‘砀山酥梨’宿萼和脱萼分化期形态建成与碳水化合物的关系

以‘砀山酥梨’为试材,于盛花期分别喷施清水、200 mg·L~(-1)PP_(333)、400 mg·L~(-1)GA_3,在幼果分化期,分别取各处理的宿萼果和脱萼果,测定其单果质量、叶绿素、山梨醇、蔗糖、葡萄糖和果糖含量;运用荧光定量PCR技术,分析了与光合作用、山梨醇和蔗糖代谢相关基因的表达量及S6PDH、NAD~+-SDH、NADP~+-SDH、SPS和SUS酶活。结果表明,各处理宿萼果中山梨醇和蔗糖含量均显著高于脱萼果。宿萼果中显著增加的山梨醇和蔗糖含量,就幼果光合而言,与光系统Ⅱ蛋白亚基编码基因PSⅡpsb D、Rubisco活化酶基因Rubisco activaseⅣ表达量显著高于脱萼果有关;从山梨醇合成途径来看,与S6PDH1表达量和山梨醇–6–磷酸脱氢酶活性显著高于脱萼果有关;从源-库的转运关系来看,与山梨醇转运蛋白基因SOT3/4/8/14/15/21/25/29/30/31/34表达量显著高于脱萼果有关;从蔗糖合成途径来看,与磷酸蔗糖合成酶基因SPS1/8、蔗糖合成酶基因SUS1/3/7/12/13/15/17表达量及其酶活显著高于脱萼果有关;从蔗糖转运途径来看,与蔗糖转运蛋白SUT1/2/3、液泡膜单糖转运蛋白TMT2/3/4基因相对表达量显著高于脱萼果有关。因此,‘砀山酥梨’宿萼果中较脱萼果中显著增强的山梨醇、蔗糖代谢是影响其形态建成的原因。     

梨园采前水分调控对果实品质的影响

以'秋月'梨为试材,在果实采收前,采用树冠地面覆膜、未覆膜(对照)和灌水等处理来控制土壤湿度,调节果实后期发育对水分的需求,并对不同处理时期果实的生长发育和品质进行了测试分析,探索梨树水分管理对果实品质的影响,以期为提高梨果实品质提供参考依据.结果 表明:梨树采收前覆膜控水处理果实可溶性固形物含量明显高于对照和灌水处理,果实中果糖、蔗糖和山梨醇糖含量增高,而葡萄糖含量无明显变化;另外在覆膜控水条件下,果实中山梨醇合成酶(S6PDH)活性增高,而山梨醇氧化酶(SOX)活性降低;通过对叶片和果实中山梨醇转运蛋白基因(SOT2)表达分析发现,叶片中SOT2表现上调,但各处理间无显著差异,在果实中表现下调,覆膜处理表达量低于对照和灌水处理.以上结果表明,梨树在采前进行土壤水分调控,能够影响果实内部糖分积累和转化,是一项有效的果实增糖技术措施,但在控水时期和控水量上有待进一步研究.     

梨树山梨醇代谢及其调控因子研究进展

山梨醇是梨树等蔷薇科植物最主要的光合作用产物和碳水化合物转运形态。山梨醇代谢是梨树最重要的糖类生化过程之一,其不仅影响了果实内在品质的形成,而且也为营养物质合成提供了基础原料。本文综述了山梨醇合成、转运以及分解过程,重点介绍山梨醇代谢过程中主要相关酶(6-磷酸山梨醇脱氢酶和山梨醇脱氢酶)以及转运蛋白基因SOT在梨树中的研究进展,并对今后的研究工作进行了展望,以期为进一步深入研究山梨醇代谢机制和提高梨果品质提供参考。     

树形对梨叶片和果实糖代谢相关基因表达的影响

不同树形可以通过调节冠层微环境,影响果实糖分积累。利用实时荧光定量PCR方法,对无架树形(疏散分层形)和棚架树形(双臂顺行式)圆黄梨花后不同时期叶片和果实中11个糖代谢相关基因的表达进行分析。结果表明,S6PDH和SOT2基因表达有助于棚架树形叶组织中积累和转运更多的山梨醇;SDH1和SDH3基因表达有助于无架树形中更多的山梨醇转化为果糖和葡萄糖;SPS1和AIV1基因表达有助于棚架树形蔗糖合成和分解效率的提高,从而通过促进果实细胞分裂水平提高果实大小。     

