梨果实钾转运体基因PbKT12的克隆与功能验证

PbKT12是基于梨果实转录组分析筛选出的对施钾有强烈响应的钾转运体基因，本研究中进一步验证其功能。以‘黄冠’(PyruspyrifoliaNakai)梨果实为材料克隆得到PbKT12全长序列，分析表明该基因序列共2 730 bp，编码909个氨基酸；序列对比表明PbKT12与苹果中同源蛋白氨基酸序列相似性高达97%。亚细胞定位结果显示，PbKT12定位于细胞质膜上。PbKT12转化钾吸收缺陷型酵母R5421在低于5 mmol·L^-1 K⁺的培养基上能够恢复生长。qRT-PCR结果表明，PbKT12在梨果实和叶片中的相对表达量随盆栽土壤施钾水平增加而升高。使用农杆菌侵染花序法将PbKT12导入拟南芥，与野生型拟南芥相比，过表达PbKT12拟南芥植株的生长速度比野生型更快，抽薹、开花时间更早，植株葡萄糖积累量更高。采用X射线荧光光谱仪无损检测K+在拟南芥植株中的分布发现，在缺钾胁迫下过表达PbKT12拟南芥中K+向花序运输的量增加。因此推断，PbKT12在梨果实中具有促进K+转运和葡萄糖积累的作用。     

不同梨砧木幼苗钾营养效率的差异

[目的]探讨不同钾水平下4种梨砧木幼苗钾营养特性的差异,为培育钾高效梨砧木提供优异种质和理论依据。[方法]以‘山梨’、‘杜梨Ⅰ’(湖北杜梨)、‘杜梨Ⅱ’(郑州杜梨)和‘豆梨’幼苗为供试材料,采用适钾(3.0 mmol·L~(-1))和低钾(0.1 mmol·L~(-1))2个营养液培养方法,研究钾素对梨不同砧木幼苗生长,钾、钙、镁含量,钾素分配和利用效率的影响。[结果]低钾处理下,各个品种梨砧木幼苗的根、茎、叶及全株干质量均低于适钾处理,其中‘山梨’的下降幅度最小;‘山梨’的根总长和根尖数在低钾处理下均升高,但其他品种的根系参数都有不同程度的下降。低钾处理导致梨砧木幼苗体内钾浓度及钾积累量降低,钙、镁含量升高,且与其他品种相比,‘山梨’的升高幅度最大。在不同钾水平处理下,各个品种梨砧木幼苗各器官的钾分配比例从大到小的器官分别为叶、根、茎;与其他品种叶片相比,‘山梨’叶片中的钾分配比例最高。低钾处理显著提高了各个品种梨砧木幼苗的钾利用效率,‘山梨’的增加幅度最大,其钾效率比及钾利用效率均高于其他品种。此外,‘山梨’幼苗的叶绿素含量均显著高于其他品种钾处理;在低钾处理下,‘山梨’幼苗根和叶中丙二醛含量的增加量均较低。[结论]在低钾胁迫下,‘山梨’幼苗具有较有利的生理特性和更高效的钾素利用能力,适应低钾胁迫。     

缺铁胁迫对杜梨幼苗生理及铁吸收和转运相关基因表达的影响

[目的]本文旨在探讨缺铁胁迫下杜梨幼苗铁素吸收与转运相关生理生化特性和相关基因时空表达的差异,为解决梨树生产中极易产生的缺铁黄化问题提供理论依据。[方法]以杜梨幼苗为试材,采用全根及分根水培法,设置正常供铁(40μmol·L~(-1) FeNa-EDTA,简写为+Fe)及缺铁(0μmol·L~(-1) FeNa-EDTA,简写为-Fe)、分根供铁(1/2根供40μmol·L~(-1) FeNa-EDTA、1/2根供0μmol·L~(-1) FeNa-EDTA,简写为+Fe SR和-Fe SR)处理,研究铁素对杜梨幼苗的根系形态、质外体铁、有机酸含量等及相关基因表达的影响。[结果]处理12 d时,-Fe、+Fe SR和-Fe SR处理的总根长分别是相应处理0 d的1.76、3.02和3.20倍;不同铁处理根际pH值随时间的上升趋势均比+Fe处理缓慢;Fe~(3+)还原酶活性随不同铁处理时间先增强后下降;缺铁处理下根和叶中有机酸含量始终高于正常供铁处理。缺铁处理下铁吸收和转运相关基因表达显著上调,并随时间呈不同的变化规律,其中根系IRT1、FRO2、HA7基因2 d即显著上调表达,NRAMP1在中、后期(6 d)显著上调表达;CS1、CS2和NAS1在根系和叶片均表达,而NAS2和FRD3仅在根系表达;YSL3仅在叶中表达,且在8 d时显著上调表达。[结论]缺铁胁迫显著改变杜梨的根系形态,根系铁吸收相关的基因表达加强,根系还原能力提高;同时,调控有机酸类物质合成和转运的基因也上调表达,有利于促进铁螯合物由根系向地上部转运。     

‘黄冠梨’钾转运体基因PbKT8的克隆与表达分析

[目的]本文旨在克隆‘黄冠梨’钾转运体PbKT8基因,对基因定位及表达特征进行初步分析,为其功能研究提供基础。[方法]从‘黄冠梨’果实中克隆PbKT8基因的cDNA全长序列,利用生物信息学对其同源序列进行分析,构建含GFP载体并通过激光共聚焦显微镜精确定位蛋白位置,实时荧光定量PCR分析不同施钾处理下该基因在果实成熟期的表达特征。[结果]钾转运体PbKT8基因序列全长2 328 bp,编码775个氨基酸,PbKT8蛋白与苹果(Malus domestica)进化关系最相近,同源序列相似性高达99.10%;亚细胞定位结果显示,PbKT8蛋白定位于细胞膜上;PbKT8基因转化酵母突变菌株R5421在低于5 mmol·L~(-1) K~+培养基上恢复生长;qRT-PCR结果表明,PbKT8基因在果实和叶片中相对表达量随施钾水平增加而上升。[结论]PbKT8蛋白定位在质膜上具有转运钾离子的功能,在果实成熟期受高钾响应表达。