干旱胁迫下‘宁玉’草莓生长发育及相关基因表达特点

为分析基因诊断草莓在干旱逆境条件下生长状态的可行性,以‘宁玉’草莓为试材,调查了不同干旱胁迫条件下的生长特点以及与生长素合成、脱落酸合成、花果发育、色素合成相关的10个基因的表达情况。研究结果表明:在不同干旱条件下草莓均可完成从营养生长到生殖生长的生命周期,所选基因也都行使并完成了其调控功能。与对照植株相比,在轻度和中度干旱胁迫(50%~65%土壤持水量)条件下,草莓植株的物候期较对照(80%土壤持水量)提早,而在严重干旱胁迫(35%土壤含水量时)条件下延缓,随着干旱胁迫条件的加重,草莓植株、叶片、果实明显变小,果实着色加深。每个基因在不同干旱条件下表达水平的变化趋势基本一致,且都与相应的物候期以及生长发育时间长短的变化情况相一致,但所选基因在几种干旱条件下其表达开始的早晚、表达水平的高低以及表达相应程度持续时间的长短存在不同。在轻度和中度干旱条件下,这些基因的表达时间提早,但持续时间较短,表达水平高于对照;而在重度干旱条件下,这些基因的表达开始的时间较对照延缓,表达水平较低但持续时间拉长。上述研究结果表明,利用基因的表达信息可以提前推断草莓植株在不同干旱条件下的生长发育状态,了解干旱胁迫对草莓生长发育的影响以及为是否需要提早采取管理措施等提供重要依据。     

FaASR基因超表达促进草莓果实着色

以‘甜查理’草莓为试材,在克隆草莓ASR同源基因的基础上,对草莓中FaASR基因进行生物信息学、时空表达分析,通过调控草莓果实中ASR基因表达水平,分析果实的着色、蔗糖、ABA、色素和果实硬度等生理指标的变化,以及与色素代谢相关基因CHS、UFGT的表达水平,揭示ASR基因调控草莓果实成熟的机制。草莓ASR含有一个典型的与果实成熟和抗逆有关的ABA/WDS区域,ASR基因过量表达可以促进草莓果实提前上色,促进果实内源ABA积累、蔗糖含量增加和果实变软,并且促进与果实花色苷积累相关的关键基因CHS和UFGT的转录水平。该研究有助于深入揭示果实发育信息传递的分子机制,也为今后草莓的分子改良育种奠定重要的基础。     

逆境胁迫对‘宁玉’草莓叶片自噬小体数量及其相关基因表达的影响

为探索自噬在草莓叶片响应逆境胁迫中的作用,以‘宁玉’草莓为试材,研究了在黑暗、高盐、涝害、高温和干旱胁迫处理下,叶片自噬活动的情况以及Fa ATG5、Fa ATG6、Fa ATG7、Fa ATG8C、Fa ATG8F、Fa ATG12这6个自噬相关基因在草莓叶片中的半定量和定量表达情况。结果显示:在5种胁迫条件下,草莓叶片自噬小体的数量发生变化,都达到4个以上,其中在盐胁迫3 d时达到最多,为35个,在高温胁迫和干旱胁迫下出现先上升后下降的现象,说明高温和干旱胁迫对草莓伤害最为严重。在5种胁迫条件下,自噬相关基因表达总体呈上升趋势,并且在高温胁迫条件下,Fa ATG5、Fa ATG7、Fa ATG8F、Fa ATG12表达水平先升高后下降。在干旱胁迫条件下,Fa ATG6、Fa ATG8C、Fa ATG8F表达水平先升高后下降。Fa ATG8C和Fa ATG8F这两个基因对草莓叶片中自噬小体的形成以及应答不同胁迫中的作用更为重要。     

昆虫病原线虫Heterorhabditidoides rugaoensis及其共生菌Serratianema todiphila R187与黒腹果蝇免疫系统的互作研究

