基于转录组研究光质对转色期红地球葡萄果实着色及品质的影响

[目的]探讨不同光质对设施红地球葡萄果实着色及品质的影响,并从中挖掘出关键的光调控基因.[方法]以8年生红地球葡萄为试验材料,采用4种不同光质(红蓝光2∶1、蓝光、红光、白光)补光处理设施红地球葡萄,以不补光为对照,对果实中花青素、还原糖、可滴定酸和可溶性固形物含量进行测定,并对果皮进行转录组测序.[结果]不同光质处理下果实中花青素、还原糖和可溶性固形物含量均高于对照,其中在蓝光处理下最高.利用FPKM计算基因表达量,以差异表达倍数| log2fold changes|≥1,P-adjust＜0.05为筛选条件,共获得1313个差异表达基因,包括上调基因728个,下调基因585个,其中红蓝光、蓝光、红光、白光处理与对照之间的差异基因数目分别为638、434、375和320个.GO分析发现差异基因与代谢过程、细胞过程、膜、催化活性、结合等条目密切相关.KEGG分析发现不同光质通过调控葡萄光合作用、类黄酮生物合成、淀粉和蔗糖代谢等相关基因表达进而影响葡萄果实着色及品质.根据富集结果选取9个差异表达基因,经qRT-PCR验证,基因表达趋势与转录组测序结果一致.[结论]不同光质补光均能改善葡萄果实的着色及品质,其中以蓝光的效果最为明显;葡萄果实中类黄酮基因CHS、F3H及淀粉和蔗糖代谢基因INV、SPS、HK和BG的差异表达,是导致各处理葡萄果实着色及品质差异的重要原因.     

不同光质对‘秋红宝’葡萄试管苗生长的影响

【目的】探索不同光质对‘秋红宝’葡萄试管苗生长及生理特性的影响。【方法】以‘秋红宝’葡萄试管苗为试材,设置7种不同光质处理,观测试管苗的株高、茎粗、叶片叶绿素含量及抗氧化酶活性等生理生化指标,并结合主成分分析和灰色关联分析筛选出最优光质。【结果】单白光与单红光处理的株高显著高于其他处理;单蓝光处理的植株根数和最长根长均达到各处理最大值,且叶片叶绿素含量均显著高于其他处理;红蓝光质4∶1处理的叶片SOD活性显著高于其他处理;POD与CAT活性在红蓝光质5∶1中最高。综合灰色关联分析得出最适光质排序为:红蓝光质5∶1单蓝光单白光单红光红蓝白光质3∶1∶1红蓝光质4∶1红蓝光质3∶1。【结论】红蓝5∶1光质可作为促进‘秋红宝’葡萄试管苗生长的最理想光质;影响不同光质下试管苗生长的主要指标有总叶绿素、最长根长、株高、叶长、SOD。     

不同光质补光对杨梅花芽发育的影响

【目的】探究不同光质补光处理对杨梅花芽分化和开花进程的影响。【方法】在相同设施条件下，采用色温3329 K的LED白光灯和色温1531 K的LED红光灯对杨梅树进行补光处理，测定树体周围光照度、叶片叶绿素含量、花芽数量和大小，通过形态和解剖观察花芽的萌发及发育状态，以明确不同光质补光处理对杨梅花芽生长的影响。【结果】2种光质补光处理均显著改善树体周围光环境，其中白光处理显著提高树体周围光照度。红光处理下杨梅分化形成的花芽数目最多，同期花芽最大、发育最快，利于提前花期；白光处理也在一定程度上促进花芽生长发育，但花芽数目、花芽纵横径以及花芽发育状态都弱于红光处理；对照组的花芽数量最少，萌发最晚。表明2种不同光质的补光处理均有利于花芽发育，其中较高比例红光的促进效果最为明显。【结论】对设施栽培杨梅树进行补光处理，可显著增加花芽数目，提高花芽纵横径，促进提早开花。其中红光处理促进作用优于白光处理。该研究结果对杨梅设施栽培具有指导作用。     

