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。     

花生籽仁抗黄曲霉菌生理生化机制研究进展

花生是最易受黄曲霉菌侵染的作物之一。为进一步阐述花生籽仁抗黄曲霉侵染的生理生化机制,前人已从受黄曲霉侵染的花生籽仁中分离提取出多种能直接抑制黄曲霉生长或分生孢子形成的物质。本文综述了花生籽仁中发现的抗黄曲霉物质及花生籽仁受黄曲霉侵染后酶活性的变化。目前花生籽仁中发现的抗黄曲霉物质从成分上可以分为多酚类物质和抗菌蛋白。同时,研究指出苯丙烷类代谢通路及活性氧代谢通路可能参与花生抵抗黄曲霉侵染、定殖及产毒的过程。近年来,随着多组学技术的发展,更多具有抗黄曲霉活性的物质将被发现和验证,以发掘更多抗黄曲霉花生种质资源及基因资源。     

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。     

木质素在果树果核退化的作用

果核是包被种胚的外部结构,在果实发育过程中,对种子起到保护作用,并对果肉提供支撑。果核的主要成分为木质素和纤维素。本综述阐释了果核退化的果实类型以及果核退化对果树育种的影响,包括无核果实和核果类果树裂核现象,并通过对木质素的合成途径及其在合成过程中的动态分布、差异蛋白分析、相关酶和激素进行研究,并对影响木质素合成物质的糖类和酚类物质的代谢状况,以及果核退化相关的基因调控果核发育的研究等多方面进行综述,阐释果树果核退化的机制,认识木质素对果核退化的影响,为果树的果实无核化育种提供理论依据,并对防止果核裂核提供理论指导。     

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。     

VvmiR397a及其靶基因VvLACs在葡萄果实发育中的作用分析

以‘魏可’葡萄（Vitis vinifera‘Wink’）为试材,克隆了葡萄VvmiR397a前体基因（594 bp）,其可折叠成典型的茎环结构;同时鉴定了其成熟体序列（21 bp）,并为其预测到5条靶基因VvLAC4、VvLAC7、VvLAC11、VvLAC14和VvLAC17,它们属于木质素合成的关键酶漆酶家族（Laccase,LACs）。靶基因的domains、motif序列分析及三级结构预测显示,漆酶蛋白序列均具有3个相同的Cuoxidase结构域,其motif元件类型及排列顺序、三级结构均相似,表明漆酶结构较为保守。推测其功能比较保守,74个漆酶基因的进化分析显示葡萄漆酶基因与杨树漆酶基因亲缘关系近于拟南芥,葡萄漆酶基因在木本植物中的保守性高于草本植物。VvmiR397a及VvLAC4、VvLAC11、VvLAC14和VvLAC17的启动子均具有赤霉素响应顺式作用元件（TATC-box、GARE、P-box）,表明它们可能响应GA参与葡萄生长发育的调控。荧光定量PCR表达分析显示,VvmiR397a能被GA诱导显著上调,且在幼果、花和成熟叶中具有高的表达,其他组织中表达相对较低,尤其在幼果中表达量最高,硬核期表达量最低;而其靶基因VvLACs表现出相反的表达模式,在硬核期有最高表达,而该期是葡萄果核木质素合成量最大的时期,表明VvmiR397a可能通过负调控VvLACs参与葡萄果核发育的调控。利用RLM-RACE和PPM-RACE验证了VvmiR397a对VvLACs的裂解作用,且在幼果中裂解作用最强,而在硬核期果实中裂解作用最弱,与VvmiR397a的表达趋势相似。     

果树果实胚败育研究进展

胚败育现象在许多果树中自然存在,胚中途败育能够获得无核果实。无核果实无论是鲜食、加工都受到众多果品生产企业的青睐,在世界果品市场中拥有良好的发展前景。关于果树果实胚败育的问题,国内外许多学者已进行了大量的研究,并取得了较多的成果,本研究重点从胚败育果实的生长发育特征、胚败育的影响因子、胚败育的生理与分子机制、胚败育在无核果树育种中的应用等方面进行综述,并对果树果实胚败育的研究前景进行了展望,以期为加速无核果树的栽培育种以及胚败育分子机制的深入研究提供一定的理论参考。     

花生抗黄曲霉菌侵染和产毒机制研究进展

黄曲霉菌（Aspergillus flavus L.）侵染花生导致黄曲霉毒素（Aflatoxin）污染是影响花生食用安全性和限制花生产业发展的重要因素,其污染抗性分为抗侵染和抗产毒两种类型。抗性机制主要包括形态机制、生理机制和分子机制。种皮中决定花生抗侵染的主要因素为蜡质层厚度、栅栏细胞排列密集程度及有无裂纹等特征。种子中单宁酸、胰蛋白酶抑制剂、白藜芦醇等与花生抵抗黄曲霉菌侵染及毒素合成有关。病程相关蛋白基因、转录因子基因、脂氧合酶基因等均参与了花生抵抗黄曲霉菌侵染的过程。随着生物技术的迅猛发展,将来可利用全基因关联分析和多组学结合的方法,从基因调控网络水平上开展花生黄曲霉抗性研究,在更深层次上阐明花生黄曲霉抗性机制。     

葡萄VvAGL11和VvAGL15基因的鉴定及其在赤霉素诱导葡萄无核果实发育过程中的作用

[目的]本文旨在研究VvAGL11和VvAGL15在应答赤霉素(GA3)信号诱导葡萄无核果实发育过程中的作用。[方法]以‘巨峰’葡萄为试材,鉴定了VvAGL11和VvAGL15的c DNA全长序列,并通过分析基因的启动子顺式作用元件预测其潜在功能,同时运用RT-qPCR方法检测对照和GA3处理组葡萄VvAGL11和VvAGL15的时空表达水平。[结果]GA3处理能够诱导葡萄果实无核化,使葡萄果粒和果穗显著伸长,穗轴增粗。同时,鉴定到VvAGL11(MG581423)和VvAGL15(MG581424)的c DNA全长序列。VvAGL11和VvAGL15蛋白序列与可可和棉花的亲缘关系较近;二者均含有MADS-MEF2-like和K-box家族保守结构域,属于MADS-box转录因子家族;其主要二级结构元件为α-螺旋和无规则卷曲,且主要定位于细胞核中,蛋白结构具有保守性。启动子顺式作用元件分析显示:二者均含有响应赤霉素和胚乳发育相关的motifs。RT-qPCR分析显示,在果实硬核期和转色期的种子中,VvAGL11和VvAGL15的表达量较高,而GA3处理能够显著抑制其在种子中的表达。[结论]鉴定到MADS-box基因家族中的2个成员,分别为VvAGL11和VvAGL15。GA3处理可抑制VvAGL11和VvAGL15在种子区的表达,影响种胚的正常发育,从而形成无核果实。