萌发出少量较短初级菌丝，表皮细胞产生大量明显的H2O2，而野生型叶片中白粉菌萌发出大量初级菌丝、次级菌丝和吸器，无明显H2O2产生。这些结果表明，可以利用CRISPR/Cas9技术编辑葡萄感病基因VviEDR2，提高葡萄白粉菌抗性。     

Crude garlic extract significantly inhibits replication of grapevine viruses

Efforts to control viral diseases of grapevine include the production of certified material and development of virus-resistant transgenic grapevines. However, effective antiviral agents, once the viruses have infected the plants, are still lacking. This study shows that a crude garlic extract has significant antiviral activity against grapevine viruses. Replication of grapevine leafroll-associated virus 2 (GLRaV-2) was obviously inhibited in grapevine cv. Cabernet Sauvignon calli treated with diluted (1:100) garlic extract. The relative RNA levels of GLRaV-2 and grapevine fleck virus (GFkV) in cv. Summer Black grapevine in in vitro-grown plantlets 10 days after treatment with diluted (1:100) garlic extract were about 22% and 20%, respectively, of that in controls. The viral RNA accumulation of GLRaV-2, GFkV, grapevine virus A (GVA), grapevine fanleaf virus (GFLV) and grapevine rupestris stem pitting-associated virus (GRSPaV) in field-grown grapevine cv. Centennial Seedless plants sprayed with diluted (1:100) garlic extract were about 31–40%, 26–38%, 18–31%, 17–42% and 15–18%, respectively, of that in controls. Moreover, the garlic extract treatment led to a significant decrease in viral RNA accumulation of GLRaV-3, GLRaV-2, GVA, GFkV, GFLV, GRSPaV and grapevine Pinot Gris virus in pot-grown grapevine cv. Shine Muscat plants, and viral disease symptoms in these plants were obviously attenuated. In addition, this extract significantly induced expression of pathogenesis-related protein genes and stimulated activity of antioxidant enzymes in grapevines. Taken together, these results indicate that the crude garlic extract acts as a significant inhibitor against a broad range of grapevine viruses.     

利用CRISPR/Cas9敲除葡萄VviPDS1基因的研究

选择葡萄八氢番茄红素脱氢酶(Phytoene desaturase)基因VviPDS1为靶标,利用CRISPR/Cas9系统构建基因敲除载体,瞬时转化葡萄叶片原生质体,检测到不同类型的突变。通过农杆菌介导转化‘无核白’葡萄胚性愈伤组织,筛选获得卡那霉素抗性植株71株。经PCR鉴定,其中53株为阳性植株,阳性率为74.64%。测序结果表明,共有20株在靶点发生不同类型的突变,编辑效率为37.74%;其中9株产生了双等位基因突变。对其进行氨基酸序列预测,在第202位氨基酸之后发生了不同程度的变异。利用CRISPR/Cas9系统敲除VviPDS1获得的突变体植株呈现整体矮化,其叶片出现不同程度白化。表明CRISPR/Cas9系统可以通过细胞中的瞬时或稳定表达进行基因编辑,可以实现在葡萄编辑植株中产生纯合敲除。     

东北日光温室葡萄园水热通量特征及其对气象因子的响应

运用温室葡萄水热平衡观测资料，分析了东北日光温室葡萄的能量平衡和能量分量日变化、生育期变化以及分配规律，同时也分析了潜热通量（λET）对环境因子的响应。结果表明：水热通量各分量在整个生育期日变化总体上呈现为单峰趋势，净辐射（R_n）的峰值最大为618.75 W·m^-2，λET峰值最大为242.73 W·m^-2，感热通量（H）峰值最大为327.93 W·m^-2；在新梢生长期，白天λET较小，为34.55 W·m^-2,随着生育期推进，λET逐渐增大，在果实着色成熟期达到最大值（78.49 W·m^-2）之后减小；H在各生育期能量中均占了绝大部分；白天潜热通量占净辐射的比例（λET/R_n）在新梢生长期最小，为25.28%，在果实着色成熟期最大，为44.17%；感热通量占净辐射比例（H/R_n）整个生育期几乎都达50%以上，土壤热通量占净辐射比例（G/R_n）相对较小，变化范围为4.46~12.32 W·m^-2；在整个生育期能量比率大小依次为H/R_n>λET/R_n>G/R_n。在不同生育阶段瞬时尺度上，R_n是影响潜热变化最主要的气象因子，R²高达0.88。在日尺度上，各气象因子对潜热通量的影响在逐渐变弱，相对湿度（RH）与λET相关系数仅为0.28。但无论从瞬时尺度还是日尺度，R_n都是影响潜热通量最主要的气象因子。各气象因子对潜热通量的影响大小依次为：R_n>VPD>T_a>RH。     