不同光质对延迟栽培‘巨峰’葡萄新梢生长及生理特性的影响

为研究不同光质对延迟栽培‘巨峰’葡萄新梢形态特征和叶绿素含量、叶片光合特性的影响,从‘巨峰’葡萄新梢开始生长前进行不同光质的早晚补光,以不补光为对照。结果表明,不同光质补光均促进新梢生长,缩短了新梢节间长度;不同光质补光下叶绿素含量大小顺序为黄光、红光、白光、蓝光、红＋蓝光、对照：不同光质对叶片的净光合速率影响很大,以补红光处理的最强,补黄光的次之,补红光＋蓝光的最低．     

葡萄ZTL、COP1基因的鉴定及其在不同光质和转光条件下的表达分析

【目的】在葡萄试管苗离体培养下,研究不同波长对基因ZTL、COP1表达的影响。【方法】以‘红地球’葡萄(Vitis vinifera‘Red Globe’)试管苗为材料,经RT-PCR法克隆获得葡萄ZTL、COP1基因全长cDNA,并利用生物信息学分析了以上基因的理化性质、蛋白质二级结构、亚细胞定位以及系统进化树。利用q RT-PCR技术分析了以上基因在不同光质处理下表达量的变化情况。利用荧光参数系统分析不同光质对葡萄试管苗生长的影响。【结果】ZTL的分子式为C1972H3107N553O576S20,是亲水性稳定蛋白,脂溶性较差;COP1的分子式为C832H1291N209O225S9,是疏水性稳定蛋白,脂溶性较好。ZTL和COP1的二级结构均由α-螺旋、β-转角、无规则卷曲和延伸链结构组成;亚细胞定位分析结果显示,ZTL、COP1均位于细胞质中;系统进化分析表明,ZTL与桃的亲缘关系最近,COP1与其他物种的亲缘关系均较远,单独聚为一个亚族。在不同光质处理后ZTL均为上调表达,其中白光转蓝光、红光、红光转白光、红光转蓝光和蓝光转红光处理后分别上调达11.2、22.3、12.0、32.9和19.6倍。不同光质处理后COP1基因的表达呈现不同的变化趋势:红光转蓝光处理后,COP1上调1.97倍,红光处理后表达量无显著变化,其他光质处理后均为下调表达,其中蓝光转白光和蓝光转红光处理后下调达18倍。荧光参数分析表明,qP、qN、NPQ和F_v/F_m在转光培养中表达活跃,均在红光转蓝光的转光培养下表达量最高。【结论】ZTL在葡萄转光培养中表达活跃,均呈显著上调趋势,而COP1总体表现为下调趋势。     

LED光质对‘夏黑’葡萄光合特性和生理指标的影响

【目的】在遮光条件下,研究不同的LED光质对葡萄叶片光合特性和生理指标的影响。【方法】以嫁接的‘夏黑’葡萄为实验材料,对葡萄叶片进行不同光质处理,测定分析了光质对葡萄叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率、光合色素含量与酶活性的影响。【结果】与对照(CK)相比,不同的LED光质均显著提高了‘夏黑’葡萄叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)以及蒸腾速率(Tr),并且有利于叶片的光合积累。红光R630处理有利于提高‘夏黑’葡萄的叶绿素含量。蓝光处理提高了‘夏黑’葡萄的SOD酶的活性,而红光处理提高了POD酶的活性;红蓝光RRB440处理下的MDA含量最大。【结论】光质对‘夏黑’葡萄的生长有明显地促进作用。     

