可可蔗糖磷酸合成酶基因家族进化及组织表达分析

在高等植物中,蔗糖磷酸合成酶（Sucrose phosphate synthase,SPS）是蔗糖合成的限速酶。在多种植物中都发现了SPS基因,而可可中尚未见相关报道。通过分析可可基因组数据库,鉴定出4个SPS候选基因,依次命名为TcSPS1、TcSPS2、TcSPS3和TcSPS4。4个基因的编码区（CDS）长度在3 075~3 228 bp之间,外显子数目为12~14,预测蛋白的平均分子量为118.15 ku,等电点均小于7。进化分析结果表明SPS基因家族分成3个亚族;TcSPS1和TcSPS2属于ClassⅠ亚族,TcSPS3和TcSPS4分别属于ClassⅡ亚族和ClassⅢ亚族。实时荧光定量PCR分析结果表明,TcSPS1与TcSPS2在树皮和果实中高量表达,TcSPS3和TcSPS4主要在叶片中表达。伴随着叶片和花蕾生长发育,各TcSPS基因表达量均呈现出上升的趋势,表明其与主要光合产物--蔗糖的合成或再合成有密切联系,参与可可“源库”器官中光合产物分配。     

大豆钾转运体基因GmKT12的克隆和信息学分析

以钾高效和钾敏感型大豆品系为试验材料,设置低钾胁迫试验,在8个时间段取样提取RNA,利用Real time-PCR检测GmKT12基因的表达量,结果显示GmKT12基因在不同品系地上部和地下部表达水平有显著差异,其原因来自GmKT12基因的氨基酸序列和蛋白质结构的变异。从2个品系中分别克隆目的基因并对基因序列进行同源性及生物信息学分析表明,与GmKT12基因相似性在30%以上的同源基因有56个,GmKT12在进化树中的位置与Glyma18g18822最近;GmKT12编码蛋白为可溶性跨膜蛋白,具有多个磷酸化位点,该基因与信号转导有关,对大豆获取及转运钾离子可能起着关键作用。     

低温胁迫对胡椒叶片生理生化及显微结构的影响

以胡椒主栽品种热引 1 号胡椒（Piper nigrum c.v. Reyin-1）和野生近缘种石南藤（Piper wallichii）为材料，经过 4 ℃低温胁迫处理，研究其在胁迫条件下植株的伤害情况、叶片解剖结构和生理生化指标变化。结果表明：低温胁迫条件下，石南藤比热引 1 号胡椒具有明显的耐寒表型，胡椒叶片厚度变化与叶片受害程度相一致；胁迫 72 h时，热引 1 号胡椒保护酶系统被破坏，石南藤则仍然表现活跃；热引 1 号胡椒的可溶性糖和可溶性蛋白含量呈现升降趋势，石南藤则维持上升；胡椒的丙二醛和脯胺酸含量与其抗寒性呈现负相关。研究结果表明，石南藤为抗寒性种质，其抗寒性比热引 1 号胡椒强，为开展胡椒抗寒育种和胡椒抗寒分子机理研究提供了材料基础。     

胡椒碱生物合成机理研究进展

以胡椒碱生物合成的前体为主线,结合模式植物生物碱生物合成的研究成果,从胡椒碱合成前体鉴定、莽草酸代谢途径、赖氨酸代谢途径3个方面概述了胡椒碱生物合成机理的研究进展,并对胡椒中胡椒碱生物合成调控的研究进行了讨论,提出了提高胡椒碱合成效率及含量的初步设想。     

可可种质资源抗寒性初步评价及低温胁迫下生理响应

本研究以收集保存的38份可可种质资源为对象,在2016年1月极端低温期间,进行抗寒性初步评价,依据低温危害后可可果实和叶片损害程度,可可资源抗寒性可分成5级。以具有抗寒性差异的INA-t5（Ⅰ级）、COM-e8（Ⅱ级）、ECU-ev6（Ⅳ级）、THA-o6（V级）种质为材料,研究抗寒性差异种质在4 ℃胁迫条件下植株的伤害情况、叶片解剖结构和生理生化指标变化。结果表明：低温胁迫条件下,INA-t5、COM-e8种质比THA-o6、ECU-ev6种质具有明显的耐寒表型,可可叶片受害程度差异显著;可可的丙二醛和脯氨酸含量的变化幅度与其抗寒性呈现负相关;胁迫48 h 后,THA-o6、ECU-ev6种质保护酶系统逐渐被破坏,INA-t5、COM-e8种质则仍然表现活跃。综合以上结果,INA-t5、COM-e8为抗寒性种质,其抗寒性比THA-o6、ECU-ev6强,抗氧化酶活性和渗透物质含量变化规律以及差异种质,可为可可开展抗寒育种和抗寒分子机理研究提供理论和材料基础。     

