改良热硼酸法高效提取苹果果实RNA

苹果果实、尤其是成熟期的果实中多糖和其他次生物质含量高,难以提取RNA。对此,在原热硼酸法的基础上进行了改进,通过添加提取辅助剂并根据辅助剂特性调整提取步骤,高效、稳定地从苹果果实、尤其是后期果实中提取到了高质量的RNA。所得RNA的A260/A230大于2.0,A260/A280为1.8-2.1,并且RNA产量高,其中前期果实RNA产率在13.40μg/g以上,后期果实RNA产率在7.02μg/g以上,完全可以满足RT-PCR、cDNA-AFLP等分子生物学实验的要求。     

苹果基因组分子生物学研究进展

借助分子标记手段苹果基因组研究取得了巨大成就,涉及苹果的抗性、生长发育、果实品质等各方面基因,综合有关文献,将其研究的主要成果,包括已发现的主要苹果遗传标记、已构建的苹果遗传连锁图谱及苹果的转基因研究进行综述,并对目前苹果基因组研究存在的问题和对策进行了分析,以期为苹果遗传育种提供参考。     

苹果果实中细胞质型苹果酸酶基因（NADP-ME）的克隆与表达分析

【研究目的】从苹果果实中克隆细胞质型NADP-苹果酸酶(NADP-ME)基因,并且从基因转录水平上研究该基因与苹果果实酸度的关系。【方法】利用RT-PCR和RACE技术克隆NADP-ME基因,半定量RT-PCR分析该基因在高酸和低酸个体不同发育时期果实中的转录情况,并进行原核表达分析。【结果】成功克隆了细胞质型NADP-ME基因的cDNA全长序列,命名为Mal-ME(GenBank注册号:DQ280492);该基因表达一个约66kD的蛋白;半定量RT-PCR分析表明:不同发育时期的果实中Mal-ME的转录与苹果酸含量呈负相关,即随着Mal-ME转录水平的增强果实含酸量下降。【结论】成功从苹果果实中克隆了细胞质型Mal-ME基因,Mal-ME在果实发育过程中对苹果酸的积累起负调控作用。     

苹果加工品种遗传多样性分析

 【目的】增进对加工专用苹果品种的了解，为加工苹果育种提供依据。【方法】利用12对微卫星（SSR）标记，通过聚类分析和主坐标分析，研究了18个苹果加工品种和2个鲜食品种的遗传差异。【结果】聚类分析结果将供试品种分为4大类群，第1类是高酸品种酸王，该品种与其它加工品种相似系数均小于0.42；第2类是龙丰和铃铛果，都含有中国小苹果的遗传因子；第3类包括大比耐、苦绯甘、苦开麦、美那和甜格力，都是单宁含量高的酿酒品种；第4类包括12个品种，主要是制汁品种和鲜食品种。各品种的相似系数分布在0.14～0.83之间。利用主坐标分析也将供试品种分为4大类群。两种分析都表明，加工品种之间存在丰富的遗传多样性。【结论】酿酒品种与鲜食及制汁品种之间、中国小苹果与西欧小苹果之间有较大的遗传差异，而制汁品种与鲜食品种的遗传背景较为接近。     