光质对延迟栽培巨峰葡萄果实品质的影响

研究了不同光质补光对延迟栽培3年生巨峰葡萄果实品质的影响。结果表明,不同光质补光处理均提高了葡萄果实可溶性糖和可溶性固形物含量,其中蓝光和红光处理效果最好;红光和蓝光处理果实可滴定酸含量高于对照,而黄光和白光处理效果不及对照;黄光和蓝光处理明显提高果实花青苷含量,红光和(红+蓝)光处理效果不及对照。综合来看,对于延迟栽培巨峰葡萄的补光效果以蓝光为最佳。     

LED补光组合对大棚越橘生长发育的影响

以2年生南高丛越橘‘Emerald’为材料，以大棚内自然光作为对照，研究LED光源的红蓝光（3︰1和6︰1）、紫外光（UVA）对植株长势、叶片光合作用、碳氮代谢、开花基因表达及开花率、果实品质的影响。结果表明：红蓝光组合处理下‘Emerald’的植株营养生长较旺盛，株高、1年生枝条长度和粗度显著高于对照。此外，红蓝光（6︰1）处理下叶片的叶绿素相对含量、比叶重和净光合速率均显著提高。红蓝光组合也可诱导植株开花，开花基因FT表达量和开花率明显高于对照。紫外光下叶片的氮含量、开花率及FT基因表达量显著高于对照。不同光质组合补光对‘Emerald’的果实品质有显著影响，红蓝光（3︰1）处理下果实的质量、横纵径、可溶性固形物、可溶性糖、花青素含量和糖酸比均高于对照。总之，不同光质补光会促进越橘‘Emerald’的生长发育，红蓝光6︰1组合对促进营养生长作用相对较大，红蓝光3︰1组合对提高果实品质效果较好。紫外光虽能改变植株形态和促进开花，但果实品质提高效果较红蓝光处理稍弱。     

补光处理对巨峰葡萄春果花色苷组分的影响

【目的】探究不同光质和时长补光处理对设施栽培条件下巨峰葡萄(Vitis.labusca×V.vinifera)春果果皮中花色苷组分的影响,以期为设施栽培鲜食葡萄春果栽培技术提升提供理论依据。【方法】以4年生巨峰葡萄为试材,在新梢长至30 cm时开始进行白光、红光和蓝光的夜间补光处理,每天18:00时开始,分别补光6 h和12 h,至果实膨大期结束。果实成熟期利用液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)技术对巨峰葡萄春果果皮的花色苷组成和含量进行测定。【结果】不同光质和时长的补光处理显著增加巨峰葡萄春果重量、纵横径和可溶性固形物含量,其中白光-12 h处理的效果最好。红光-6h和白光-6 h显著降低果实花色苷总量,蓝光处理的巨峰葡萄果实花色苷总量与对照没有显著性差异,仅有白光-12 h处理显著增加花色苷总量。红光-6 h和白光-12 h处理显著降低巨峰葡萄果皮中3',5'-羟基取代花色苷比例。红光-6 h、蓝光6 h、蓝光-12 h和白光-12 h处理显著增加巨峰葡萄果皮中乙酰化花色苷比例。【结论】在新梢长至30 cm到果实膨大阶段使用白光进行夜间补光处理12 h,增加果实可溶性固形物含量和果皮花色苷总量的效果最佳。蓝光处理有助于提高稳定花色苷比例。因此,在生产实践中,可以选择不同光质补光来调节设施栽培葡萄果实的生长发育,提高不同产期调节下的果实品质,最终实现优质葡萄周年生产供应的目标。     

