高类黄酮苹果新品种‘美红’

‘美红’是从‘嘎拉’× CSR6R6的后代中选育出的苹果新品种。果实近圆形,平均单果质量89.6 g;全果面鲜红色,果面光洁、亮,可免套袋;全果肉鲜红色,肉质酥脆,酸甜适口;果肉维生素C含量0.036 mg ? g-1,类黄酮含量11.26 mg ? g-1,外观好,营养、鲜食品质及耐贮运性优良。树势强,长、中、短枝均能结果,有连续结果能力,丰产性强,产量29.35 t ? hm-2。     

我国高类黄酮(红皮与红肉)苹果育种取得突破性进展

“医食同源,吃营养,吃健康”已经成为人们的共识。针对我国苹果产业品种单一、特色多样化品种严重不足、主栽品种’红富士'果实着色、风味品质及结果习性等性状需要进一步改良、苹果育种特别是红肉苹果育种周期长、缺乏优异种质等问题,系统介绍了以“高类黄酮(红皮与红肉)”为主线,以新疆红肉苹果挖掘与创新利用为研究重点,在品质形成与芽变机理、红肉苹果优异种质创制、高效育种技术创建、特色多样化新品种培育及其配套高效栽培技术创新等方面取得的最新研究进展及其成果,旨在为其他野生果树资源的评价挖掘与创新利用提供参考。     

两个耐贮性不同的红肉苹果株系果实硬度与香气成分及相关酶活性与基因表达差异分析

以‘红心7号’和‘红心9号’两个红肉苹果新品系的成熟果实为试材,检测贮藏期间硬度与香气成分及其相关酶活性与基因表达量。‘红心9号’苹果贮藏期间果实硬度极显著低于‘红心7号’,而乙烯释放速率极显著高于‘红心7号’;总香气物质、酯类含量及AAT1、AAT2和LOX基因表达量均极显著高于‘红心7号’,而在贮藏后期(90~120 d)果实醇类与醛类含量及HPL和ADH基因表达量均极显著低于‘红心7号’;PG、XET、PME、AM、α-L-Af和β-Gal等6个果实软化相关基因表达量及其酶活性大都极显著高于‘红心7号’。上述结果表明乙烯释放速率和酯类含量高及酯类生物合成和果实软化相关基因上调表达可能是导致‘红心9号’苹果贮藏期间果实硬度显著低于‘红心7号’的主要原因。香气物质种类、含量及其变化能作为果实贮藏品质评价的指标之一。     

红肉苹果愈伤组织生长素信号相关基因MdARF3的克隆与表达分析

以红肉苹果‘紫红3号’(新疆红肉苹果与‘富士’F_1代)的红色幼嫩叶片为外植体诱导的红色愈伤组织为试材,初步探讨生长素调控苹果花青苷代谢机理。根据拟南芥AtARF3蛋白序列在苹果基因组中Blast比对得到一个生长素信号相关基因(MDP0000173151),暂命名为MdARF3。克隆测序发现该基因的开放阅读框长度为2 127 bp,编码708个氨基酸。进化树分析表明,MdARF3与AtARF3在同一进化支上,推测它们具有相似的功能。愈伤组织在含有0.3 mg·L~(-1) NAA的MS培养基培养2 h之后其MdARF3上调表达,表达量极显著高于无NAA培养基(对照),而CHS、CHI、F3H、DFR、UFGT及LDOX等花青苷合成结构基因的表达量均极显著低于对照,并且MdARF3表达量与培养基中NAA浓度呈显著正相关(相关系数为0.98),与愈伤组织花青苷含量呈显著负相关(相关系数为–0.89),推测MdARF3对培养基中生长素快速做出反应调控花青苷合成;通过原核诱导获得了MdARF3的重组蛋白,为进一步研究MdARF3蛋白在花青苷代谢途径中的功能奠定了基础。     