广西葡萄良种脱毒研究进展

建立葡萄脱毒技术并繁育和推广葡萄良种脱毒苗木,对于广西葡萄产业的健康可持续发展极为重要。本研究团队在广西最先开展了葡萄脱毒技术研究。目前已建立了10种葡萄主要病毒的RT-PCR检测方法,并建立了热处理结合茎尖培养的葡萄脱毒技术,且已成功对‘阳光玫瑰’葡萄、‘夏黑’葡萄和‘巨峰’葡萄三个优良品种的带毒单株进行了脱毒。研究成果有助于进一步推动广西葡萄产业的健康可持续发展。     

应用基因芯片检测中国野生葡萄抗白粉病基因表达

 本文研究了利用Affymetrix的欧洲葡萄基因表达芯片检测中国野生葡萄基因表达的可行性,并检测了葡萄白粉菌(Uncinular necator)人工接种诱导后48 h后的基因表达情况。结果表明,该芯片可以在感病材料中检测出表达的基因11 906个,抗病材料中检测到表达的基因11 839个,在二者中同时检出表达的基因11 839个,能够检出的基因数占该芯片基因探针组总数的71.3%,因此用欧洲葡萄基因芯片检测中国野生葡萄中基因表达水平是完全可行的;并利用此芯片检测出在人工接种诱导后,抗病材料中和感病材料相比表达上调的基因共1 920个,占检测出基因总数的16.21%;表达下调的基因数1 760个,占检测出基因总数的14.87%;表达上调和下调的幅度(signal log ratio)都在1~7倍之间。     

不同砧木对藤稔葡萄生长与果实品质的影响

以南方应用较广的几个砧木品种嫁接藤稔,观察砧木对藤稔葡萄生长与果实品质的影响。结果表明：砧木嫁接的藤稔结实性能都较优良,树体的生长势以5BB、华佳8号、SO4砧试树上长势较好;果粒增大状况以华佳8号、5BB砧试树上最佳,果粒重平均达17．0～17．5g,比对照增加30％左右;果实的可溶性固形物含量以1613和华佳8号砧试树上最高,平均为14．5％,比对照高20％;果实的硬度为5BB、华佳8号的试树上果肉最硬,平均为1．91～1．96kg/cm^2。经综合测评,砧木品种嫁接的“藤稔”生长势及果实性状均比巨峰砧的藤稔优良,由此建议藤稔栽培采用砧木嫁接苗,首选砧木为华佳8号和5BB、1613。     

葡萄种植行向对覆膜越冬膜下温度的影响

为消除葡萄东西行向种植双膜覆盖越冬膜上雪被不足的顾虑,2014—2015年冬季在新疆阜康进行了东西向、南北向膜下和土埋的温度逐日观测。结果表明,寒冷期最低温度东西向较高。整个冬季东西向有大于土埋的补偿温度,而南北向是低于土埋的亏缺温度。在-25.6℃的最低气温日,东西向是-3.0℃、南北向-5.4℃、土埋-4.6℃。经推算,在-37℃极端最低气温时,分别是-9.6℃、-13.6℃、-10.4℃。两种行向都经得住极端最低气温和长期低温的酷寒,东西向好于南北向。最高温度、平均温度也是东西向较高,温差则反之。10℃萌发生长的日期东西向比土埋提前37天,南北向提前35天。东西向还较南北向高产优质,生长旺盛。东西向因为优越的光照条件,可不再担忧雪被不足的问题。若采用篱架式南北向栽培,双膜越冬也是安全可靠的。     

设施葡萄不同新梢间距处理对冠层光环境及果实品质的影响

选用6年生‘贝达’砧木嫁接的‘京蜜’葡萄为试材,在控制果实负载量相同的前提下,设置10、15和20 cm新梢间距处理,连续两年研究其3种新梢间距处理条件下葡萄冠层光环境及果实品质的差异。结果表明：树体冠层总孔隙度和开度为新梢间距20 cm处理 > 15 cm处理 > 10 cm处理,叶面积指数和光能截获率表现相反,新梢间距10 cm 处理 > 15 cm处理 > 20 cm处理。20 cm间距处理光能利用率低,10 cm处理叶面积指数过高,树体郁闭,15 cm处理叶面积指数合理,光能利用率高。果实单粒质量在新梢间距15 和20 cm处理间无显著差异,显著高于10 cm处理;果皮色泽以15 cm间距处理最佳,其次为20 cm处理,10 cm处理最差。果实内在品质,可溶性糖和维生素C含量以新梢间距15 cm处理 > 20 cm处理 > 10 cm处理,可滴定酸含量表现相反趋势,10 cm间距处理最高,15和20 cm处理间无显著差异。特征香气组分中具有玫瑰香味的芳樟醇与绿叶清香和果香的正己醛含量均以15 cm间距处理显著高于其他两个处理;清香和果香味的橙花醇、花香味的香叶醇、甜玫瑰香味的香茅醇及绿叶清香和果香味的2–己烯醛含量均以15和20 cm新梢间距处理显著高于10 cm处理。15 cm间距处理挥发性香气物质的含量较高,表现更浓的品种香气。综合认为,设施栽培中水平龙干树形配合高光效V形叶幕的‘京蜜’葡萄以新梢间距15 cm处理表现最佳。