不同光质补光对富士苹果果实品质的影响

【目的】探究不同光质补光对富士苹果果实品质的影响,为提高苹果果实品质提供参考依据。【方法】以7年生烟富3/M9-T337为材料,以自然光为对照,设置7个补光处理,分别为白光（W）、蓝光（B）、红光（R）、紫外光（UVA）、红蓝光组合9∶1、6∶1、3∶1(BR1、BR2、BR3),测定果实品质以及色泽形成相关关键基因表达差异。【结果】不同光质补光条件下可溶性糖含量BR3>R>B>W>RB2>CK。蓝光显著降低可滴定酸含量。BR3处理显著增加果实中可溶性固形物含量,达到了对照组的1.18倍。红光、紫外光、BR3处理维生素C含量分别比对照增加28.35%、18.53%、10.49%。BR3中花青苷含量最高,是对照组的1.6倍。BR3处理色泽形成相关关键基因MdDFR、MdUFGT、MdCHS、MdF3H、MdMYB10上调最为显著,分别是对照组的4.17倍、1.94倍、5.23倍、6.71倍、5.03倍。【结论】BR3处理条件下,果皮中花青苷含量最高,色泽形成相关基因表达量上调最为显著,同时也能够增加果实维生素C、可溶性糖、可溶性固形物含量,降低可滴定酸含量,...     

不同LED光源对青蒜苗生长及叶绿素荧光特性的影响

以发光二极管（LED）精量调制光质（红光、蓝光和红蓝混合色光）,以白光（普通日光灯）为对照,研究不同光质对青蒜苗生长及叶绿素荧光特性的影响。结果表明：不同光质对青蒜苗生长及叶绿素荧光特性具有显著或极显著影响,红光处理下株高、假茎粗、假茎长、地上部干质量/鲜质量均最高,极显著高于对照和其他处理,而叶绿素总量及类胡萝卜素含量均以白光处理最高,光合速率、蒸腾速率、气孔导度均以红光处理最大,胞间CO2浓度以白光处理最大;不同光质处理对青蒜苗的叶绿素荧光参数有较大影响,红蓝混合色光处理下Fv/Fm和Fv/Fo均最大,ΦPSⅡ为白光处理最高,但与红光处理差异不显著。红光有利于提高青蒜苗的光合速率,进而促进青蒜苗的生长及干物质积累。     

不同光质补光对黄瓜、辣椒和番茄幼苗生长及生理特性的影响

 采用新型半导体光源精确调制光质(红光、黄光、绿光、红蓝组合光和蓝光),对大棚内的黄瓜‘中农21’和‘中农27’,辣椒‘巨无霸5号’和‘镇研六号’,番茄‘荷兰红粉’和‘以色列虹丰’进行定时补光。研究结果表明,不同光质补光对3种蔬菜共6个品种幼苗生长影响显著且存在差异,总体认为,补充红光和红蓝光使幼苗茎粗、鲜样质量和干样质量以及壮苗指数均显著高于对照（无补光处理）,黄瓜‘中农21’、番茄和辣椒的可溶性糖含量也显著提高。在蓝光处理下,辣椒‘巨无霸5号’壮苗指数和干样质量均达到最大且显著高于对照。红光或黄光显著提高黄瓜、番茄‘以色列虹丰’的叶绿素和类胡萝卜素含量。     

稀土农用光源补光对黄瓜幼苗生长的影响

利用中科院最新研发的稀土农用光源作为光源,研究不同光质(红光、蓝光和红蓝复合光)和不同光周期(2、4和6h)条件下对黄瓜幼苗生长发育的影响。本试验结果表明,与对照和普通LED相比,增加红光在一定程度上对黄瓜幼苗的干物质积累有促进作用。短时间照射蓝光有利于黄瓜幼苗的形态建成,包括:株高和单株叶片数的增加,但随着补光时间的延长,不利于黄瓜幼苗形态建成和壮苗指数的提高。综合考虑,蓝光补光2h和红蓝光复合各处理下有利于黄瓜培育壮苗。     

