植物Gly-RLK基因家族鉴定及其在苹果中的表达分析

类受体激酶（receptor like kinase，RLK）在植物生长发育和环境适应中起重要作用。前期研究发现苹果（Malus  domestica）中存在一类具有Glyco_18胞外结构域（SM000636或SM000704）的RLK，命名为Glyco_18-RLK（Gly-RLK）。本试验中以Glyco_18和Pkinase（SM000220）保守域全蛋白序列为种子序列，对53种被子植物基因组中的Gly-RLK进行鉴定，并分析其进化特征；明确苹果Gly-RLK（MdGly-RLK）的理化性状、亚细胞定位，基因在染色体上的分布、启动子区域的顺式作用元件和表达模式。结果表明，仅19种植物中存在Gly-RLK，家族成员数介于1 ~ 20，单子叶植物中均未发现该家族成员。根据进化分析将其分为8个亚组，亚组Ⅲ、Ⅶ和Ⅷ分布基因数较多。共发现6个MdGly-RLK，其编码的氨基酸序列大小、分子量和等电点分别介于451 ~ 776、50.99 ~ 87.33 kD和5.95 ~ 8.21，主要位于质膜，4个为串联重复。MdGly-RLK在苹果各组织和品种间存在不同的表达模式；接种苹果腐烂病菌（Valsa mali）后，6个MdGly-RLK均差异表达，MdGly-RLK6（MD15G1156900）可上调至对照的16.33倍。综上，Gly-RLK仅在部分双子叶植物中存在，家族成员的扩增速度较快。MdGly-RLK响应苹果生长发育和黑腐皮壳菌信号，MdGly-RLK6可作为苹果抗腐烂病研究的候选基因。     

苹果L-LEC-RLK基因家族鉴定及响应病原真菌信号的表达分析

以L型类凝集素(Lectin-LegB;Pfam:PF00139)和激酶(Pkinase;Pfam:PF00069)保守域全蛋白序列为种子序列,鉴定了苹果(Malus×domestica Borkh.)L型类凝集素类受体激酶(L-LectinReceptor-like kinase,L-LEC-RLK)家族成员,并对其理化性状、进化特征、亚细胞定位、染色体位置和表达模式进行分析。通过鉴定,共获得41个成员,其氨基酸序列大小介于423～1 291 aa,分子量介于47.12～143.27 kD,等电点介于5.50～8.91,其中28个成员位于质膜。根据进化分析将拟南芥、水稻、马铃薯、杨树和苹果等5个物种的L-LEC-RLKs分为8个亚组,苹果L-LEC-RLKs分布于亚组Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅷ。染色体位置分析表明苹果L-LEC-RLKs存在多个串联重复。该家族成员在不同组织中存在多样化的表达模式。27个成员在苹果接种腐烂病菌(Valsa mali,Vm)或斑点落叶病菌(Alternaria alternata apple pathotype,AAAP)后存在差异表达。其中,MD15G1226500和MD14G1055200的表达量在两种病害发生后都发生了显著的差异。以上差异基因可作为进一步开展抗病研究和功能分析的候选基因。     

苹果CR4基因家族鉴定与表达分析

以RCC1（PF00415）、TNFR_c6（PF00020）和Pkinase（PF00069）保守域全蛋白序列为种子序列,在苹果全基因组范围比对分析了CRINKLY4（CR4）家族成员,对其理化性质、进化关系、染色体分布等进行了分析;基于qPCR分析了CR4基因在苹果腐烂病发生和低温胁迫过程中的表达情况。通过分析,共获得8个苹果CR4基因,其氨基酸序列大小介于668 ~ 1 690,分子量介于71.73 ~ 187.61 kD,等电点介于5.69 ~ 8.66,主要位于质膜;根据进化分析将其分为两个亚组。PCR表达分析结果表明,CR4基因在苹果不同组织和品种间存在不同的表达模式。分别有8个和6个CR4基因在苹果花芽感受低温和接种腐烂病菌后至少在1个时间点发生差异表达。其中,MD03G1068800在花芽感受低温后上调达25倍以上,而MD00G1166500和MD01G1153100在腐烂病发生后上调达150倍以上,以上3个CR4基因可作为后续功能研究的候选基因。     

