46份野生葡萄株系对霜霉病的抗性鉴定及其相关基因的表达

为明确不同野生葡萄株系对霜霉病的抗性差异,以18个种的46份野生葡萄株系为试材,采用叶盘法鉴定其对霜霉病的抗性,并利用实时荧光定量PCR(real-time quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)技术对部分关键基因进行定量分析,探讨其在不同抗病株系中的表达模式差异。结果表明,46份野生葡萄株系的病情指数为0～34.72,其中17份为感病株系,病情指数在25.93～34.72;21份为抗病株系,病情指数在5.32～24.35;5份圆叶葡萄株系均表现为免疫,病情指数为0.00;云南-元谋2、云南-2和木扎岭-3为高抗株系,病情指数分别为1.81、4.40和1.62。当被霜霉病菌侵染后,抗病株系和感病株系中的PAL、PR1、TLP和NPR1基因的诱导表达模式不同;与感病株系相比,抗病株系中的TLP、PR1和NPR1基因有强烈的诱导表达,PAL基因在感病株系比在抗病株系中表达量高。在免疫株系普莱德和高抗株系云南-元谋2中,NPR1与其它3个基因的表达模式差异最大;TLP在抗病株系蘡薁-林县中与其它3个基因的表达模式差异最大;在感病株系秋-嵩县中,NPR1与TLP表达模式相近,PAL和PR1表达模式相近。研究表明,在中国野生葡萄种质中,云南-元谋2、云南-2和木扎岭-3对霜霉病有良好的抗性,可作为抗病育种的原始材料;抗性基因可能在抗病株系中发挥着重要作用。     

基于高通量测序组装‘赤霞珠’叶绿体基因组及其特征分析

【目的】以欧亚种葡萄‘赤霞珠’(Cabernet Sauvignon)为试材,建立适于葡萄属(Vitis)植物完整叶绿体基因组组装及其特征分析的方法,为研究葡萄属植物的进化和系统发育提供方法指导。【方法】采用Illumina Hi Seq PE150双末端测序策略对其全基因组DNA建库测序,建库类型为350 bp DNA小片段文库,测序深度为10倍。以已发表的拟南芥(Arabidopsis thaliana)和欧亚种葡萄‘黑比诺’(Pinot Noir)的叶绿体基因组序列为参考,通过BLASTN比对提取葡萄叶绿体基因组序列,并用SOAPdenovo软件进行组装,得到‘赤霞珠’完整的叶绿体基因组并对其进行特征分析。【结果】基于高通量Illumina测序,共获得5.2 G的全基因组原始数据,其中,葡萄叶绿体基因组序列为0.42 G,约占全基因组序列的8%。用抽提出来的葡萄叶绿体基因组序列成功组装出‘赤霞珠’完整叶绿体基因组。特征分析表明,叶绿体基因组序列全长160 676 bp,包括大单拷贝区(large single copy,LSC)、小单拷贝区(small single copy,SSC)和2个反向重复序列(inverted repeat,IRA和IRB),长度分别为89 134、19 072和26 235 bp,具有典型被子植物叶绿体基因组环状四分体结构;共注释得到154个基因,包括99个蛋白编码基因、47个t RNA基因和8个r RNA基因;其叶绿体基因组的GC含量为37.43%;共检测到37个串联重复序列(tandem repeat sequence)和53个散在重复序列(dispersed repeats),其中,绝大部分串联重复序列的长度为11—42 bp,占叶绿体基因组序列的0.83%,而散在重复序列占叶绿体基因组序列的5.33%;此外,还检测到50个简单重复序列(simple sequence repeats,SSR)位点,大部分的SSRs均由A或T组成,同时SSRs在‘赤霞珠’叶绿体基因组上的分布是不均匀的,LSC区段含有39个SSRs,而SSC区段和IR区段分别仅有7个和4个SSRs;与蛋白编码基因对应的密码子偏好使用A/T碱基,并且编码亮氨酸(L)的密码子使用频率最高,而编码半胱氨酸(C)的密码子使用频率最低;系统发育分析表明‘赤霞珠’与‘黑比诺’、夏葡萄(Vitis aestivalis)、圆叶葡萄(Vitis rotundifolia)亲缘关系最近。【结论】基于全基因组高通量测序的方法,成功组装出‘赤霞珠’完整的叶绿体基因组,与传统获得叶绿体基因组的方法相比,此方法不需要分离叶绿体和提取cpDNA,缩短了试验时间、降低了劳动强度,并且极大地提高了试验的可行性。‘赤霞珠’叶绿体基因组的基因结构、基因顺序、GC含量和密码子偏好性均与典型的被子植物叶绿体基因组类似。     