华东葡萄泛素连接酶基因VpUIRP2和VpUIRP3的抗白粉病特性分析

【目的】分析华东葡萄抗白粉病株系‘白河-35-1’的Ring型泛素连接酶基因VpUIRP2和VpUIRP3的转基因植株对葡萄白粉病的抗性,研究这2个基因的抗白粉病特性,为改良欧洲葡萄抗病性提供可用基因。【方法】利用同源克隆的方法获得中国野生华东葡萄‘白河-35-1’泛素连接酶基因VpUIRP2和VpUIRP3的编码区序列(CDS);通过实时荧光定量PCR方法检测其在白粉菌诱导和水杨酸处理后的葡萄叶片中的表达;使用聚乙二醇(PEG)介导法转化拟南芥原生质体进行亚细胞定位;通过农杆菌介导法获得转基因‘无核白’和‘红地球’植株;经过苯胺蓝染色,利用血球计数板计数分析白粉菌在转基因植株叶片上的生长情况,鉴定转基因株系的抗病性。【结果】中国野生华东葡萄‘白河-35-1’泛素连接酶基因VpUIRP2和VpUIRP3响应白粉菌和水杨酸处理,表达模式明显区别于感病对照‘赤霞珠’。中国野生华东葡萄‘白河-35-1’VpUIRP2蛋白定位在细胞质,VpUIRP3蛋白定位无特异性。通过农杆菌介导的遗传转化获得4个VpUIRP2的转基因‘红地球’株系和1个‘无核白’株系,转基因株系对白粉病表现出抗性。【结论】中国野生华东葡萄‘白河-35-1’泛素连接酶基因VpUIRP2能增强葡萄对白粉病的抗性,可以作为抗病基因用于改良欧洲葡萄的抗病性。     

不同光质LED灯育苗对设施番茄生长及产量的影响

以益丰4号为试验材料,探讨不同光质(7R3B、8R2B、9R1B)LED灯育苗补光在设施番茄栽培生产中应用的效果.试验结果表明,不同光质LED灯补光育苗时,红蓝光比例为7∶3(7R3B)的LED灯处理下,移栽后番茄的生长、抗逆性、坐果率及产量较好,坐果率90％,增产率18.34％.     

帕米尔高原非耕地设施延晚栽培葡萄的光响应特征

【目的】研究葡萄在帕米尔高原非耕地设施延晚栽培条件下的光合作用适应性,探讨光合作用光响应特征。【方法】在帕米尔高原戈壁温室延晚栽培条件下,以3 a生‘红地球’、‘克瑞森’、‘木纳格’、‘秋黑’和‘里扎马特’葡萄为试材,测定并研究了开花期葡萄叶片光合作用光响应情况,首次将弗伦德利希(Freundlich)模型引入光合作用研究。【结果】光照强度在95~543μmol·m-2·s-1时,各品种光能利用效率有所提高;‘克瑞森’、‘木纳格’的暗呼吸速率较高;‘红地球’净光合速率在光照强度大于光饱和点(2 287μmol·m-2·s-1)后开始缓慢下降。【结论】‘木纳格’光能利用率最高;‘克瑞森’和‘木纳格’光合产物的夜间消耗较大;‘红地球’存在光抑制现象,当光强超过其饱和点时,适当遮阴将有利于‘红地球’的光合作用。     

盐和干旱胁迫及光质对猕猴桃叶片维生素C含量与合成基因表达的影响

【目的】探究盐和干旱胁迫及不同光质对猕猴桃维生素C(Vc)合成的影响,为解析猕猴桃维生素C响应以上胁迫的调控机制提供理论基础。【方法】以毛花猕猴桃为试材,测定其在盐、干旱和光照3种胁迫下叶片Vc含量及Vc代谢关键基因的变化。其中,盐胁迫包括了低盐、中盐、高盐和无盐对照4种溶液条件,干旱胁迫采用了PEG6000溶液模拟轻度干旱、中度干旱、重度干旱和清水对照条件,光质环境模拟了蓝光、红光、白光和红蓝1∶1混合光4种不同光质条件。【结果】受到低浓度的盐环境(3 g·L^-1NaCl溶液)、干旱胁迫和红蓝混合光的影响,毛花猕猴桃叶片维生素C含量迅速积累;实时荧光定量PCR分析发现,维生素C合成途径相关基因AceGME、AceGMP和AceGGP受到胁迫,其表达模式的改变是促进了维生素C含量变化的潜在原因。【结论】发现利于提高猕猴桃维生素C含量的几种胁迫条件,发掘了不同胁迫所影响的Vc合成关键基因,为后续阐明猕猴桃维生素C响应不同环境条件的机制研究提供了数据支撑。     