6个不同可可品系（品种）比较试验

可可作为重要的特色热带经济作物,目前国内主栽品种单一,为鉴定筛选出优异的可可品系,以培育我国可可新优品种。本研究以XYS-1、XYS-2、XYS-3、XYS-4、XYS-5、‘热引4号’等6个可可品系（种）为材料,在海南万宁对其植物学、农艺和品质性状进行比较试验。结果表明：XYS-5果实成熟周期最长达192 d,XYS-1果实成熟周期最短仅为162 d;XYS-4果实长度最长,平均达到218.27 mm,与其他5个品系（种）差异显著;XYS-2的产量最高,平均单果种子干重为46.48 g,平均单株结果量为59个;XYS-2的产量除与’热引4号’差异不显著外,与XYS-1、XYS-3、XYS-4、XYS-5差异均显著;XYS-5可可脂含量最高,平均值达51.27%,显著高于’热引4号’,XYS-1可可脂含量最低,平均值为43.67%。XYS-2、XYS-4品系植株长势强、产量高、品质稳定,可作为可可新品系（种）在海南进行扩大种植和示范推广。     

菠萝蜜不同颜色果肉中类黄酮物质分析

为分析不同色泽菠萝蜜果肉中类黄酮物质的差异,以红色和黄色菠萝蜜果肉为材料,基于超高效液相色谱串联三重四级杆质谱平台,定性和定量分析类黄酮物质。结果表明：菠萝蜜果肉中共鉴定出82种类黄酮物质,包括27种黄酮、24种黄酮醇、12种黄烷酮、11种黄酮碳糖苷以及8种其他类型类黄酮物质;定性定量分析的整体结果表明,红色果肉中类黄酮物质的种类和总含量要明显优于黄色果肉;红色果肉和黄色果肉之间差异组分的统计结果表明,在红色果肉中优势积累的类黄酮物质有19个,仅3个黄酮碳糖苷在黄色果肉中优势积累。研究结果揭示了红色果肉中类黄酮总含量和种类的优势,为菠萝蜜品种选育提供了数据和材料参考。     

可可果实主要农艺性状相关性及产量因素的通径分析

以79份可可资源为材料,对其果实和种子性状进行相关和通径分析。结果表明:(1)每果种子干重与其他性状的相关系数均表现为正相关,果实经济系数与果重、果壳重、果长、果径围、果壳厚表现出极显著负相关,说明果实越大,就会有更多光合产物分配到果壳中。(2)通径分析结果表明:果壳重对每果种子干重的效应为负,其它性状对每果种子干重均为正向效应;其中单粒重对每果种子干重的贡献最大,单粒重每增加1个单位,每果种子干重会提高0.663 8个单位。每果粒数和果重每增加1个单位,每果种子干重分别提高0.625 4和0.327 9个单位。因此,可可育种过程中要着重关注单粒重、每果粒数和果重等性状。     

胡椒碱合成相关BAHD酰基转移酶基因的克隆与分析

胡椒碱是胡椒中重要的功能物质和品质指标之一。本研究以中国胡椒的主栽品种‘热引1号’为材料,基于胡椒基因组数据和转录组数据,筛选参与胡椒碱合成相关BAHD酰基转移酶,对候选的酰基转移酶基因进行克隆、分析和诱导表达。结果表明从胡椒基因组中鉴定出BAHD酰基转移酶基因78个。基于多序列比对及motif分析,胡椒BAHD酰基转移酶成员分为7类,特征结构域主要为HXXXD、DFGWG、YFGN。表达模式分析筛选出在胡椒果实中特异表达的BAHD基因7个,并成功克隆到全长序列。其中,Pn1.3303、Pn1.3375编码的氨基酸包含完整且未发生突变的特征结构域,在胡椒种子中特异表达,表达模式与胡椒碱合成紧密相关。将2个目的基因分别构建到原核表达载体pGEX-4T-1上,最终成功诱导表达出N末端与GST标签融合的目的蛋白。本研究为胡椒碱生物合成相关BAHD酰基转移酶的鉴定提供了基因资源。     

胡椒PnCAD基因的克隆和表达分析

木质素在植物体中具有运输水分、支撑植株和加强植物体免受侵害等功能，是苯丙烷代谢途径的重要产物之一。其中肉桂醇脱氢酶（cinnamyl alcohol dehydrogenase，CAD）是该途径中重要的限速酶。本研究在胡椒转录组测序的基础上，用RACE法进行克隆，对PnCAD基因全长进行生物信息学分析，并对其蛋白进行理化性质、亚细胞定位和系统进化树等分析；最后运用实时荧光定量PCR进行分析。结果表明：克隆得到CAD基因的全长cDNA，长度为1364 bp，开放阅读框（open reading frame，ORF）为1071 bp，编码356个氨基酸，预测相对分子量为3.879 kDa，等电点为6.27，属于亲水性蛋白；含有3个N-糖基化特征序列和9个磷酸化位点，可能处于细胞质内。结构域分析发现，胡椒CAD蛋白含有NAD(P)结合位点、多个催化锌和结构锌结合位点。系统进化树分析表明，胡椒CAD与细辛CAD6亲缘关系最近，胡椒和细辛的同源性最高为76%，均隶属于比较原始的双子叶植物。通过荧光定量分析发现，黄花胡椒在辣椒疫霉菌侵染下表达量升高，在8 h达到最高值，约为对照的10倍；之后在24 h时出现小幅度升高，约为对照组的6倍，之后下降。‘热引1号’胡椒的表达量在侵染8 h时达到最低，之后缓慢上升。总体来说，所有时间下黄花胡椒基因表达量均高于‘热引1号’胡椒，且差异显著。本研究结果可为今后研究胡椒抗非生物胁迫功能提供参考，为PnCAD基因的功能研究提供理论依据。