西瓜果实表皮蜡粉的化学成分与基因定位

【目的】蜡粉是植物抵御外界胁迫的第一层保护性屏障,对西瓜果实表皮蜡粉的结构、化学成分、遗传规律进行研究,并预测控制该性状的基因,以便全面了解性状的生理生化作用,发掘候选基因。【方法】试验选用无蜡粉的西瓜自交系‘美佳选黑’（P₁）和有蜡粉的西瓜自交系‘FH’（P₂）为双亲配制杂交组合,构建六世代群体（P₁、P₂、F₁、F₂、BC₁P₁、BC₁P₂）,利用扫描电子显微镜（SEM）对双亲成熟期果实表皮结构进行观察,通过气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）对蜡粉的化学成分进行测定,以峰面积为指标,定量计算蜡粉化学成分的含量,采用BSA-seq对西瓜表皮蜡粉进行基因初定位,应用BLAST软件将定位区间内的编码基因与多个数据库比对完成基因信息注释,并通过详细的基因注释信息及突变位点分析,快速筛选候选基因。【结果】西瓜果实表皮蜡粉为灰白色,呈致密的板状结构,长度约为5 μm;无蜡粉材料表皮较为光滑,无蜡粉层附着。GC-MS分析显示,蜡粉中共检测到24种脂肪族化学成分,分别属于烃类、醇类、酯类、酸类、酚类和醛类。包括烃类物质10种,含量占表皮蜡粉有效化学提取物总含量的77.72%,链长变化范围为C17—36,主要为C27、C28、C29、C32、C33、C34、C36的饱和正链烷烃;醇类物质5种,占12.60%;酯类物质5种,占0.43%;酸类物质2种,占0.53%;酚类1种,占0.80%;醛类1种,占3.99%;含量最高的5种化学成分依次为：正三十四烷、正二十九烷、1,30-三十烷二醇、正三十三烷、正二十八烷。在后代群体中,F₁、BC₁P₂群体西瓜果实表皮全部有蜡粉,F₂群体有蜡粉和无蜡粉西瓜果实的分离比符合3﹕1的孟德尔分离比例,BC₁P₁回交群体有蜡粉和无蜡粉分离比符合1﹕1的理论比,说明蜡粉的有无符合单基因显性遗传模式,有蜡粉对无蜡粉为显性。对BSA-seq数据进行SNP和InDel关联分析,关联结果取交集得到1号染色体3.16—4.84 Mb的候选区域,该区域共含有144个基因。数据库比对结果显示,在关联区域中,共138个基因有功能注释,包括10个非同义突变,1个移码突变。结合已有文献报道,其中5个非同义突变基因可能与西瓜表皮蜡粉的生成有关：Cla002367为烯酰ACP-还原酶（ECR）类基因,该类基因是特长链脂肪酸合成所必须;Cla011514、Cla002337和Cla002342为细胞色素P450（CYP）家族基因,该家族部分编码蛋白能够通过烃基羟化等反应催化脂肪族化合物的生成;Cla002353的基因注释信息为ABC转运体,ABC转运体与蜡质分子的转运息息相关。【结论】西瓜果实表皮蜡粉为板状结构,主要由特长链脂肪酸衍生成的脂肪族化合物组成。该性状是单基因遗传,有蜡粉为显性性状。BSA关联分析得到1号染色体1.68 Mb的关联区域,并预测关联区域中Cla002367、Cla011514、Cla002337、Cla002342、Cla002353这5个非同义突变基因为调控西瓜果实表皮蜡粉性状的候选基因。     

45份辣椒种质发芽期和苗期的耐冷性评价

冷害是我国冬春季辣椒生产中主要的逆境因子,选用耐冷品种可有效抵御冷害。以45份辣椒地方品种和高代自交系为试验材料,分析低温胁迫下的种子发芽及苗期生长情况,筛选发芽期和苗期表现耐冷的种质材料。结果表明,45份辣椒种质的种子在15℃低温胁迫下,V06C0299、V06C0445、V06C01581、2019P162等25份种质的相对发芽率超过93.33%,V06C0299、V06C0445、V06C1581、GW464等13份种质的相对发芽势超过91.11%。选用10份种质进行苗期4℃低温胁迫处理,V06C01581的冷害指数最低为0.32,表现出较强的耐冷性。相关分析表明,相对发芽率、相对发芽势与冷害指数呈负相关,相关系数分别为-0.280、-0.327(P <0.05)。利用隶属函数法综合评价表明,V06C0299平均隶属函数值最大为0.89,表现为较强的耐冷能力。研究结果可为辣椒耐冷基因挖掘和耐冷品种选育提供基础。     

