KT/HAK/KUP家族基因在桃开花期的表达及对钾肥施用的响应

【目的】从转录水平探索KT/HAK/KUP家族基因在桃花发育不同时期的表达模式及对钾肥施用的响应特征,明确关键基因并验证其功能。旨在揭示钾素营养状况与桃花开放之间的直接关系,为果树施钾及高效园艺作物的遗传改良与育种提供理论依据。【方法】以‘霞晖6号’桃树为研究对象,通过钾肥施用分析其对桃花生长发育、钾素含量及花朵开放时期的影响;通过HNO₃-HClO₄ 法消化样品,利用ICP-AES设备测定桃花开放不同时期的钾离子含量;利用荧光实时定量qRT-PCR技术,分析KT/HAK/KUP家族基因在桃花开放不同时期的表达水平,确定主效基因;进一步通过qRT-PCR技术分析KT/HAK/KUP家族基因在桃花开放不同时期对钾肥施用的差异响应;利用异源细菌缺失功能互补法验证主效基因的功能,将KUP11的CDS序列克隆到pPAB404中形成重组表达载体pPAB404-KUP11,测序验证的重组载体转化到大肠杆菌功能缺失突变菌株TK2420中,分析重组载体pPAB404-KUP11恢复TK2420突变细菌吸收外界K⁺（KCl或K₂SO₄）的功能。【结果】钾肥施用使‘霞晖6号’桃花提前2 d开放,并显著促进了盛开期桃花的发育,花朵鲜重增加21.5%。此外,盛开期桃花K⁺含量也最高,其次是初开期和花蕾期,败落期则最低。因此,钾肥施用显著增强了桃花开放过程中花朵K⁺的富集水平,在花蕾期、初开期、盛开期和败落期分别提高了24.3%、27.4%、29.1%和26.2%。KUP1-13在桃花开放不同时期的表达水平存在差异,但在盛开期的表达水平均达到最高,且在转录水平对钾肥施用的响应不同。KUP1和KUP5基因对钾肥施用最为敏感,其表达水平从花蕾期至桃花盛开期是持续被诱导的;KUP11在桃花开放的整个过程中表达量最高,钾肥处理显著诱导了其在花蕾形成初期的表达并抑制了其在桃花败落期的表达量。表达载体pPAB404-KUP11能恢复TK2420细菌重新吸收K⁺,且对外界KCl和K₂SO₄均有吸收,说明KUP11的表达水平与K⁺的吸收呈正相关性。【结论】钾肥施用促进桃花发育,改善钾营养状况,催使桃花提前开放,并对KUP家族基因在开花不同时期转录水平的调控有差异;KUP11转运体具有吸收外界K⁺的功能,在桃花开放过程中起重要作用。     

1-MCP和低温处理对采后桃endo-PG家族基因表达的影响

【目的】探寻endo-PG家族基因中与果实软化相关的主要功能基因对不同肉质桃在不同贮藏方式中软化的响应,从分子水平上为桃贮藏保鲜提供理论依据。【方法】以软溶质‘霞晖5号’、硬溶质‘紫金红3号’、不溶质‘金童7号’和SH类型‘霞脆’4种肉质桃为试材,分别研究常温(25℃)、常温+1-MCP和低温(4℃)处理过程中果实硬度的变化,并分析13个endo-PG家族基因在货架期的表达差异。【结果】1-MCP显著抑制‘霞晖5号’和‘金童7号’贮藏前期果实硬度下降,而对‘霞脆’和‘紫金红3号’效果不明显。低温下的‘紫金红3号’‘霞脆’和‘金童7号’果实硬度在整个试验贮藏期保持稳定,但‘霞晖5号’果肉在低温贮藏的第2天便迅速软化。通过qRT-PCR对endo-PG家族中筛选出的13个基因的表达量进行分析,Prupe.4G261900仅在‘霞晖5号’果实中高量表达。1-MCP、低温处理抑制Prupe.4G261900在‘霞晖5号’贮藏前2 d和4 d的表达,1-MCP抑制Prupe.7G269200、Prupe.7G005500和Prupe.3G081700在不溶质桃中的表达,对‘霞脆’果实相关基因的表达无显著影响。低温处理的‘金童7号’和‘霞脆’4个基因的表达量均较低。未检测到以上基因在‘紫金红3号’果实中的表达。【结论】1-MCP可能主要通过调控Prupe.4G261900的表达来延缓软溶质和不溶质果实货架期前期硬度的降低。低温可能通过抑制软溶质和不溶质果实Prupe.7G005500的前期表达,进而缓解果实贮藏中的软化。     