梨果糖激酶基因PpyFRK5在果实蔗糖积累中的作用

以‘丰水’梨为试材,对果实果糖激酶基因Ppy FRK5进行克隆、表达分析和功能研究。结果表明,Ppy FRK5编码的蛋白属于磷酸果糖激酶B亚家族（pfk B）,具有高度保守的pfk B家族特征性结构域及果糖激酶特有的ATP结合域和糖结合域;Ppy FRK5在果实不同发育时期和不同器官中存在差异表达,在成熟的果实和种子中表达量最高;Ppy FRK5定位于质膜和细胞质中;在果实发育的整个过程中,Ppy FRK5的表达与蔗糖含量呈显著正相关,瞬时超表达Ppy FRK5的梨果实蔗糖含量显著升高,瞬时沉默Ppy FRK5的梨果实蔗糖含量显著降低;Ppy FRK5的启动子区域包含多个参与光响应、激素诱导以及胁迫响应的顺式作用元件。     

糖转运蛋白与果实糖积累的关系研究进展

综述了近年来有关园艺作物中果实糖积累与糖转运蛋白（主要包括与蔗糖积累相关的蔗糖转运蛋白SUT,己糖积累相关的己糖转运蛋白STP,液泡糖积累高度相关的液泡膜糖转运蛋白TST,液泡葡萄糖外排相关的早期响应干旱类似蛋白ERDL6,近几年在植物中新鉴定到的SWEET糖转运蛋白,以及蔷薇科植物特有的山梨醇转运蛋白SOT等）的关系研究进展,并对将来围绕糖转运蛋白的研究方向及通过分子生物学方法进行果实品质改良等方面进行了展望。     

苹果K~+转运蛋白基因家族鉴定及表达分析

利用苹果基因组筛选K~+转运蛋白基因,分析其系统发育关系,通过q RT-PCR检测它们在平邑甜茶各器官组织和不同发育阶段果实的表达特征。结果表明,在苹果中存在65个K~+转运蛋白基因,包括CHX家族(33个)、HAK家族(24个)、HKT家族(1个)和KEA家族(7个),它们与拟南芥K~+转运蛋白基因高度同源,其基因结构相对保守,并且不均匀地分布在13条染色体上。定量表达分析发现,K~+转运蛋白基因具有不同的表达模式,其中在根中高度表达的32个,在叶片中高度表达的12个,在茎尖中高度表达的11个,在果实中高度表达的19个。研究结果为揭示苹果K~+转运蛋白基因的功能提供了基础资料。     

笃斯越橘响应低温和短光周期的蛋白质组分析

以3年生笃斯越橘苗为材料,将苗木分别置于对照(23℃,日照长度14 h),低温短日照(4℃,日照长度10 h)和低温长日照(4℃,日照长度14 h)的人工气候室中。处理21 d后,采用同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)蛋白质组学技术测定枝条蛋白质表达变化情况。结果显示:通过质谱鉴定出5 972个蛋白质,600个差异表达蛋白,其中在低温短日照与对照比对组中,丰度显著上调蛋白有140个,丰度显著下调蛋白有114个;在低温长日照与对照比对组中,丰度显著上调蛋白有255个,丰度显著下调蛋白有122个;在低温短日照与低温长日照比对组中,丰度显著上调蛋白有39个,丰度显著下调蛋白有187个。这些蛋白主要参与(1)RNA代谢,(2)蛋白质翻译后修饰,(3)碳水化合物转运和代谢,(4)能量代谢和转换,(5)脂质代谢,(6)次生代谢产物合成,(7)抗氧化与胁迫防御,(8)光合作用,(9)无机离子转运和代谢。结果表明与抗冻性有关的蛋白差异表达主要受低温诱导,少数蛋白表达受低温和光周期共同影响,低温短光周期更有利于抗冻性形成。低温锻炼可显著提高RNA代谢、蛋白质翻译后修饰、抗氧化和防御反应、次生代谢产物合成以及脂质代谢过程中许多蛋白质的丰度,提示这些代谢途径和相关蛋白可能在笃斯越橘抗冻机制中起重要作用。     

