5种蔷薇科树种多酚氧化酶比较基因组学分析

蔷薇科植物中有多种具有重要价值的水果,如苹果、梨、桃、草莓和黑树莓等。这些水果普遍容易发生由多酚氧化酶(PPO)介导的酶促褐变而导致重大经济损失,从全基因组角度分析比较PPO基因家族,有助于加深对PPO基因家族和功能的认识。采用比较基因组学的方法,对这5种植物的PPO基因家族进行了基因鉴定、染色体定位、编码蛋白的亚细胞定位、内含子统计分析、基因系统进化、基因倍增与丢失等特征分析。从这5种植物中,共计鉴定出了42个PPO基因,其中6个基因被认定是假基因;绝大多数基因编码的蛋白定位于叶绿体,2个定位于线粒体,3个是分泌型蛋白;PPO基因在染色体上有串联重复和散布两种形式;9个基因具有内含子,聚类结果显示可以将它们分为6个类型,每个基因类型在进化过程中都发生过基因倍增和丢失;同型基因内含子的位置和大小具有相似性。这些结果揭示蔷薇科植物PPO基因内含子是伴随着基因倍增产生的,基因倍增也是推动PPO基因多样化的重要动力,PPO基因倍增和丢失差异导致PPO基因数量在不同物种之间产生差异。     

Ca~(2+)-ATPase抑制剂对采后草莓呼吸速率和花青苷含量的影响

用Ca2+-ATPase抑制剂钒酸钠(SO)和曙红(EB)浸泡处理转红期草莓果实(cv.Darselect)后表明,2者能提高果实呼吸速率,迅速促进外层果肉的花青苷生成,增加其可溶性糖含量,髓部果肉的花青苷生成和可溶性糖的变化较慢,而对果实的失重率影响不大。因此,Ca2+-ATPase抑制剂具有促进果实成熟衰老的作用。     

草莓成熟过程中NAD激酶、NADP磷酸酶活性

 研究了‘春星’草莓果实成熟时NAD 激酶、NADP 磷酸酶活性及NAD 激酶部分特性。结果表明, NAD 激酶和NADP 磷酸酶活性在果实绿色期到乳白期升高, 粉红期下降, 全红期又再次升高。NAD 激酶可被Ca²⁺ 强烈抑制, 被EGTA (Ca²⁺专一性螯合剂) 激活。随着成熟进程, NAD 激酶对ATP 的依赖性增加。     

草莓果实成熟期花青苷、酚类物质和类黄酮含量的变化

以春星和全明星为试材,研究了不同成熟度草莓果实酚类物质、类黄酮及花青苷的动态变化。结果表明,随着果实的成熟,酚类物质和类黄酮在绿熟期有较高的含量,之后随着果实的成熟先下降,至紫红期又开始大量积累;花青苷含量随着果实的成熟逐渐增加,紫红期达最大值;低温贮藏的草莓果实酚类物质、类黄酮含量首先下降,之后随着贮藏天数的增加而不断上升;花青苷含量逐渐增加,但增加的趋势比较缓慢。     

外源乙烯对草莓果实微粒体Ca2+- ATPase活性和膜脂过氧化的调节

 以乳白期‘春星’草莓(Fragaria ananassa Duch．‘Chunxing’)果实为试材，研究了经钙调素(CaM)拮抗剂三氟拉嗪(TFP)、氯丙嗪(CPZ)各100 µmol·L^-1 和钙通道阻塞剂异博定(Verapamil)100 µmol·L^-1 预处理后再用乙烯(50 µL·L^-1 )处理的草莓果实中微粒体“Ca²⁺-ATP酶活性、O₂ 产生速率和MDA含量的变化。结果表明，外源乙烯对微粒体膜O₂ 产生速率无显著影响，处理早期提高微粒体膜Ca²⁺- ATPase总活性，对MDA含量影响不大；后期加速微粒体膜Ca²⁺- ATPase总活性下降，但仍保持较高的MDA含量和线粒体膜Ca²⁺-ATPase活性。CPZ、TFP和Verapamil预处理降低了上述乙烯处理下Ca²⁺- ATPase活性和MDA含量，但对微粒体膜O 产生速率亦无显著影响，这说明细胞内Ca²⁺-和CaM 可能参与了乙烯诱导的膜Ca²⁺-ATP酶活性与膜脂过氧化水平的调节。     

钙及其拮抗剂对苹果果肉质膜透性的调节作用

采用培养果肉圆片的方法,研究了Ca2+及其拮抗剂对苹果果肉质膜透性的调节作用。结果表明,CaCl2(1、10mmol/L)降低果肉膜透性和溶质外渗速率(Js);细胞膜Ca2+通道阻塞剂Verapamil(100μmol/L)的影响不显著;细胞外Ca2+螯合剂EGTA(5mmol/L)、CaM的拮抗剂CPZ、TFP(100μmol/L)明显提高果肉膜透性和细胞溶质外渗速率。培养24h时,CaCl2能明显维持较高的SOD活性和ACC向乙烯的转化能力,EGTA、Verapamail、CPZ和TFP的作用相反。这些说明Ca2+对果肉细胞膜具有保护作用,而减少细胞外Ca2+和抑制细胞内Ca2+-CaM功能对果肉细胞膜具有伤害作用。     

‘鸭梨’钙调素基因的克隆与表达分析

以‘鸭梨’为材料,用RT-PCR及RACE技术克隆CaM,并借助实时定量PCR技术分析‘鸭梨’花、叶及果实不同发育时期的表达模式,获得了2个长度为764和801bp的CaM cDNA序列,分别命名为PbCaM1和PbCaM2,二者均含有450bp完整开放阅读框,编码149个氨基酸,且氨基酸序列相同。‘鸭梨’CaM在系统进化上具有高度保守性,与苹果相比,两者氨基酸序列为100%一致性。PbCaM1和PbCaM2具有时空表达特异性,它们在成叶、盛花期花瓣和幼果期表达量较高。本研究表明CaM具有高度保守性,PbCaM1和PbCaM2在‘鸭梨’果实早期生长发育过程中起着非常重要的作用。     

山楂幼树的源库关系对坐果和幼果重的影响

本研究以山楂幼树做试材，通过环剥、去叶、去花、喷布赤霉素及尿素＋ＫＨ２ＰＯ４的处理方法研究了源库关系与坐果及幼果重的关系。结果表明：盛长期环剥有利于坐果，减弱库间的竞争能力或增强库的调运养分能力，有助于坐果；而减弱源的物质供应，则会严重降低坐果率。因此认为，源库关系关系到坐果及幼果发育。     

Li~+、肌醇与Ca~(2+)对苹果、梨、山楂花粉萌发和花粉管生长的影响

观测了苹果（金冠）、梨（鸭梨）、山植（面值）的花粉萌发和花粉管生长情况,结果表明,Li2SO4的浓度越高、处理时间越早,花粉萌发和花粉管生长的抑制程度越大,Ca2+和肌醇可不同程度地逆转上述效应。因此认为,细胞内一定量的肌醇和Ca2+是果树花粉萌发和花粉管生长所必需的,并对维持正常的肌醇磷脂代谢是至关重要的。