苹果液泡膜蔗糖转运蛋白基因MdSUT4的表达分析与功能鉴定

以新疆红肉苹果杂种一代优系‘红脆1号’为试材,克隆MdSUT4并原核诱导获得其重组蛋白,对其进行生物信息学分析,测定其在不同组织及不同发育时期果实中的表达,通过亚细胞定位及转基因鉴定其功能。结果发现,MdSUT4编码的蛋白大小为55 kD左右,定位于8号染色体,由5个外显子和4个内含子组成;糖代谢相关基因系统进化树分析发现,MdSUT4与AtSUC4、PpSUT4在同一个进化支上;定量表达分析发现,MdSUT4在苹果的花、叶和幼果中均有较高的表达,且在果实发育中的表达水平与蔗糖含量显著负相关;MdSUT4启动子含有与糖信号及激素信号相关的顺式作用元件;在‘王林’苹果愈伤组织中过表达MdSUT4,能降低蔗糖含量,但却提高类黄酮含量;MdSUT4定位于‘王林’愈伤组织原生质体的液泡膜上。以上结果表明,MdSUT4可能参与了蔗糖从液泡膜中的外排,并可能促进类黄酮的合成。     

高类黄酮苹果新品种‘福红’

‘福红’是从‘红富士’× 苹果高类黄酮含量优异种质CSR6R6杂种后代选育出的苹果新品种。果实近圆形,平均单果质量171.9 g;底色黄绿,全果面鲜红色,果面光洁、亮;萼片闭合,萼洼深宽,果梗中粗,梗洼深广;果肉红色,肉质细脆,酸甜可口;外观、营养及鲜食品质优良;在山东冠县4月上旬开花,9月下旬果实成熟,果实发育期170 d左右,第3年产量达到28.34 t ? hm-2;适应性广,抗早期落叶病、白粉病及果实黑红点病等。     

苹果液泡膜葡萄糖转运蛋白基因MdVGT1的克隆与表达分析

【目的】研究新疆红肉苹果杂种一代优系‘红脆1号’液泡膜葡萄糖转运蛋白基因MdVGT1生物学信息、表达水平及其在糖代谢中的功能,旨在为进一步完善功能型苹果育种的理论与技术体系提供参考。【方法】以新疆红肉苹果杂种一代优系‘红脆1号’为试材,克隆MdVGT1,对其进行生物信息学分析;并采用荧光定量PCR分析该基因在不同组织及不同发育时期的表达,分析‘嘎啦’组培苗中该基因在葡萄糖诱导下的表达,通过酵母双杂交验证其互作关系,并通过原核诱导获得重组蛋白。【结果】在‘红脆1号’中克隆获得MdVGT1全长,测序发现其包含1 506 bp完整的开放阅读框,编码501个氨基酸,预测其编码蛋白质分子量为53.16 kD,等电点为5.92,定位于苹果基因组的1号染色体上,由14个外显子和13个内含子构成;糖代谢相关基因系统进化树分析表明,MdVGT1与AtVGT1、VvVGT1、CsVGT1在同一个进化枝上,功能域分析表明,MdVGT1蛋白含有12个跨膜区域;MdVGT1在苹果的花、叶和幼果中均有较高的表达,在果实发育中,其表达量与葡萄糖含量有显著的相关性;MdVGT1启动子含有与抗逆、糖信号及激素信号相关的顺式作用元件;葡萄糖处理‘嘎啦’组培苗一周后,MdVGT1的表达量明显提高;酵母双杂交试验表明,MdVGT1与MdTMT1在体外能相互作用,并通过原核诱导获得了MdVGT1的重组蛋白。【结论】在‘红脆1号’苹果中克隆获得了液泡膜葡萄糖转运蛋白基因MdVGT1,其可能与MdTMT1互作共同转运葡萄糖进入液泡膜。     