[目的]本研究通过Heterorhabditidoides rugaoensis/Serratia nematodiphila R187侵染黑腹果蝇的免疫突变体,来研究该类昆虫病原线虫/共生菌成功侵染果蝇成虫的相关机制。[方法]分别利用携带共生菌的线虫侵染、钨针沾共生菌菌悬液针刺和人工饲喂共生菌3种方法将S.nematodiphila R187植入果蝇血腔或肠道;通过果蝇死亡率、细菌菌落计数,结合果蝇体液免疫信号系统调控的2种抗菌肽——Diptericin和Drosomycin表达的Q-PCR检测,研究H.rugaoensis-S.nematodiphila R187与果蝇体液免疫系统的互作。[结果]H.rugaoensis携带共生菌和共生菌针刺侵染后同时激活果蝇的Toll和Imd途径;荧光定量PCR结果显示侵染过程中Diptericin和Drosomycin的相对表达均呈先上升再逐渐减弱的趋势;共生菌侵入果蝇血腔后,FADD突变体的Drosomycin相对表达量在6 h达到最高(100%),Dif突变体和野生型的Diptericin的相对表达量在12 h达到最高(90%)。共生菌侵染果蝇肠道时,仅在18 h时检测到抗菌肽的微弱表达。3种侵染方法均可导致果蝇死亡;Dif突变体果蝇和野生型果蝇的死亡进程相似,略慢于FADD突变体;以共生菌针刺侵染的致病力最强,20 h果蝇全部死亡。[结论]S.nematodiphila R187侵染果蝇时,Toll途径和Imd途径都被激活;果蝇抵抗S.nematodiphila R187入侵的体液免疫信号通路主要是其Imd途径;S.nematodiphila R187可能采用免疫逃避机制从其肠道成功侵染果蝇。     

叶面喷施NaH_2PO_4,K_2SO_4以及KH_2PO_4对葡萄磷钾吸收相关基因表达的影响

为了研究叶面喷施磷、钾以及磷钾复合肥的时效性。以‘魏可’葡萄为试材,选择葡萄花序展露期、果实膨大期和转色期,喷施磷钾相关肥料,统计分析其相关生理指标,测定磷、钾8个吸收相关基因的表达情况。叶面喷施三种肥料后,葡萄叶片的新梢生长率,叶绿素含量,果实大小等生理指标均有不同程度的提升。植株应答外源磷钾从基因水平、时间长短等与生长发育情况基本一致。喷施磷肥后基因应答效果在果实膨大期最佳,喷施钾肥则是在转色期最佳。磷钾吸收相关基因在6 h就已经开始表达,在12~24 h达到最高,并在需求高的时期可持续至48 h,磷素一般在24 h达到最高,钾素一般在12 h达到最高。综合生理指标和基因表达两个方面三种肥料的肥效为KH_2PO_4K_2SO_4Na H_2PO_4。可以利用磷钾吸收相关基因表达情况预先判断植株生长发育的情况,即可以利用该基因信息判断喷施磷钾肥对葡萄生长发育的影响。     

铜胁迫下葡萄植株的生理响应和铜转运蛋白基因VvCTR1的克隆及分析

[目的]本文旨在研究重金属铜对葡萄植物生长发育的影响,为揭示重金属铜对植物的伤害机制提供理论依据。[方法]采用过量的硫酸铜以及硫酸铜与其螯合剂混合液处理葡萄植株幼苗,以Hoagland溶液为对照,分析根和叶片的发育情况,叶绿素含量以及铜在植株中的分布情况;克隆了铜转运蛋白基因VvCTR1,分析其在果实发育过程中的表达量,并对其结构特征和物种间的同源性进行分析,同时分析铜胁迫下葡萄根、茎和叶中的VvCTR1表达情况。[结果]与对照相比,过量的硫酸铜、硫酸铜与柠檬酸或EDTA混合处理可以抑制葡萄植株新根的发育数量和长度,促进叶片叶绿素的降解和落叶速率,增加叶柄基部乙烯的产生以及多聚半乳糖醛酸酶和纤维素酶活性,尤其以硫酸铜和EDTA混合处理伤害更明显。Cu~(2+)在植株叶、茎、根中的含量从小到大分别依次为上部叶片、中部叶片、下部叶片,上部茎、中部茎、下部茎,老根、幼根;硫酸铜处理植株中的Cu~(2+)含量高于对照,并且随着处理时间的延长含量不断升高,尤其是硫酸铜与柠檬酸或者EDTA混合处理植株中Cu~(2+)含量更高。克隆的铜转运蛋白基因VvCTR1中无内含子,其编码的蛋白含有3个跨膜区TMD1~3,N端含有1个甲硫氨酸富含区。VvCTR1基因的表达量随着果实发育逐渐降低。无论在根中还是在不同部位的茎和叶中,VvCTR1都能被铜诱导。[结论]过量的铜会对葡萄植株造成伤害,尤其与Cu~(2+)的螯合剂柠檬酸或EDTA同时存在时,能使更多的Cu~(2+)进入植物体内,最终引起葡萄植株死亡。     

