梨CRK家族基因及其腐烂病菌侵染响应成员的鉴定

在植物响应逆境过程中，半胱氨酸富集类受体激酶（Cysteine-rich receptor like kinase，CRK）起重要的调控作用。本研究中以结构域Stress-antifung（Pfam：PF01657）和Pkinase（Pfam：PF00069）的保守序列为种子序列，在全基因组范围鉴定了梨（Pryus spp.）CRK家族成员。此外，对其蛋白理化性质、进化特征、基因在染色体上的位置、顺式作用元件（cis-acting regulatory element，cis-element）和表达模式进行了分析。共获得32个CRK家族成员，其氨基酸数、分子量和等电点分别介于440 ~ 1 217、48.90 ~ 137.02 kD和5.31 ~ 8.59，主要位于质膜。根据进化分析，将来自梨、拟南芥、苹果、番茄和水稻的156个CRK分为6个亚组，梨CRK主要分布于亚组Ⅳ，Ⅴ和Ⅵ。梨CRK中存在5个串联重复的基因簇，共包含了20个成员。此外，该基因家族所有成员的启动子区域都存在多个响应激素和逆境信号的cis-element。接种腐烂病菌Valsa pyri（Vp）后，杜梨（Pyrus betulifolia，抗病）和‘早酥’梨（Pyrus bretschneideri，感病）中分别发现8个和10个CRK发生了差异表达，6个基因在两种资源中都发生了差异表达。差异基因中，Pbr001477.1和Pbr000205.4在抗、感病资源中都显著上调，而其他基因的表达量在两种资源中呈现不同的变化趋势。     

山荆子类受体蛋白MbRLP7负调控杜梨对腐烂病的抗性

山荆子类受体蛋白MbRLP7为研究对象，结合生物信息分析、功能验证和表达量测定，分析了其在对腐烂病菌的抗性中的作用和调控机制。结果表明，MbRLP7编码的氨基酸序列与拟南芥AtRLP6和AtRLP7相似性最高，分别为43.0%和42.8%。MbRLP7启动子区域存在多个响应逆境相关信号的顺式作用元件，并响应腐烂病菌信号。将该基因导入杜梨悬浮细胞获得过表达细胞系3个。接种腐烂病病原菌Valsa pyri后，过表达细胞的发病速度显著高于野生型细胞。腐烂病菌代谢物处理后的所有过表达细胞系的细胞存活率显著低于野生型。此外，该基因的过表达增强了腐烂病菌代谢物对病原体相关分子模式（pathogen-associated molecular patterns,PAMPs）触发的免疫反应（PAMP-triggered immunity,PTI）、活性氧相关基因和病程相关蛋白PR1的诱导。综上所述，MbRLP7负调控杜梨对腐烂病的抗性，PTI、活性氧和PR1参与了该调控过程。     

香蕉对尖孢镰刀菌热带4号小种的抗性评价方法的建立

为了准确快速地评价香蕉对枯萎病病原菌尖孢镰刀菌古巴专化型（Fusarium oxysporum f. sp. cubense）热带4号小种（Tropical race 4,Foc TR4）的抗性,在温室条件下以浸根法和改良的灌根法将Foc TR4接种至不同抗性的香蕉品种,比较分析接种后香蕉的发病情况,并检测了两个Foc TR4的特异引物的扩增效率,以完善评价方法。结果显示,利用两种方法接种都能体现香蕉的抗性,但改良的灌根法在孢子浓度为1 × 10⁴时的接种效果最好,接种后各品种发病情况与品种本身的实际抗性最为接近。特异引物Foc TR4 F/R的扩增效率较高,1次和2次PCR分别能有效检测发病等级为3和1以上的香蕉球茎。     

生物菌肥和钾肥配施对苹果钾素吸收及果实品质的影响

为了研究生物菌肥和钾肥对苹果果实品质及生长发育的协同作用,以7 a生‘瓦里短枝’(Vallee spur Del)为研究对象,设置T1(K_2O 420 kg·hm~(-2))、T2(生物菌肥2 520 kg·hm~(-2))、T3(生物菌肥2 520 kg·hm~(-2)+K_2O 294 kg·hm~(-2))、T4(生物菌肥2 520 kg·hm~(-2)+K_2O 420 kg·hm~(-2))、T5(生物菌肥2 520 kg·hm~(-2)+K_2O 546 kg·hm~(-2))和CK(不施肥)6个处理,研究了不同施肥处理对苹果钾素吸收、土壤酶活性、根际微生物数量及果实品质的影响。结果表明:(1)与T1相比,T3、T4及T5显著提高了果园钾肥农学效率、钾肥贡献率和钾肥偏生产力(P0.05),但T4和T5差异不显著。(2)各处理不同器官中钾素累积量大小顺序依次为T5T4T3T1T2CK,T4和T5差异不显著,但均显著高于其它处理(P0.05)。(3)生物菌肥和钾肥配施后显著提高了土壤蔗糖酶、多酚氧化酶、碱性磷酸酶、脲酶活性和根际土壤细菌、放线菌及真菌的数量(P0.05),但T3、T4及T5之间差异不显著(P0.05)。(4)配施后显著提高了0～120 cm土层内根系活力(P0.05),显著提高了果实的平均单果重、可溶性固形物含量、Vc含量及果实硬度(P0.05),但T4和T5差异不显著(P0.05)。(5)果实单果重、可溶性固形物含量及Vc含量均与土壤微生物数量和土壤酶活性呈显著正相关。综上,生物菌肥2 520 kg·hm~(-2)+K_2O 420 kg·hm~(-2)是试验区合理的施肥量,能有效提高钾肥利用效率,提高土壤肥力和改善果实品质。     