3个不同类型西瓜品种果实发育过程中游离氨基酸的积累分析

【目的】探讨3个不同类型西瓜果实中游离氨基酸含量和积累模式的差异及游离氨基酸在西瓜种质分类中的潜在价值。【方法】以3个不同类型的西瓜品种为试材，对不同发育时期果实中游离氨基酸进行测定分析。【结果】共检测到24种游离氨基酸，发现瓜氨酸、谷氨酰胺和甘氨酸在3个类型西瓜中含量(w，后同)较高，为0.1～0.5 g·kg^-1，且含量差异较大；精氨酸仅在冰糖脆中含量高，为0.12 g·kg^-1；其余游离氨基酸含量均低于0.05 g·kg^-1。在游离氨基酸含量的积累模式中，PI532726中17种呈抛物线型，6种呈上升型，1种为其他形式；宁夏红籽瓜中13种呈上升型，6种呈抛物线型，5种为其他形式；冰糖脆中11种呈“N”型，13种为其他形式。PI532726和宁夏红籽瓜中游离氨基酸含量和积累模式相似。【结论】3个类型西瓜果实中瓜氨酸、甘氨酸和谷氨酰胺含量高，且差异显著，精氨酸仅在冰糖脆中含量高；PI532726和宁夏红籽瓜中游离氨基酸含量和积累模式相似，与冰糖脆差异显著；对多种游离氨基酸含量和积累模式的结合分析可能在西瓜种质分类中发挥...     

西瓜果肉柠檬黄色的遗传分析和基因定位

【目的】对西瓜白色和柠檬黄色果肉的色素成分、色素含量、遗传规律进行研究,通过BSA-seq进行基因定位,并预测与柠檬黄色果肉相关的候选基因,为深入研究西瓜柠檬黄色果肉的遗传与分子机制奠定理论基础。【方法】本研究选用‘冰糖脆’（Ⅰ P₁,白色果肉）和‘喜华’（Ⅰ P₂,柠檬黄色果肉）,‘萨省奶油瓜’（Ⅱ P₁,白色果肉）和‘新金兰选’（Ⅱ P₂,柠檬黄色果肉）4份纯合自交系材料为亲本分别配置杂交组合,构建了两个六世代群体。利用高效液相色谱法（HPLC）对4个亲本材料4个不同发育时期的类胡萝卜素组分和含量进行测定。利用集群分离分析法（bulked segreant analysis,BSA）实现对两个BSA-seq群体（BSA-seq Ⅰ和BSA-seq Ⅱ）的初定位,然后根据西瓜参考基因组‘97103’V2注释信息挖掘候选基因,并通过实时荧光定量PCR（qRT-PCR）对候选基因进行验证。【结果】在西瓜果实发育过程中,紫黄质和叶黄素在双亲中差异性积累,其中紫黄质具有更高的含量,且在柠檬黄色果肉中的含量显著高于白色果肉。成熟期西瓜白色果肉中紫黄质含量为（10.96±4）μg·g^-1DW,柠檬黄果肉中紫黄质含量为（22.84±2）μg·g^-1 DW;成熟期西瓜白色果肉中叶黄素含量为（2.23 ±1）μg·g ^-1 DW,柠檬黄果肉中叶黄素含量为（3.97±1）μg·g^-1 DW。在构建的两组六世代分离群体中,Ⅰ F₁、Ⅱ F₁、Ⅰ BC₁P₁、Ⅱ BC₁P₁群体西瓜果肉颜色均为非柠檬黄色,F₂群体中西瓜果肉非柠檬黄色与柠檬黄色的分离比符合3∶1的孟德尔分离比例,Ⅰ BC₁P₂、Ⅱ BC₁P₂回交群体果肉非柠檬黄色和柠檬黄色分离比符合1∶1,表明西瓜果肉柠檬黄色对白色为隐性性状。通过对BSA-seq Ⅰ和BSA-seq Ⅱ数据进行SNP和InDel关联分析,将控制西瓜果肉柠檬黄色的主效位点定位在6号染色体24.00—24.61 Mb的区域内,该区域内共有70个基因。结合西瓜参考基因组注释信息及qRT-PCR表达量分析,最终得到5个与西瓜果肉柠檬黄色有关的基因,其中Cla97C06G121680、Cla97C06G121700和Cla97C06G121890均与叶绿体的形成和叶绿体结构大小有关,这3个基因通过干预有色体的形成影响西瓜果肉颜色;Cla97C06G121910是一种响应乙烯合成的AP2转录因子,与果实成熟密切相关,通过影响果实成熟造成果肉中类胡萝卜素的积累;Cla97C06G122090具有跨膜转运作用,在类胡萝卜素的跨膜运输中起作用。【结论】西瓜白色和柠檬黄色果肉中主要色素为紫黄质和叶黄素,且柠檬黄色果肉中的色素积累量显著高于白色果肉。西瓜果肉柠檬黄色对白色为隐性性状。BSA-seq分析将调控西瓜果肉柠檬黄色形成的一个主效位点定位于6号染色体24.00—24.61 Mb区间内,推测Cla97C06G121680、Cla97C06G121700、Cla97C06G121890、Cla97C06G122090、Cla97C06G121910是与西瓜果肉柠檬黄色形成相关的候选基因。     