葡萄种质资源抗冻害性评价

调查国家果树种质郑州葡萄圃内的种质田间自然冻害,并比较不同种群和类群间的抗冻性表明,美洲种群和原产我国北部或中部地区的野生种,以及具有山葡萄血缘的种间杂种在郑州地区不会有冻害发生;部分原产我国南方的野生种和圆叶葡萄不耐冻害;欧亚种较欧美杂种不耐冻害;美洲种较其它欧美杂种抗冻性好。     

抗砧系列砧木抗葡萄根瘤蚜特性鉴定

采用室内离体根和田间盆栽接种鉴定法对新选育的4份葡萄砧木品种进行葡萄根瘤蚜抗性鉴定。结果表明,抗砧3号、抗砧5号抗性与SO4、5BB相近,表现为高抗,接种后根瘤蚜迅速死亡或停滞在1龄阶段,盆栽鉴定未发现有根瘤及蚜虫存在;抗砧1号在盆栽鉴定中未受蚜虫侵染,但室内鉴定中种群增殖2.4倍,侵染率达46.0%,抗性等级为2级,表现为低抗;抗砧6号室内鉴定中受害程度超过易感品种巨峰,盆栽鉴定中与巨峰相当,表现为易感。     

1008份葡萄种质资源涝害情况下裂果调查与分析

为了解自然涝害对葡萄种质资源裂果的影响，选取1 008份葡萄种质（欧亚种群631份、东亚种群74份、北美种群5份及种间杂种298份）开展裂果情况调查与分析。结果表明：葡萄裂果方式主要有纵裂、环裂、纵环裂和龟裂等，龟裂只在欧亚种群中有发现；北美种群和东亚种群裂果较轻，欧亚种群裂果较重；野生及砧木种质裂果轻，鲜食及酿酒种质裂果重；成熟度越高裂果越严重。通过对自然涝害条件下葡萄种质资源裂果情况的调查与分析，初步掌握葡萄种质抗裂果特点，为耐裂葡萄新品种的选育和理论研究提供种质参考。     

11个鲜食葡萄品种应对淹水胁迫的光合响应及耐涝性评价

为探究淹水胁迫对鲜食葡萄形态和光合生理的影响，筛选耐涝种质，为易涝葡萄产区鲜食品种选择和耐涝品种选育提供理论依据，以11个主栽鲜食葡萄品种1年生幼苗为试材，通过模拟水涝胁迫的形式，研究不同品种在0、3、6、9、12、15 d持续淹水胁迫下的涝害指数和光合指标，采用隶属函数法对各个品种的耐涝性进行综合评价。结果表明：随着淹水胁迫持续进行，所有供试品种的涝害指数均呈现升高趋势，早霞玫瑰最高，淹水12 d即达到100%，夏黑最低，淹水15 d为40%；相对叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、最大光化学效率均呈现逐步下降趋势，淹水15 d分别下降了15.8%～82.4%、59.2%～119.5%、62.1%～94.6%、67.3%～98.7%、4.1%～74.2%；而胞间CO2浓度呈现逐步上升趋势，至淹水第9 d上升了24.2%～122.6%；水分利用率呈现先升高后下降趋势，至淹水结束不同品种减少了29.8%～86.7%；进一步隶属函数法综合分析，11个葡萄品种耐涝能力由强到弱依次为夏黑（0.530）>阳光玫瑰（0.438）>深红无核（0.432）>克瑞森无核（0.4...     

不同葡萄种质果实可溶性糖组分特征分析

以国家果树种质郑州葡萄圃的301份葡萄种质为供试材料，进行果实可溶性糖组分及含量分析，明确其分布规律，筛选富含可溶性糖的优异葡萄资源，为葡萄资源的保护与利用提供理论依据。利用高效液相色谱对葡萄果实可溶性糖进行测定，采用聚类分析和主成分分析对葡萄果实中可溶性糖组分及含量进行规律总结。301份葡萄种质中，葡萄果实总糖含量的变化范围是从75.98 mg/mL（山葡萄N43-3）到229.45 mg/mL（赤霞珠）；94.35%种质的甜度值变化范围在120～270之间；78.07%种质的果糖含量高于葡萄糖含量，2.00%种质的葡萄糖含量与果糖含量相近（两者之差≤1 mg/mL），另有19.93%种质的葡萄糖含量高于果糖含量；蔗糖含量的变化幅度较大，变化范围为0～28.11 mg/mL。沈农香丰果实葡萄糖与果糖含量极为接近，二者含量仅相差0.03 mg/mL。黑佳酿、雷司令和阳光玫瑰等27份种质为果糖含量、甜度值较高的优异资源，可用于鲜食和制汁；赤霞珠、法国蓝和灰比诺等种质为高果糖、高葡萄糖的优异资源；金田翡翠的蔗糖含量在301份种质中最高，为28.11 mg/mL，可作为高蔗糖亲本进行利用。