LED光质补光对黄瓜幼苗生长和光合特性的影响

采用发光二极管（light emitting diode,LED）精确调制光谱能量分布,以单色光质（红光、蓝光、UV-B）和组合光质（红/蓝1∶1）进行每天4 h补光,以未补光组为对照,研究LED光质补光对黄瓜幼苗生长和光合特性的影响。结果表明：与未补光组相比,LED光质补光处理显著促进了黄瓜幼苗的生长;不同光质对黄瓜幼苗生长和光合特性的影响具有一定的差异性。其中,UV-B处理显著提高了黄瓜幼苗叶片单位鲜质量的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量,但显著降低了Fv/Fm;红光处理显著提高了黄瓜幼苗的真叶数、叶面积、株高、干鲜质量、壮苗指数、根系活力、SOD活性和可溶性蛋白含量。总体而言,红光有利于培育壮苗,较适合作为黄瓜育苗的补光光质。     

转色初期喷施BTH对‘红地球’葡萄着色和果实品质的影响

【目的】研究植物诱抗剂BTH对葡萄果实花色素苷生物合成、着色和品质的影响。【方法】以‘红地球’葡萄植株为试材,在葡萄果实转色初期对果穗喷施30~120 mg·L-1的BTH溶液,定期采样测定葡萄果实的形态、色度、花色素苷和糖酸累积等品质特征的变化。【结果】BTH处理‘红地球’葡萄果实的颜色指数CIRG和总花色素苷含量均得到显著提高,处理效果依次为60 mg·L-1120 mg·L-130 mg·L-1;参与花色素苷生物合成的PAL、CHS1、CHS2、CHI1、CHI2、F3’H、F3H1、F3H2、DFR、LDOX、UFGT-2和Vvmyby A1等基因和转录因子的相对表达量显著提高,表明BTH诱导葡萄花色素苷含量的增加与花色素苷生物合成途径相关基因的上调表达有关;F3’5’H基因显著下调表达,且花色素苷单体主要以F3’H支路产物矢车菊素-3-O-葡萄糖苷(Cy)和芍药素-3-O-葡萄糖苷(Pn)为主,F3’5’H支路产物锦葵素-3-O-葡萄糖苷(Mv)、矮牵牛素-3-O-葡萄糖苷(Pt)和飞燕草素-3-O-葡萄糖苷(Dp)含量极少,据此推测BTH处理‘红地球’葡萄可能主要通过F3’H支路合成花色素苷。BTH处理使葡萄果实中可溶性固形物含量显著提高,可滴定酸含量显著下降,固酸比(SSC/TA)显著提高;60 mg·L-1BTH处理还对提高葡萄果实的可溶性总糖含量有显著效果;除120mg·L-1BTH处理导致葡萄果实横径变小外,其他浓度处理对葡萄果实形态均无显著影响。【结论】‘红地球’葡萄转色初期喷施一定浓度的BTH溶液可显著促进避雨栽培条件下葡萄的着色和转熟,并提高果实品质,且以60 mg·L-1BTH处理效果最好。     

光照对番茄果实中番茄红素生物合成的调控研究进展

概述了光照对番茄红素生物合成调控的研究进展,探究光照在基因转录、转录后、光胁迫、光合产物等层面对番茄红素生物合成的辅助调控机制.结论表明:红光/远红光对PSY基因转录调控是主要方式之一,红光/远红光、蓝光及紫外光信号转导中存在交叉联系,HY5、PIF及COP1等光响应因子同时参与多种不同光质的信号转导过程.红光/远红光...