红肉苹果冷信号基因MdICE1的表达及其蛋白与MdMYB的互作

根据拟南芥AtICE1蛋白序列在苹果基因组中Blast比对得到苹果同源蛋白序列,利用DNAMAN软件设计特异性引物并克隆苹果冷信号基因（MDP0000662999）,暂命名为MdICE1。以从新疆红肉苹果与‘富士’杂交F1代中选出的‘紫红3号’叶片诱导出的红色愈伤组织为试材克隆MdICE1,测序发现该基因的开放阅读框长度为1 626 bp,编码541个氨基酸。进化树分析表明,MdICE1与AtICE1在同一进化支上,推测它们具有相似的功能。氨基酸序列比对发现,MdICE1存在bHLH基序。低温处理有利于苹果愈伤组织花青苷的累积;与培养在24 ℃下的愈伤组织相比,低温（8 ℃）诱导苹果愈伤组织冷信号基因MdICE1以及花青苷合成相关转录因子基因MdMYB10和MdbHLH3的表达。酵母双杂交试验证明MdICE1可以与MdMYB10相互作用;亚细胞定位发现MdICE1蛋白存在于细胞核内;转化大肠杆菌并诱导获得了MdICE1的重组蛋白,为进一步研究MdICE1蛋白在花青苷代谢途径中的功能奠定了基础。     

新疆红肉苹果杂种一代4个株系类黄酮含量及其合成相关基因表达分析

【目的】研究新疆红肉苹果(Malus sieversii f.neidzwetzkyana(Dieck)Langenf.)与‘富士’(M.domestica cv.Fuji)等苹果品种杂交后代株系间果实类黄酮合成差异的分子机理,为进一步完善功能型苹果育种的理论与技术体系提供科学依据。【方法】以紫红2号及红脆1、2、4号等红肉程度存在明显差异的4个苹果株系发育后期的果实为试材,进行MYB10启动子基因型鉴定,并测定类黄酮组分和含量,分析类黄酮合成相关基因的表达。【结果】红脆1、2、4号MYB10启动子基因型均是R6R1型,而紫红2号启动子类型为R6R6型。红脆1号和紫红2号果实成熟期类黄酮含量分别为3.0 mg·g~(-1)和3.1 mg·g~(-1);紫红2号花青苷含量(23.9 U·g~(-1) FW)是红脆1号(12.2 U·g~(-1) FW)的2倍,其他类黄酮组分含量(1 635.3 mg·kg~(-1))仅是红脆1号的69%。紫红2号MYB10和UFGT等转录因子及花青苷合成基因在果实发育后期(花后110—125 d)均具有较高的表达量;红脆4号的MYB10虽然在果实发育后期(花后110—125 d)表达量较高,但b HLH3、TTG1、ANS和UFGT表达量较低。红脆1、2、4号类黄酮组分含量分别为2 355.0、1 247.5和1 337.5 mg·kg~(-1),差异显著;红脆1号MYB12转录因子及FLS、LAR和ANR等类黄酮生物合成相关结构基因表达量较高,而MYB16和MYB111表达量较低;红脆2、4号MYB12转录因子及FLS、LAR和ANR等类黄酮生物合成相关结构基因表达量较低,而MYB16和MYB111转录因子表达量较高。【结论】MYB10、b HLH3和TTG1等转录因子及ANS和UFGT等花青苷生物合成结构基因在果实发育后期高水平表达,可能是导致紫红2号成熟期果肉花青苷含量高的主要原因,而MYB12、MYB16和MYB111等转录因子及DFR、FLS、LAR和ANR类黄酮生物合成相关结构基因的差异表达,可能是导致红脆1、2、4号等3个株系类黄酮组分及含量差异的主要原因。     

高类黄酮苹果新品种‘幸红’

‘幸红’苹果是从‘嘎拉’ב红脆1号’的后代中选育出的新品种。树势强，长、中、短枝均能结果，有连续结果能力。果实近圆形，高桩，果形指数0.9，平均单果质量149.3 g。果面着红色，光亮，可免套袋。果肉略带粉红色，肉质细脆，硬度10.9 kg • cm-2，可溶性固形物含量13.6%，可滴定酸含量0.33%，糖酸比41.2，酸甜适口，类黄酮含量0.64 mg • g-1，花青苷含量10.32 mg • kg-1，外观、营养、鲜食及贮运品质优良。果实发育期140 d左右，早果性、丰产性强，产量31.27 t • hm-2。