‘芙蓉李’糖转运蛋白家族基因鉴定及表达分析

基于‘芙蓉李’（Prunus salicina）基因组数据,采用生物信息学分析方法鉴定糖转运蛋白家族基因,并对其蛋白质理化特性、亚细胞定位、系统进化树、蛋白质保守结构域以及表达模式进行分析。共鉴定出49个该家族基因,根据保守结构域和系统发育分析将其分为7个亚家族。蛋白质介于313～948个氨基酸之间,预测定位于质膜或液泡膜;所有的蛋白都含有保守的糖转运体结构域（PF00083）,其中大多数含有12个跨膜螺旋。通过比对‘芙蓉李’果实发育过程的RNA-seq数据,对49个基因进行表达谱分析,其中15个在果实不同发育阶段差异表达;qRT-PCR分析表明,15个差异表达基因中有9个基因与果实葡萄糖和蔗糖含量显著正/负相关,其中1个肌醇转运蛋白亚家族基因（PsINT4）、1个糖转运蛋白亚家族基因（PsSTP11）、1个糖促进蛋白亚家族基因（PsSFP5）和1个液泡单糖转运蛋白亚家族基因（PsTMT1）在‘芙蓉李’果实发育过程中具有较高的表达量,可能在‘芙蓉李’果实发育和成熟过程中对糖分积累起重要作用。     

葡萄生长调控因子GRF家族基因的鉴定及表达分析

开展葡萄生长调控因子GRF(Growth-regulating factor)家族成员的基因结构、蛋白保守基序、亚细胞定位预测、同线性、系统进化树及顺式作用元件等分析；利用qRT-PCR技术开展有核和无核葡萄不同组织器官、种子发育不同时期及激素响应表达模式分析。葡萄GRF家族共有8个成员，其中7个分布于6条染色体，编码氨基酸数为213～604，所有成员均定位于细胞核。根据进化关系分为4组(A～D)，同组VvGRF的外显子—内含子结构、保守基序数和类型均具有保守性。所有葡萄GRF蛋白N端均含有QLQ和WRC保守结构域，C端至少含有TQL或FFD结构域之一。同线性分析发现，VvGRF3和VvGRF4存在并联重复。VvGRF启动子区发现大量与生长发育、激素响应及胁迫响应相关顺式作用元件。大部分VvGRF在营养器官叶片中高表达，VvGRF2在生殖器官花和果实中高表达；VvGRF3和VvGRF6在无核葡萄种子发育过程中表达量显著高于有核葡萄，而VvGRF8在有核葡萄种子发育前期表达量显著高于无核葡萄；VvGRF响应GA₃和IAA诱导，且大部分基因在处理0.5或1 h后下调。     

‘南果梨’果实发育过程中糖分积累与相关基因表达分析

【目的】探讨‘南果梨’果实发育过程中糖分变化与糖代谢相关基因表达之间的关系。【方法】以‘南果梨’不同发育时期的果实为试材,测定了其中果糖、葡萄糖、山梨醇和蔗糖的含量并分析了与糖代谢相关基因的表达。【结果】在果实幼果期山梨醇为主要糖,而在中后期则为果糖。蔗糖合成酶Pu SS1在花后60 d表达量最大,而Pu SS2在花后60、120及134 d表达量相对较高;蔗糖磷酸合成酶Pu SPS1在花后120 d的表达量最大,而Pu SPS2在花后60 d表达量最大;蔗糖转运蛋白Pu SUT及β-葡萄糖甘酶Pu BGLU1、Pu BGLU2和Pu BGLU4在果实发育的早期大量表达;碱性/中性转化酶Pu NINV1和Pu NINV2在花后134 d大量表达。【结论】各糖分在果实发育过程中变化规律不同,可能与糖代谢相关基因的差异表达有关。     