葡萄重要性状基因定位及其应用

葡萄是具有重要经济价值的果树之一,其遗传育种学广受研究者关注.由于葡萄童期长、遗传杂合度高,传统杂交育种选育新品种通常耗时长、效率低.因此,通过构建葡萄遗传连锁图谱、对数量性状位点(quantitative traits locus,QTL)进行定位能够解析葡萄杂交群体中分子标记与表型之间的关系,更有针对性地选择育种亲...     

铜胁迫对植物生长发育影响与植物耐铜机制的研究进展

铜(Cu)是植物生长发育必需的微量营养元素,在光合作用、呼吸作用、抗氧化系统及激素信号转导等多种生理过程中发挥至关重要的作用,其在植物体内含量过高或不足均会影响植物的正常生理代谢。近年来由于含铜杀菌剂的广泛使用及工业含铜污染物的排放,铜污染对植物生长发育的危害备受关注。研究铜离子对植物生长发育的影响以及植物响应铜胁迫的分子机制,对人们了解植物的耐铜性和铜污染区的植物修复具有重大意义。本文从植物对铜离子的吸收转运及积累,铜胁迫对植物生长发育的影响及植物对铜胁迫的抗性机制3个方面,系统总结了国内外关于植物铜胁迫的研究进展,并提出了需要进一步加强铜胁迫分子调控机制及植物修复方面的研究。     

葡萄种质资源果形性状的分析

通过分析葡萄种质的果形性状以及不同类型的果形特点,为认识葡萄种质资源果粒形状特点和育种亲本选择提供一定依据。选取820份葡萄种质材料（286份的性状来自田间实地调查,534份来自《中国葡萄志》和《中国葡萄品种》记载）,对不同类型、种（species）和用途的葡萄果形特点、不同果形单果质量的分布、以及质量与其纵径和横径的相关性、不同年代选育不同果形的数量等进行分析。结果表明,倒卵圆形和长椭圆形的果粒较大,而圆形的果粒较小。欧亚种葡萄中长椭圆形和卵圆形的较多,欧美杂种葡萄中倒卵圆形的较多。鲜食葡萄较酿酒、制干和制汁葡萄果形更丰富且更狭长。黑色葡萄以圆形和近圆形为主,白色和红色葡萄中果形较为丰富。从育种进程来看,早期选育的葡萄果形以圆形为主,之后变为以圆形、近圆形和椭圆形为主,现代越来越多果形相继出现。圆形、卵圆形和倒卵圆形果粒的横、纵径与果粒质量拟合度较好。同一个葡萄品种果粒形状可能存在差异,其中椭圆形变化较为普遍。     

葡萄基因组无内含子基因生物信息学及其表达分析

[目的]本文旨在研究葡萄(Vitis vinifera)无内含子基因的结构特征、功能以及表达特点。[方法]对葡萄19条染色体上4 906个(占整个基因组的13.8%)无内含子基因情况进行分析,并研究了无内含子基因的亚细胞结构、GO功能类型以及基因在不同组织的表达情况。[结果]葡萄无内含子基因数与每条染色体长度和染色体的基因总数存在正相关关系,每条染色体上无内含子基因占染色体上基因总数的1.2%~1.5%,同时无内含子基因在同一条染色体上的分布是不均匀的,更偏向富集于染色体的两端。葡萄无内含子基因的平均长度为997 bp,比总基因的平均长度短,是总基因长度的1/5。葡萄无内含子基因的亚细胞定位表明,基因产物分布在叶绿体上的数最多,线粒体上几乎没有。基因功能预测结果表明,葡萄无内含子基因主要为生长因子、转录调控、电压门控离子通道以及结构蛋白4种,其中更多参与生长调节。葡萄无内含子基因在不同组织中的表达水平低于有内含子的基因。[结论]葡萄无内含子基因与有内含子基因相比长度较短,表达水平较低。