树体休眠期前苹果花芽对低温早期响应的转录组分析

【目的】从总体上了解苹果花芽早期响应低温信号的基因表达情况,以期了解苹果休眠期花芽早期反应的分子网络,从而为苹果抗冷性研究提供理论依据。【方法】于树体休眠前收集花芽,低温(4℃)处理45 min(T1)、90 min(T2)和240 min(T3),常温处理为对照(T0),利用转录组技术分析了树体休眠前苹果花芽响应低温信号早期的基因表达情况,利用实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,qRT-PCR)进行数据验证。【结果】与对照相比,T1、T2和T3分别获得237、508和990个差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)。GO富集分析表明:处理前期的DEGs主要涉及碳水化合物有关的代谢、单体碳水化合物代谢过程,而后期主要涉及刺激反应、胁迫响应和DNA的转录等生物学过程。KEGG富集分析表明DEGs主要参与了"植物-病原菌互作","植物激素信号转导"等。其中,在响应低温信号后,参与钙调素/钙调素类蛋白(Ca2+–CaM/CML)代谢的基因MDP0000808334、MDP0000263349等及参与脱落酸(Abscisic acid,ABA)、油菜素内酯(Brassinosteroid,BR)和赤霉素(Gibberellin,GA)信号代谢的基因MDP0000189486、MDP0000122792和MDP0000287039等上调表达显著。【结论】Ca2+信号通路可能主要参与了苹果花芽的冷响应过程。此外,ABA、BR和GA等激素可能在苹果花芽响应低温信号中也起重要的调控作用。     

解淀粉芽孢杆菌BaA-007鉴定及其对苹果腐烂病的抑制作用

从苹果韧皮组织分离获得1株潜在的生防菌菌株。基于形态和16S rDNA、gyrA鉴定其为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens），命名为BaA-007（中国农业微生物菌种保存中心，菌种编号：ACCC60382）。该菌株及其次生代谢物对苹果腐烂病菌（黑腐皮壳菌，Valsa mali）生长具有抑制作用，离体条件下可显著降低腐烂病病斑的扩散速度。以BG培养基为基础培养基，筛选其最佳培养条件为蔗糖0.5%、细菌学蛋白胨1%、硫酸二氢钾0.1%、温度36 ℃、pH 7.0。BaA-007处理后，苹果水杨酸（SA）响应性基因PR1、PR2和NPR1，茉莉酸（JA）响应性基因PDF1.2、CORONATINE INSENSITIVE 1（COI1）和AOS，乙烯（ET）响应性基因ETR1、ERF1和HEL以及几丁质合成酶B基因（Chitnase B，ChiB）在接种处理后的不同时间点均上调。综上所述，菌株BaA-007对苹果腐烂病有显著的拮抗效果，有望作为防治苹果腐烂病制剂开发的生防菌株。     

苹果腐烂病病原—寄主互作机制及综合防控研究进展

腐烂病是我国乃至东亚苹果产业的重大真菌病害,其病原菌为黑腐皮壳菌(Valsa mali, Vm)。因其危害的严重性,国内外已在病原-寄主互作机制和综合防控等方面开展了深入系统的研究:鉴定了Vm致病因子如降解酶类物质(果胶酶和根皮苷降解酶等)、毒性次生代谢物(聚酮合成酶,PKS;非核糖体多肽合成酶,NRPS;PKS-NRPS杂合体;异香豆素类物质等)、分泌蛋白、转录因子等;在抗病方面,筛选出'三叶海棠’(Malus. sieboldii)'、德钦海棠’(M. sikkimi-mensis)和'平邑甜茶’(M. hupehesis)等抗病砧木资源和'红玉'’优金’和'小町’等抗性较强的品种,发现了参与抗病的信号分子包括几丁质、激素(如茉莉酸,JA;水杨酸,SA;脱落酸,ABA等)和R基因等;在病害防控方面,提倡将早期诊断与检测、抗病育种、果园管理、病斑处理和生物防治相结合的综合防控措施。笔者围绕以上几个方面的最新进展作一综述,为开展更深入的研究和有效防控提供参考。