外源Fe2+对梨黄化叶光合能力及糖合成代谢的影响

【目的】探讨外源FeSO₄对梨黄化叶叶绿素含量、光合特性及其糖代谢的影响。【方法】以砀山酥梨正常和黄化植株为试材,对生长期黄化植株喷施0.2%FeSO₄溶液,测定叶片总叶绿素(Chl)、山梨醇、果糖、葡萄糖及蔗糖含量;分析了光合、糖代谢相关基因的表达。【结果】FeSO₄处理诱导了黄化叶内Chl合成,增强了其叶片净光合速率P_n、蒸腾速率T_r和叶绿素荧光参数F_m、F_v/F_m,促进了叶内果糖、山梨醇和葡萄糖积累。FeSO₄处理后3、6、9、12 d,光合基因PSI subunit II、PSII psbD、Rubisco activase V和Chl a–b P4表达量均显著升高,山梨醇代谢相关基因S6PDH1、SDH2/3和其转运基因SOT8/14/15/26/30表达量则均在处理后6 d和9 d显著增加。而蔗糖合成基因SPS1/3和转运基因SUT1/2/3、TMT2表达量均在处理后3、6、9 d显著减少,而显著下降的SUS1/3/7/12则可能催化了蔗糖的降解。【结论】外源FeSO₄促进了黄化叶内Chl合成,调控了光合基因的表达,并显著增强了其光合作用,同时调控糖代谢相关基因,加速其合成、分解与转运,显著增加了叶内果糖和葡萄糖含量。     

喷施外源山梨醇及其类似物对桃叶片和果实离子转运及激素含量的影响

【目的】了解喷施山梨醇及其类似物对桃叶片、果实中钾、钠、钙运输积累和对内源激素含量的影响。【方法】使用山梨醇及其结构类似的糖醇类渗透调节物(甘露醇、异山梨醇)喷施桃树体,测定桃叶、桃果实中的钠、钾、钙含量以及内源植物激素含量变化。基于测定结果,Q-PCR检测桃叶、桃幼果中相关离子转运子与特定激素合成通路关键限速酶基因的表达。【结果】喷施处理组中,果实钠、钾、钙含量显著增加(其中异山梨醇处理组中果实钠、钾、钙含量增加的幅度最大);但叶片中钠、钾、钙变化不显著。Q-PCR检测表明:钠离子转运相关的PpNHX7/SOS1在处理组叶片、果实中表达增强。钾离子转运相关的PpKUPs、PpKEAs在处理组叶片中表达趋势增强,在果实中PpKUPs表达增强、PpKEAs表达减弱。此外,喷施处理组中,桃果实内源性玉米素含量升高,玉米素合成通路关键限速酶基因PpIPT和PpCYP735A表达上调。【结论】山梨醇及其类似物喷施可能造成渗透胁迫,促使果实积累钠、钾、钙,并促进玉米素的合成以响应胁迫。     

桃镁离子转运蛋白MGT基因家族鉴定与表达分析

为研究桃树镁离子转运蛋白(Magnesium Transporters,MGT)家族基因在镁离子运输中所起的作用,全基因组鉴定、分析了桃树MGT家族成员(PpMGT),并研究外源施镁对PpMGT基因表达的影响。通过同源比对、保守位点分析鉴定获得了8个PpMGT,在Chr1、Chr3、Chr6、Chr8染色体上不均匀分布。系统发育研究表明植物MGT家族可分为5个分支,各分支成员数存在差异。基因和蛋白结构分析发现PpMGT含有4～13个外显子,蛋白中存在10个保守基序,启动子上游分布有不同数量的胁迫响应、转录调控、节律调控、激素响应和发育调控元件。PpMGT在桃树花、果、叶、根器官均有表达且具有组织表达特异性。桃树外源喷施MgCl₂ 24 h后,检测到PpMGT转录表达变化。喷施镁使叶片、果皮出现不同的差异表达基因类群,均涉及光合途径。研究发现PpMGT4、PpMGT6、PpMGT8与喷镁后光系统Ⅱ捕光叶绿素a/b蛋白复合体基因表达变化正相关。异源表达PpMGT4、PpMGT6、PpMGT8可补偿Mg2+转运缺陷突变株MM281(鼠伤寒沙门氏菌突变株)生长缺陷,表明P...     