不同时期疏果对霞晖8号桃产量和果实品质的影响

为探讨一次疏果定果对桃产量和果实品质的影响,筛选适宜的疏果时期,以盛果期霞晖8号桃为试材进行了试验探索。以不疏果为对照(CK),将疏果时期设置为盛花后30、35、40 d。结果表明,不同时期疏果均显著提高了单果重和产量,且不同时期间未见显著差异;在果实品质方面,花后35 d疏果的处理果实可溶性固形物含量(SSC)、可溶性总糖含量和糖酸比均较高;花后40 d疏果的处理果实的可溶性总糖含量、糖酸比均较CK提高,SSC、总酸含量与CK无显著差异,但内在口感提升;花后30 d疏果的处理比其他2个处理综合品质低,但较对照高。生产上对霞晖8号桃进行一次疏果并定果时,盛花后30 d即可进行,但35 d以后效果更好。     

不同溶质桃果实的软化与乙烯合成相关基因的差异表达

以八成熟Stonyhard型桃‘霞脆’和‘有名白桃’、软溶质桃‘银花露’、硬溶质桃‘湖景蜜露’、不溶质桃‘金童6号’的果实为试材,研究了25 ℃和4 ℃贮藏条件下果实软化及乙烯生物合成途径相关基因表达水平的差异。结果显示：两种贮藏温度下,Stonyhard型桃‘有名白桃’和‘霞脆’果实释放极少量乙烯;25 ℃常温条件下,Stonyhard型桃果实硬度保持较高水平,但4 ℃低温诱导了‘有名白桃’果实软化。实时荧光定量PCR表明,软溶质、硬溶质和不溶质桃的PpACS1基因均具有高表达丰度,而Stonyhard型‘霞脆’和‘有名白桃’的表达水平极低;两种贮藏温度下,5个桃品种果实在整个贮藏期间均未检测到PpACS2和PpACS3基因的表达。此外,低温诱导了PpACO1基因在Stonyhard型桃‘霞脆’和‘有名白桃’中的表达,‘有名白桃’果实endo-PG基因受低温刺激表达也上调。说明不同肉质类型的桃贮藏期间果实软化与乙烯的生物合成关系密切,不同温度下通过调节相关基因的表达水平进而调控果实软化进程。     

桃钾转运体基因PpeKUP5的表达及功能分析

从‘霞晖8号’桃中克隆了一个定位于第4条染色体上的钾转运体基因PpeKUP5,该基因编码625个氨基酸,具有10个跨膜结构域;PpeKUP5主要在根部表达,其次是叶和茎中,花和果实中的表达量极低;ABA、重金属Cr和Zn处理均显著诱导其在桃幼苗各组织中的表达,其中Cr处理最为显著,高钾胁迫及重金属Cu处理显著降低了其在根部的表达水平;细菌互补试验表明PpeKUP5具有吸收外界K+（KCl或K2SO4）的功能,且在偏中性pH值条件下最为显著。本研究表明PpeKUP5是一个主导桃树根部K+吸收的钾转运体,并可能在桃树适应高钾及重金属Cr、Zn和Cu等胁迫处理和ABA 响应中起着重要作用。     

高透气性果袋对桃果实微域环境和品质的影响

采用高透气性处理工艺制作微孔黄色和白色纸质果袋，并对金陵黄露桃进行套袋试验。性能测试结果表明，与普通果袋相比，微孔果袋袋内的光热条件都得到显著改善。微孔果袋比普通果袋的透光率提高了16.3%～24.4%;在40.1～45.0℃、45.1～50.0℃、>50.0℃3个高温区间，微孔黄色、白色果袋内的温度累积时间比普通黄色、白色果袋分别减少1.8 h、1.0 h; 2.2 h、2.3 h; 3.2 h、3.2 h。套袋试验结果显示，微孔果袋处理与普通果袋处理相比，总糖含量、糖酸比增加，但差异不显著，但与不套袋对照相比，差异缩小至无显著差异水平(P>0.05),普通果袋处理的总糖含量、糖酸比与不套袋对照相比下降显著(P<0.05);各处理之间，有机酸含量变化不大(P>0.05);果皮色泽方面，微孔白袋处理优于普通白袋。总之，与普通果袋处理相比，桃果实通过微孔果袋处理提升了桃果实内在品质，且外在品质没有降低。     

不同负载量对金陵黄露桃产量和果实品质的影响

为探讨不同负载量对桃产量和果实品质的影响，以自然开心形树形的金陵黄露桃为试材进行了连续3年的试验。试验采用随机区组设计，设4个处理：T1，留果约150个/株；T2，留果约250个/株；T3，留果约300个/株；T4，留果约350个/株，单株重复，每处理重复6次。结果表明：T4处理产量较高，但单果重最低；T1处理产量最低，但单果重最高；T2处理产量相对较低，但单果重相对较高；T3处理产量相对较高，但单果重相对较低。T1处理果实可溶性固形物含量和糖酸比均较高。T2和T3处理果实内在品质均略低于T1处理。负载量对果实着色程度影响不显著。可见，盛果期金陵黄露桃负载量为每株约150个果实时（每667 m2产量约1 300 kg），产量较低，但可生产出较大果个的果实，品质较好；每株250～300个果实时（每667 m2产量2 000～2 400 kg），可保证较高的产量和较大的果个。