蔗糖转化酶家族基因进化、表达及对草莓果实糖分积累的影响

在草莓蔗糖碱性/中性转化酶家族基因(Fa.A/N-Inv)成员序列分析的基础上,以‘申阳’和‘红颜’草莓为材料,利用实时定量PCR技术分析了Fa.A/N-Inv家族基因在不同条件下的表达模式,利用分光光度法测定了果实发育过程中A/N-Inv酶活性,利用高效液相色谱法分析了果实发育阶段糖分积累规律。结果表明:(1)Fa.A/N-Inv是由8个成员组成的多基因家族;(2)4个Fa.A/N-Invs不仅具有组织特异性,还具有果实发育阶段特异性和品种特异性表达特点;(3)4个Fa.A/N-Invs的表达受细胞分裂素(BA)、赤霉素(GA)和生长素(IAA)诱导;(4)蔗糖和葡萄糖作为A/N-Inv酶促反应的底物和产物,分别对4个Fa.A/N-Invs转录表达起正、负反馈调节作用,此外蔗糖还可作为一种信号分子诱导Fa.A/N-Invs表达;(5)‘申阳’草莓A/N-Inv酶活性在绿果阶段低于‘红颜’,其余阶段均高于‘红颜’;(6)成熟果实中蔗糖含量‘红颜’(50.7 mg·g~(-1) FW)约为‘申阳’(23.2 mg·g~(-1) FW)的2倍。     

一株可降解苹果废弃枝条的生防细菌鉴定

筛选对废弃苹果枝条具有降解作用的细菌,为农业废弃物的资源化利用奠定基础。首先利用稀释涂布法从采集的带菌苹果枝段中分离,再通过羧甲基刚果红培养基和复筛培养基挑选出产纤维素酶的菌株,利用发酵培养基验证筛选菌株的纤维素降解能力,进行腐烂病（Valsa mali）的对峙试验并测定其生防潜力,最后通过菌落形态、显微观察和gyrA序列的16S rDNA分析对细菌进行鉴定。从采集的苹果枝条中共分离出3株细菌,其中X-2菌株对苹果枝条具有降解作用,其最适生长pH为8,最适生长温度为30 ℃左右。菌株分泌产生的滤纸酶（FPAase）、β-葡萄糖苷酶和羧甲基纤维素酶（CMCase）活力分别高达（12.78±0.03） U/mL、（8.63±0.64） U/mL和（8.36±0.02） U/mL,枝条纤维素降解率高达12.36%±0.44%,经过16S rDNA序列测定和Blast 同源序列检索,得出该生防菌株X-2为解淀粉芽孢杆菌 (Bacillus amyloliquefaciens)。菌株X-2可以满足废弃苹果枝条的降解需求,其在碱性条件下生长良好,有望应用于碱性地区废弃枝条纤维素的降解。     

葡萄抗寒性与韧皮部糖分及内源激素积累的相关性

在大田环境下,以5个抗寒性不同的葡萄品种为试材,利用抗寒性评价模型对5个品种进行抗寒性排序,利用高效液相色谱法测定不同时期枝条韧皮部可溶性糖及内源激素的含量。研究抗寒性与不同时期枝条韧皮部可溶性糖及内源激素含量的相关性。结果表明,5个葡萄品种抗寒性依次为‘左山1号’‘101-14’‘3309C’‘SO4’‘黑比诺’。在10月19日与11月12日两个取样时期,蔗糖、果糖、葡萄糖和脱落酸(ABA)含量大小与葡萄抗寒性强弱完全一致,与抗寒性达显著或极显著正相关(r=0.908～0.965),相关系数均高于9月25日之前。除‘3309C’外,生长素(IAA)和赤霉素(GA_3)在抗寒性越强的品种中含量越低,在9月1日之后与抗寒系数均呈显著或极显著负相关,相关系数均在10月19日取样时达到最大,分别为0.913、0.985。总的来说,在葡萄枝条生长发育后期,高含量的蔗糖、葡萄糖、果糖和ABA以及低含量的GA_3和IAA均可提高葡萄的抗寒性。蔗糖、葡萄糖、ABA和GA_3含量对葡萄抗寒性的影响大于果糖和IAA。     

