石榴植物化学研究进展

石榴中含有大量的植物化学物质,具有抗氧化、抗癌、抗菌、抗感染、抗糖尿病、预防心血管疾病等诸多医疗功效,引起了国内外研究者的广泛关注.根据世界上发表的相关研究结果,对石榴中含有的植物化学成分进行了综述.     

石榴花器官发育相关基因PgWUS和PgBEL1克隆及其时空表达分析

在前期构建的‘泰山红’石榴(Punica granatum L.)基因组数据库的基础上,鉴定并采用同源克隆技术克隆得到PgWUS和PgBEL1全长CDS(Coding sequence)序列。PgBEL1编码区全长为1851 bp,PgWUS为936 bp,分别编码616个和311个氨基酸。蛋白序列比对及系统进化分析发现,PgWUS与甜瓜(Cucumis melo var.makuwa)、黄瓜(C.sativus)的WUS进化关系较近;PgBEL1和巨桉(Eucatyptus grandis)具有较高的相似性,聚在同一分支。PgBEL1和PgWUS行使功能区域定位在细胞核。实时荧光定量PCR分析表明,PgBEL1在花发育的P1~P4阶段(花蕾纵径小于12.0 mm),两性花中的表达量高于功能性雄花(雌蕊败育);PgBEL1在叶片中的表达量最高,是花萼的3.2倍、茎段的1.2倍,茎尖中最低;雌蕊中PgBEL1是雄蕊的1.16倍。在石榴花发育的P2和P3阶段(花蕾纵径5.1~10.0 mm),PgWUS在两性花中的表达量高于功能性雄花;PgWUS在花萼中的表达量最低,茎段中最高;PgWUS在雌蕊中的表达量是雄蕊的1.5倍、茎尖的1.8倍。     

石榴木质素合成途径进化与密码子使用偏好性分析

木质素是陆生植物进化的标志,对植物适应陆生环境具有重要作用。本研究选取石榴(Punica granatum)等18种农林业广泛栽培或湿地系统中具有重要价值的维管束植物,进行木质素合成途径基因进化与密码子使用偏好性分析。结果表明:石榴木质素合成途径基因偏好以G/C结尾的密码子,与单子叶类群和双子叶锦葵类分支相一致,受突变压力影响较大;木质素合成途径基因的进化存在明显的种系特异性;对双子叶植物的长期人工选育会诱导密码子向弱偏好性方向进化。     

石榴花二氢黄酮醇还原酶（DFR）基因RT—PCR扩增体系的建立与优化

分别以红花和粉花石榴‘泰山红’、‘重瓣粉花’盛花期花瓣为材料，提取RNA后进行反转录，对DFR基因的PCR扩增体系进行了优化，建立了高效、特异的石榴花DFR基因的RT—PCR扩增体系，为克隆基因全长奠定了基础。     

观赏石榴新品种培育

<正>山东省果树研究所观赏园艺研究室自2001年开始从事国外观赏石榴品种的引进与研究工作。经过近10年的综合评价,筛选出花色各异、花期长、适应性强、观赏价值高的石榴新品种‘榴花红’、‘榴花雪’、‘榴花粉’、‘榴缘白’、‘榴花姣’,并于2009年12月通过山东省林木品种审定委员会审定。     

石榴耐盐性研究与指标筛选

以3个石榴Punica granatum品种的扦插苗为材料,研究不同浓度（0,150,300,450 mmol·L-1）氯化钠胁迫对各品种生长和生理生化指标的影响,并筛选适合评价石榴耐盐性的指标。结果表明:与对照相比,‘红珍珠’ ‘Hongzhenzhu’的生物量随氯化钠浓度升高而降低,而低盐胁迫（150 mmol·L-1）下,‘泰山红’ ‘Taishanhong’和‘超大籽’ ‘Chaodazi’的生物量增加。随着盐浓度增大,各石榴品种盐害加重;单位质量新鲜叶片中叶绿素质量分数降低;脯氨酸质量分数、丙二醛质量摩尔浓度、钠离子质量分数升高;可溶性蛋白质质量分数先降低后升高;超氧化歧化酶（SOD）,过氧化氢酶（CAT）酶活性和钾离子质量分数先升高后降低,300 mmol·L-1处达到最大值;氯化钠浓度不超过300 mmol·L-1时,钾钠离子比均大于1。研究说明:石榴能够抵抗中度盐胁迫（≤ 300 mmol·L-1）,主要通过增加脯氨酸、钾离子等渗调物质质量分数和提高抗氧化酶活性来缓解盐害。灰色关联分析筛选出单株生物量、SOD酶活性、盐害指数、钾钠离子比值和丙二醛质量摩尔浓度作为评价石榴耐盐性的主要指标。     

“冷俊”槭查尔酮异构酶基因(CHI)片段克隆及序列分析

以槭树品种"冷俊"为试材,利用RT-PCR技术,根据GenBank中登录的相关物种查尔酮异构酶基因(CHI)的保守序列设计简并引物,提取其秋季变色期叶片中的总RNA并扩增出CHI基因的cDNA片段。测序结果表明,该片段长553 bp,编码183个氨基酸。序列分析表明,该片段与龙眼、橄榄、山茶、沙梨等的同源性在81%～90%以上,证明已成功克隆到槭树变色期叶片CHI基因的cDNA片段,在GenBank中登录号为KC121346。     

石榴等观赏植物DFR基因生物信息学分析

根据GenBank中已登录的红花石榴、粉花石榴、姜荷花、芍药、水母雪莲、大丽花、瓜叶菊和兰花等植物二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)基因的核苷酸序列和氨基酸序列,应用生物信息学软件对其核苷酸序列的外显子、氨基酸序列的理化性质、疏水性/亲水性和跨膜结构等进行了预测。结果表明,这几种植物DFR基因均存在1个外显子,含量最丰富的氨基酸是Ala、Gly、Cys和Thr;除红花石榴和粉花石榴DFR属于不稳定蛋白外,其余植物均属于稳定蛋白。这几种植物DFR蛋白均为亲水性蛋白,存在明显的疏水区和亲水区以及跨膜结构等。     

“泰山红”石榴高频再生体系构建

以"泰山红"石榴带芽茎段为外植体,进行了组织培养研究,并建立了高频再生体系,为今后的遗传转化和育种研究奠定基础。研究结果显示,最佳初代培养基为MS+1.5 mg/L BA+0.3 mg/L IBA+2 g/LPVP,成芽率达85.7%,成芽个数为4.3。最佳增殖培养基为B5+0.6 mg/L BA+0.5 mg/L IBA+0.3 mg/LAgNO3+0.2 mg/L GA3+100 ml/L椰汁+2 g/L PVP,增殖系数达5.8。最佳生根培养基为B5+1.0 mg/L IBA+100 ml/L椰汁,生根率达94.0%,移栽成活率达89.0%。     

石榴花类黄酮3′羟化酶基因的克隆及序列分析

为研究花色苷生物合成途径中类黄酮3′羟化酶基因(F3′H)的序列信息,以泰山红石榴花瓣为试材,提取总RNA后反转录为cDNA,根据GenBank中登录的相关物种F3′H基因的保守序列设计兼并引物,对反转录后的cDNA进行PCR扩增并测序。结果表明:在石榴中克隆到了长度为996bp的F3′H基因cDNA片段,该基因编码331个氨基酸,含有细胞色素P450保守域,属于CYP75B亚家族。该序列在GenBank中的登录号为KC430328。