不同温度下褪黑素处理对‘阳光玫瑰'葡萄采后品质的影响

【目的】冷藏是提高葡萄耐储性、延长货架期的有效方法,但低温会降低糖酸和香气含量等果实品质。本研究旨在测定不同温度条件下褪黑素处理对‘阳光玫瑰'葡萄储藏期品质的影响,并探讨其调控储藏品质的代谢基础。【方法】设置室温和1℃两个储藏温度,葡萄采后利用5和50 μmol∙L^-1褪黑素浸果,于不同储藏期取样测定果实品质指标。利用HPLC-MS测定褪黑素含量,利用GC-MS测定香气组分及含量,利用毛细管电泳测定可溶性糖和有机酸含量,利用质构仪测定果实质地,利用广靶代谢组学分析褪黑素处理导致的差异代谢物。【结果】外源褪黑素处理能显著提高葡萄果实褪黑素含量;50 µmol∙L ^-1处理效果显著高于5 µmol∙L ^-1,并且低温能大幅提高褪黑素处理效果,低温、50 mol∙L^-1褪黑素处理的果实中褪黑素含量为室温同浓度处理的2.6倍。低温下,果实失水率降低;在室温和低温储藏下,褪黑素对果实失水率、果皮硬度和果肉硬度未产生显著影响。室温条件下,5 µmol∙L ^-1褪黑素处理显著提高了葡萄糖和果糖含量,而50 µmol∙L ^-1褪黑素产生了相反的结果。与室温储藏相比,低温储藏显著降低了果实糖含量;低温条件下,与对照相比,5 µmol∙L ^-1和50 µmol∙L ^-1褪黑素处理均显著提高了可溶性糖含量,储藏40 d时增幅在19.2%以上。与室温相比,低温提高了可滴定酸尤其是苹果酸含量。低温条件下,两种浓度褪黑素处理较对照显著降低了可滴定酸尤其是苹果酸含量,苹果酸含量降幅超过53.5%,对酒石酸含量影响较小。与室温储藏相比,低温储藏大幅度降低了未经褪黑素处理的果实香气含量。但是,褪黑素处理能有效增加低温条件下果实香气总量及香气组分含量,且以5 µmol∙L ^-1褪黑素处理效果较好,在处理后30和40 d,较低温对照香气总量增幅分别达2.12和1.6倍;同时显著增加了反式-2-己烯醛、里那醇、2,4-二叔丁基苯酚等特征香气含量。低温下对照和5 µmol∙L ^-1褪黑素处理的果实代谢组学分析表明,232种代谢物含量存在差异,涉及的主要代谢途径包括氨基酸生化合成、氨酰基-tRNA生化合成、精氨酸生化合成、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢及苯丙胺代谢。【结论】与室温储藏相比,低温冷藏降低了部分糖和绝大多数香气物质的含量。褪黑素处理能够显著提高冷藏果实的可溶性糖含量,降低有机酸水平,大幅提高香气水平,能有效提高果实品质,其中5 µmol∙L ^-1褪黑素处理效果更明显。褪黑素主要通过影响氨基酸代谢提高香气含量。     

主要果树果实品质遗传改良与提升实践

全面总结分析国内外果树果实品质改良现状、中国果树品质改良与发达国家的差距与成因,在此基础上系统阐述柑橘、苹果、梨、桃及葡萄等主要果树果实品质遗传改良的目标、技术途径与成果、品质性状遗传倾向、芽变机理,并举例阐述柑橘原生质体融合与无核品种创制、功能型苹果及其育种技术体系创建、早熟核果类果树品种和无核葡萄胚培育种、野生樱桃李资源品种化及转基因缩短童期新技术等方面取得的突破性进展。最后针对中国果实品质改良提出几条建议:进一步加强野生果树资源评价及亲本利用研究,努力拓宽栽培品种的遗传基础,协同提升果实品质;进一步开展细胞工程等生物技术以及芽变机理和性状遗传变异规律研究,建立生物技术与常规技术结合、杂交育种与芽变选种优势互补的果树果实品质高效改良技术体系;进一步加强新品系的国际品种区域栽培试验及国际品种权申请与保护,培育国际性的果树"大品种"。     

苹果NAD–苹果酸酶基因的克隆及在不同组织和果实发育阶段的表达分析

 NAD-malic enzyme（NAD-ME）是植物调控苹果酸代谢中的关键酶。以富士苹果（Malus × domestica Borkh.）叶片为试材,通过同源比对和RT-PCR 技术,克隆获得2 个NAD–苹果酸酶基因 （MdNAD-ME1 和MdNAD-ME2）。其ORF 分别为1 785 bp 和1 818 bp,推测其分别编码595 和605 个氨 基酸的多肽。氨基酸序列和结构分析显示,含有5 个保守的氨基酸区域（Ⅰ~Ⅴ）,包含2 个功能结构域： malic 和NAD_bind_1_malic_enz。进化树分析结果显示,MdNAD-ME1 属于α 组双子叶亚组,MdNAD-ME2 属于β 组双子叶亚组。荧光实时定量结果显示,MdNAD-ME 在被检测的组织中呈组成型表达,且在多种 组织中MdNAD-ME1 表达量高于MdNAD-ME2。在富士苹果果实不同发育阶段,MdNAD-ME1 与MdNAD-ME2 具有不同的表达模式。以上结果表明,克隆得到的MdNAD-ME1 和MdNAD-ME2 属于植物NAD-ME,在 苹果的生长和发育过程中MdNAD-ME1 和MdNAD-ME2 可能起到不同作用。     