葡萄NF-Y核因子家族的鉴定与表达分析

为阐明葡萄NF-Y核因子的理化性质、进化关系和在非生物胁迫下的表达情况,本研究从葡萄全基因组中鉴定出24个VvNF-Y核因子家族成员。生物信息学分析表明其编码的氨基酸数目为132～345 aa, pI为4.62～9.83,蛋白二级结构以α-螺旋和不规则卷曲为主,亚细胞定位发现葡萄NF-Y基因主要定位于细胞核中;系统进化分析表明进化树可分为3个亚族;顺式作用元件分析发现葡萄NF-Y基因家族具有大量核心元件,如光响应元件和响应多种激素和环境信号的元件,且多序列比对分析表明VvNF-Y的3个亚族均含有保守区;此外,选择性压力分析表明8对基因对的Ka/Ks均小于0.5,在进化过程中受到纯化选择作用;qRT-PCR结果表明在500μmol·L~(-1) ABA、10%PEG和200 mmol·L~(-1)NaCl处理时,VvNF-YA2、VvNF-YB3、VvNF-YB4和VvNF-YC3的表达量显著上升,且在10%PEG条件下,VvNF-YA1的表达量也显著上升,其余NF-Y核因子家族成员在受到ABA、NaCl和PEG处理时表达量下降。试验结果表明葡萄NF-Y核因子在参与葡萄不同的非生物胁迫时可能发挥不同的作用,为葡萄抗逆性研究提供了候选基因。     

不同时段补光对日光温室番茄营养与风味品质的影响

在日光温室基质栽培条件下,以‘粉太郎’番茄(Solanum lycopersicum)为试验材料,采用红蓝光配比为7∶2的LED灯作为光源,设置3个不同补光时段,分别为揭帘前补光5 h(T1)、盖帘后补光5 h(T2)、揭帘前和盖帘后各补光2.5 h(T3),以不补光为对照(CK),研究了不同时段补光对番茄成熟果实总产量、糖酸组分及番茄红素质量分数的影响。结果表明,补光能够显著增加番茄果实总产量,与对照相比,揭帘前补光5 h、盖帘后补光5 h、揭帘前和盖帘后各补光2.5 h分别增加4.23%、12.91%、16.63%;揭帘前补光5 h显著增加番茄果实中果糖、葡萄糖、蔗糖和总糖及番茄红素质量分数,分别为40.48%、53.33%、66.66%、47.25%和31.52%,而柠檬酸、苹果酸、有机酸质量分数差异不显著,从而显著增加番茄果实中糖酸比;盖帘后补光5 h和揭帘前和盖帘后各补光2.5 h分别显著降低番茄果实中蔗糖和果糖质量分数,而总糖、苹果酸、酒石酸、糖酸比及番茄红素质量分数差异不显著。不同时段补光处理的番茄果实糖酸各组分及番茄红素之间存在一定相关性,其中果糖、葡萄糖和总糖质量分数两两之间呈极显著正相关,柠檬酸和有机酸质量分数呈显著正相关,酒石酸与果糖、葡萄糖和总糖质量分数呈极显著正相关,与蔗糖质量分数呈显著正相关;番茄红素质量分数与总糖、各糖组分、苹果酸质量分数呈显著正相关。因此,揭帘前补光5 h可显著增加番茄果实的总产量,同时有利于促进番茄果实各糖酸组分质量分数的积累,从而提高番茄果实中总糖、有机酸质量分数和糖酸比,且增加番茄果实中番茄红素的质量分数,进而提高番茄营养与风味品质。     

葡萄PP2C家族基因的鉴定与表达分析

参考拟南芥（Arabidopsis thaliana）的PP2C基因注册序列,从葡萄（Vitis vinifera）全基因组中鉴定得到PP2C家族基因27个,分为10个亚族A、C ~ I、K、L。编码氨基酸181 ~ 1 084个,理论等电点4.46 ~ 8.98。亚细胞定位分析表明,葡萄PP2C基因家族主要在细胞质、叶绿体和细胞核中表达。二级结构主要以α–螺旋和不规则卷曲为主。葡萄PP2C基因芯片表达谱分析发现,该家族成员在葡萄不同组织中响应不同的逆境胁迫。qRT-PCR分析表明,葡萄试管苗在100和50 mmol ? L-1 ABA、10% NaCl和10% PEG单独处理6 h后VvPP2C02的诱导表达量最高,分别是对照的11倍、8倍、14倍和13倍。     

不同海拔红富士苹果叶片生理及果实品质的研究

试验选取5个海拔(1 340、1 483、1 595、1 703、1 980m)‘长富2号’作为研究对象,测定其盛果期苹果树叶片形态特征、内含物质变化、果实外观及内在品质等指标。结果表明:随着海拔升高,叶片形态特征中叶片长度、叶面积、气孔密度、气孔长宽比均呈减小趋势;叶片内含物质变化中,抗还原性酶过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性均随着海拔的升高而增大,还原性糖、淀粉质量分数随着海拔的增大呈减小趋势,蛋白质质量分数呈增大趋势;在果实品质中,单果质量、可溶性固形物、可溶性糖、果皮花青苷、脯氨酸均呈先增大后减小的趋势,果实硬度、可滴定酸、维生素C呈不断增大变化;随海拔升高,叶片的抗氧化物酶类活性增大,叶片面积、气孔密度减小,叶片的综合品质较好。综合5个海拔果实品质分析可以看出,在1 483m和1 595m海拔处,果实的单果质量大、含糖量高,营养较均衡。     