一株可降解苹果废弃枝条的生防细菌鉴定

筛选对废弃苹果枝条具有降解作用的细菌,为农业废弃物的资源化利用奠定基础。首先利用稀释涂布法从采集的带菌苹果枝段中分离,再通过羧甲基刚果红培养基和复筛培养基挑选出产纤维素酶的菌株,利用发酵培养基验证筛选菌株的纤维素降解能力,进行腐烂病（Valsa mali）的对峙试验并测定其生防潜力,最后通过菌落形态、显微观察和gyrA序列的16S rDNA分析对细菌进行鉴定。从采集的苹果枝条中共分离出3株细菌,其中X-2菌株对苹果枝条具有降解作用,其最适生长pH为8,最适生长温度为30 ℃左右。菌株分泌产生的滤纸酶（FPAase）、β-葡萄糖苷酶和羧甲基纤维素酶（CMCase）活力分别高达（12.78±0.03） U/mL、（8.63±0.64） U/mL和（8.36±0.02） U/mL,枝条纤维素降解率高达12.36%±0.44%,经过16S rDNA序列测定和Blast 同源序列检索,得出该生防菌株X-2为解淀粉芽孢杆菌 (Bacillus amyloliquefaciens)。菌株X-2可以满足废弃苹果枝条的降解需求,其在碱性条件下生长良好,有望应用于碱性地区废弃枝条纤维素的降解。     

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。     

苹果类受体激酶基因MdLYK1正调控对腐烂病的抗性

以苹果类受体激酶基因MdLYK1(MD09G1111800)为研究对象，结合生物信息分析、功能验证和表达分析，探究其对抗腐烂病的作用和可能的作用机制。结果表明，MdLYK1与拟南芥类受体激酶基因AtLYK1同源，氨基酸序列的相似性为68.1%。将该基因在‘烟富6号’苹果果实中瞬时过表达后显著提高了果实对腐烂病的抗性。将其导入杜梨悬浮细胞，获得3个过表达细胞系。接种腐烂病菌（Valsa pyri）后，菌落在所有过表达细胞系上的生长速度显著低于野生型细胞。与野生型相比，所有过表达细胞系对Valsapyri代谢物的敏感性显著降低。此外，MdLYK1过表达显著增强了杜梨悬浮细胞病原体相关分子模式触发的免疫反应、活性氧和茉莉酸等信号相关关键基因的上调表达。综上所述，MdLYK1正调控苹果和梨对腐烂病的抗性，且病原体相关分子模式触发的免疫反应、活性氧和茉莉酸等信号参与了其对抗性的调控过程。     

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。     

不同糖源对葡萄试管苗蛋白激酶相关基因表达的影响

【目的】探究不同外源糖对葡萄试管苗生长发育及蛋白激酶基因转录调控的影响,应用转录组测序挖掘蛋白质磷酸化过程中的基因,为葡萄蛋白激酶相关基因功能的验证奠定一定基础。【方法】在基本培养基中分别添加2%的蔗糖、葡萄糖和果糖,以无糖为对照,分别命名为S20、G20、F20和CK,经过37 d培养后,测定不同处理的地上和地下鲜重,并采用Illumina HiSeq ^TM 2000对各处理叶片进行转录组测序,通过综合生物信息学分析（参考基因组比对、差异基因（DEGs）筛选、COG（Cluster of Orthologous Groups of proteins）注释、GO（Gene Ontology）注释等）筛选出蛋白激酶相关基因,通过qRT-PCR分析该蛋白激酶相关基因的表达特性。【结果】F20、G20和S20处理下的葡萄（‘红地球’）试管苗与CK相比,地上鲜重具有明显差异,且F20最高,而G20地下鲜重最高。SNP统计发现,转换是主要的变异类型,颠换次之,且发生在基因间区的SNP数量最多,其次是下游;剪接位点供体和同义终止发生的基因数量最少且相等。4个样品中共获得了2 633个差异基因,3个处理与CK相比,共有差异基因180个且被聚类为3组,第一组中127个基因仅在CK中高表达,第二组19个基因仅在G20下高表达,而第三组34个基因在3个处理下表达模式不尽相同。这些共有的差异基因在COG中注释到了26个基因并分在11个功能类别中,且主要注释在一般的功能类别中。在GO分类中,共有的基因分别被注释在分子功能、生物学过程和细胞组分的14、22和13个功能类别中。共筛选出7种蛋白激酶,分别为葡萄糖激酶（Glucokinase,GK）、丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinases,MAPKs）、钙调蛋白激酶（Calcineurin protein kinase,CBL）、蛋白磷酸酶2（Protein phosphatase 2,PP2A）、己糖激酶（Hexokinase,HXK）、组氨酸蛋白激酶（Histidine protein kinase,HPK）和酪氨酸激酶（Tyrosine kinase,TK）,其不同激酶的基因在不同处理中具有各自的表达模式,经qRT-PCR验证,选择的20个差异基因中有17个基因表达与转录组测序结果相一致。【结论】在葡萄试管苗培养中,果糖较葡萄糖和蔗糖相比对生长较好。测序得出180个差异基因对3种不同糖均作出响应,这些基因在COG数据库中主要富集在膜酯转运和代谢、次级代谢物和碳水化合物的合成、转运和分解;GO中大多注释在蛋白激酶和氧化还原酶的活性中;筛选出了7种蛋白激酶,这些差异基因在数量、功能分类和代谢通路上对糖的响应各不相同。