ABA和乙烯互作调控葡萄VlMybA1和VlMybA2表达并促进果皮着色

以‘巨峰’葡萄(Vitis vinifera×V. labrusca‘Kyoho’)为试材，研究了不同发育阶段果实花青素和ABA积累和乙烯释放的变化模式，及其与其合成或调控关键基因表达量的变化。基因表达、启动子响应和相对丰度分析表明，外源ABA处理上调了VlMybA1和VlMybA2表达，其中VlMybA1显著表达，促进果皮着色；外源ACC处理显著上调了Vl Myb A2表达，促进果皮着色。ABA和乙烯存在互作，100μmol·L^-1的外源ABA处理能够大幅度诱导内源乙烯的释放，500μmol·L^-1的外源ACC处理能够显著提高内源A BA含量；外源ABA处理能通过提高果皮内源乙烯释放水平增加VlMybA2的相对丰度。总之，ABA能直接调控VlMybA1表达，通过乙烯间接调控VlMybA2表达，促进葡萄果皮着色。     

苹果MdcyMDH过量表达对光合、激素和生长的影响

【目的】获得过量表达苹果细胞质苹果酸脱氢酶基因(Mdcy MDH)的苹果植株,评价其过量表达对转基因株系生长的影响,并通过光合特性和和激素水平来探讨其调控生长的机理,为进一步揭示该基因调控生长发育的机制奠定基础。【方法】从苹果叶片中克隆Mdcy MDH编码区,连接植物表达载体p BI121,转化农杆菌LBA4404;利用农杆菌侵染‘嘎啦’苹果叶片,通过叶片再生的方法获得Mdcy MDH过表达的转基因苹果株系。以分化的苹果组培苗叶片为材料,提取基因组DNA,利用来自35S启动子和转化基因序列的引物,通过PCR初步筛选转基因株系;然后,提取初筛的转基因苹果组培苗叶片RNA,分别采用半定量和荧光定量PCR的方法检测Mdcy MDH表达量,来确定Mdcy MDH过表达株系。以继代培养40和60 d的野生型和转基因苹果组培苗为材料,进行生根处理,30 d后测定Mdcy MDH过表达对组培苗表型以及株高、叶片数量、根重等生长参数的影响。以驯化的、在大田生长一年的野生型和转基因苹果苗为材料,测定叶片光合参数和叶绿素含量的变化;以组培苗为材料,利用液质联用仪测定叶片内源激素含量的变化。【结果】以苹果叶片基因组DNA为材料,PCR初步筛选获得了3个转基因株系,即Line2、Line 3和Line 4;半定量和荧光定量PCR检测发现Line 2和Line 4中Mdcy MDH表达量分别比野生型提高了12倍和5倍,因此确定以上两个株系为Mdcy MDH过表达株系。此外,Mdcy MDH过量表达也提高了叶绿体苹果酸脱氢酶基因(Mdch MDH)表达量。组培苗生根培养30 d后,Mdcy MDH过表达对转基因株系的株高、叶数目、茎粗度、地上部重量未造成显著性影响,但小幅提高了转基因株系的株高和地上部总重量;与野生型相比,Mdcy MDH过量表达显著提高了根系的重量和总鲜重。Mdcy MDH过表达显著提高了转基因株系的光合速率,Line 2和4光合速率分别提高了13.2%和15.1%;转基因株系的蒸腾速率和气孔导度总体上都有显著性提高,但其胞间CO2浓度显著降低;Mdcy MDH过量表达显著提高了叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总含量,与对照相比,Line 2和4株系叶绿素总含量分别提高了20.4%和15.9%。叶片激素含量测定表明,Mdcy MDH过量表达显著抑制了ABA水平,其含量约为对照的1/2。【结论】Mdcy MDH过量表达通过提高光合能力和降低ABA水平促进了转基因苹果组培苗的生长,尤其是促进了生根。     

不同砧木嫁接对‘金手指’葡萄生长和一些生理特性的影响

以‘3309C’、‘101-14M’、‘5BB’和‘金手指’为砧木,分别嫁接‘金手指’葡萄,评价了嫁接后第2、3年不同砧木对接穗生长和一些生理特性的影响。结果表明,4种砧木均降低了‘金手指’的生长势,其中3309C对新梢生长的抑制最明显。总体上看,4种砧木均提高了‘金手指’的光合速率、蒸腾速率和气孔导度,具体调节受砧木类型和发育阶段的影响;4种砧木能不同程度提高‘金手指’茎流速率,以101-14M的提高最为明显;4种砧木均能提高接穗总氮质量分数,但不能提高K+质量分数,对Ca2+、Mg2+、Zn2+、Fe2+离子质量分数也有不同的影响。