苹果L-LEC-RLK基因家族鉴定及响应病原真菌信号的表达分析

以L型类凝集素(Lectin-LegB;Pfam:PF00139)和激酶(Pkinase;Pfam:PF00069)保守域全蛋白序列为种子序列,鉴定了苹果(Malus×domestica Borkh.)L型类凝集素类受体激酶(L-LectinReceptor-like kinase,L-LEC-RLK)家族成员,并对其理化性状、进化特征、亚细胞定位、染色体位置和表达模式进行分析。通过鉴定,共获得41个成员,其氨基酸序列大小介于423～1 291 aa,分子量介于47.12～143.27 kD,等电点介于5.50～8.91,其中28个成员位于质膜。根据进化分析将拟南芥、水稻、马铃薯、杨树和苹果等5个物种的L-LEC-RLKs分为8个亚组,苹果L-LEC-RLKs分布于亚组Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅷ。染色体位置分析表明苹果L-LEC-RLKs存在多个串联重复。该家族成员在不同组织中存在多样化的表达模式。27个成员在苹果接种腐烂病菌(Valsa mali,Vm)或斑点落叶病菌(Alternaria alternata apple pathotype,AAAP)后存在差异表达。其中,MD15G1226500和MD14G1055200的表达量在两种病害发生后都发生了显著的差异。以上差异基因可作为进一步开展抗病研究和功能分析的候选基因。     

基于隶属函数法的油麦菜栽培基质综合评价

以棉花秸秆、菇渣、牛粪等农业废弃物为原料,通过添加蛭石、珍珠岩配制成复合基质,设置T1(菇渣∶棉花杆∶牛粪∶草炭∶蛭石∶珍珠岩=2∶1∶1∶2∶2∶2)、T2(菇渣∶棉花杆∶牛粪∶草炭∶蛭石∶珍珠岩=3∶1∶1∶1∶2∶2)、T3(菇渣∶棉花杆∶牛粪∶蛭石∶珍珠岩=4∶1∶1∶2∶2)、T4(菇渣:牛粪:蛭石:珍珠岩=5∶1∶2∶2)、T5(菇渣:蛭石:珍珠岩=6∶2∶2)5个处理,以传统基质配方(草炭∶蛭石∶珍珠岩=6∶2∶2)为对照,研究不同配比基质的理化性质及其对油麦菜生理指标的影响,通过相关性和隶属函数法综合分析,筛选出适合油麦菜生长的栽培基质。结果表明,T5基质理化性状良好,符合油麦菜生长需求;其基质的全磷、碱解氮、速效钾、有机质和脲酶活性,以及该基质处理下的油麦菜的叶面积、单株鲜质量均高于其他各处理;对照的基质养分含量最低,油麦菜因缺乏营养而叶片发黄。T1～T4的单株鲜质量,根系活力显著高于对照;T2处理的叶绿素质量分数最高,与T1和T3无显著差异,其净光合速率显著高于其他各处理。根据综合评价系数,T5的隶属函数平均值为0.858,显著高于其他处理。综上所述,T5可作为油麦菜栽培基质并替代传统草炭型基质。     

高锌胁迫对八棱海棠幼苗锌积累、分配与9个MTP基因表达的影响

为了研究高锌(Zn)胁迫下苹果砧木八棱海棠(Malus robusta Rehd.)Zn积累、分配及分子响应机制,以其8叶龄实生苗为试验材料,采用溶液培养法进行不同浓度(4、25、50、100μmol·L~(-1))Zn处理。试验结果表明:过量Zn胁迫严重影响植株生长及Zn的积累与分配,随着Zn处理浓度的升高,八棱海棠幼苗根系中Zn含量显著高于茎和叶;富集系数(BAF)的增大和转运系数(TF)的减小都说明Zn在根系中大量积累,以减轻对地上部的伤害。根据对9个MTP基因的相对表达量以及相关性分析,认为在高Zn胁迫下MTP基因的表达与植株内Zn含量有密切联系。MTP1在茎、叶中显著表达,具有组织特异性。MTPC2-like的相对表达量在4μmol·L~(-1) Zn处理下与根、茎、叶的Zn含量显著正相关,而在较高浓度Zn胁迫下相关性减弱,这说明MTP基因的表达具有浓度效应。