江苏省辣椒地方种质资源的收集与利用

辣椒在江苏已有近300年的种植历史,演化出长灯笼椒、羊角椒等不同类型的地方种质资源。先后3次的全国农作物种质资源征集和收集,在江苏省收集辣椒地方种质资源87份,其中南京早椒得到了高效利用。20世纪70年代,江苏省农业科学院等单位以南京早椒作为母本培育出我国第1个辣椒杂交品种早丰1号;在此之后,多家辣椒育种单位对南京早椒进行创新改良,培育出苏椒、江蔬、赣丰、昌蔬等多个品牌的辣椒杂交品种,推进了我国辣椒杂交品种的更新换代。     

籽瓜、黏籽和普通西瓜的果实代谢组比较

【目的】西瓜是一种广受欢迎的夏季水果,籽用西瓜（籽瓜）、黏籽西瓜和普通西瓜是3种重要的栽培类型,但对其果实中代谢物全面鉴定的研究很少,比较这3种西瓜果实的代谢组学差异,为明确驯化改良对不同类型西瓜代谢组的影响提供新见解。【方法】试验以5份籽用西瓜、5份黏籽西瓜和6份普通西瓜为材料,对成熟期果肉进行广泛靶向代谢组学检测,采用SIMCA-P、MetaboAnalyst 5.0、Origin等软件对代谢组数据进行分析。【结果】LC-MS分析共检测到323种代谢物,包括51种氨基酸及其衍生物、21种核苷酸及其衍生物、14种碳水化合物、32种有机酸、52种脂质、36种类黄酮、32种羟基肉桂酰衍生物等。PCA和聚类分析显示,籽用西瓜和黏籽西瓜的代谢组学轮廓差异较小,籽用西瓜的代谢组轮廓介于黏籽西瓜和普通西瓜之间。对分类贡献率较大的代谢物是蔗糖、柠檬酸、L-谷氨酸、L-苏氨酸、葫芦素类、香草酸糖苷异构体、脂质类等。聚类热图分析显示黏籽西瓜中特有的代谢物是葫芦素及其衍生物等,籽用西瓜中的绿原酸、LysoPE脂质类等化合物含量较高,普通西瓜中的糖类、精氨酸、阿魏酸及C18-2和C18-3不饱和脂肪酸等物质含量较高。比较分析共鉴定出156种差异代谢物,籽用西瓜与黏籽西瓜的主要差异代谢物有对香豆醛、阿魏酸、肉桂酸、蔗糖、葫芦素D O-葡萄糖苷、葫芦素E异构体、牡荆素、松柏醇等。籽用西瓜与普通西瓜的主要差异代谢物有脂质类、类黄酮类、有机酸类和糖类等。随着作物进化的程度增加,营养类代谢物质含量增加,抗性相关的代谢物质含量减少。【结论】籽用西瓜和黏籽西瓜的果实代谢组差异比籽用西瓜和普通西瓜的差异小,籽用西瓜的代谢轮廓介于黏籽西瓜和普通西瓜之间。除了表型和基因组差异外,代谢组差异也可以作为区分品种的重要依据。本研究首次在代谢组学水平比较了3种类型西瓜果实的差异,对深入理解西瓜种质资源,培育保健型西瓜新品种有重要的指导意义。     

NaCl胁迫下耐盐辣椒幼苗不同组织的离子响应

以耐盐种质PI201239和PI201224为供试材料，采用0.1 mol/L NaCl溶液进行胁迫处理，并分别对胁迫处理后0、1、3、6、12 h辣椒幼苗的根、茎、叶中的Ca²⁺、K⁺、Na⁺、Cl^-等离子含量进行测定。结果表明，在NaCl的胁迫下，3个组织的Na⁺含量均有所提升，且在3～6 h叶片和根部的积累量最高；K⁺含量在叶和茎中呈现出不同程度的提升，而2种供试材料根中的K⁺含量均呈不断降低的趋势；不同剖位的K⁺/Na⁺值在0 h均较高，且在根中的K⁺/Na⁺值下降最为明显；另外，在胁迫1 h，叶片中的Cl^-和Ca²⁺能快速响应且含量达到最高。在NaCl胁迫下，2个耐盐材料具有相似的离子响应情况，关键离子在特定时期特定部位的积累可作为品种耐盐特性的关键指标。