桃FLA家族基因的生物信息学及表达分析

从桃基因组数据库筛选出了12个假定的成束状阿拉伯半乳糖蛋白(FLA)基因序列。对其蛋白结构进行分析,结果显示PpFLA7不具有特定的阿拉伯糖或半乳糖糖基化位点,不属于典型的FLA家族。PpFLA6的氨基酸组成和保守域的分布与其他成员相比差别较大。聚类分析结果表明PpFLAs家族可以分为CladeⅠ、CladeⅡ和CladeⅢ3类。利用荧光定量PCR(qPCR)对不同组织和成熟阶段果实中的FLA进行表达分析,发现各个成员在不同时期的组织中差异化表达,其中PpFLA4在果实成熟阶段显著上调表达,暗示其可能在桃果实的成熟阶段扮演重要角色。     

香石竹水孔蛋白基因的克隆及表达分析

以香石竹(Dianthus caryophyllus)‘马斯特’为试验材料,在分析香石竹和石竹转录组数据的基础上克隆得到10个水孔蛋白(AQP)基因,7个属于PIP亚家族,3个属于TIP亚家族;其中DcaAQP1、DcaAQP2、DcaAQP3、DcaAQP4、DcaAQP6、DcaAQP8和DcaAQP10在萼片中优势表达,DcaAQP5在茎和花瓣中优势表达,DcaAQP7在叶中优势表达,DcaAQP9在各个组织中表达均比较低;在切花开放萎蔫过程中,DcaAQP1、DcaAQP3和DcaAQP6的表达量从花蕾期开始升高,半开期达到最高,DcaAQP4、DcaAQP7、DcaAQP9和DcaAQP10在盛开期表达量达到最高;DcaAQP2在花蕾期表达量最高,DcaAQP5在开始萎蔫期表达量达到最高,表明多个AQP基因协同作用来维持切花开放萎蔫过程中花瓣细胞水分吸收和营养物质转运。     

番木瓜果实软化相关CpEXPA2基因的克隆与表达分析

【目的】克隆一个与番木瓜果实软化相关的扩展蛋白基因,分析其功能,明确其在不同组织器官和不同成熟时期果实的表达模式。【方法】基于对番木瓜果实转录组学的研究,筛选并克隆了一个与果实软化相关的扩展蛋白基因Cp EXPA2。采用同源序列对比和系统进化树分析对该基因进行序列分析;运用生物信息学的方法对该基因编码的蛋白进行结构分析;使用RT-q PCR方法分析Cp EXPA2基因在不同组织器官、不同成熟时期果实中的表达量;采用GY-4硬度计测定不同成熟时期番木瓜果实的硬度。【结果】Cp EXPA2基因的开放阅读框(ORF)为780 bp(Gene Bank登录号为MF662209),编码259个氨基酸。该基因编码的氨基酸序列具有典型的扩展蛋白保守结构:N端富含8个半胱氨酸、C端富含4个色氨酸和中间1个组氨酸功能域(His-Phe-Asp,HFD)。同源序列比对分析发现该扩展蛋白与山木瓜(ABF48653.1)、番茄(AAC64201.1)、草莓(AAF21101.1)、拟南芥(AAB38073.1)等扩展蛋白氨基酸序列有较高的同源性,分别为66.15%、64.86%、66.80%、65.00%。进化树分析表明,Cp EXPA2蛋白与拟南芥At EXPA6(U30480)、At EXPA16(NM_115407)关系最近。Cp EXPA2在不同组织器官中的表达量依次为成熟果实叶花茎根;在不同发育时期的果实中,Cp EXPA2在果皮的表达量相对高于果肉,且随着果实成熟软化程度提高,其表达量也相应提高。番木瓜果实的硬度随着果实的成熟呈逐渐下降趋势,在破色期开始硬度急剧下降,果实迅速软化。【结论】Cp EXPA2基因的扩展蛋白家族高度保守,且该基因编码的蛋白与山木瓜、番茄、草莓、拟南芥等扩展蛋白的氨基酸序列有较高的同源性。系统进化树分析发现番木瓜Cp EXPA2与拟南芥At EXPA6和At EXPA16亲缘关系较近。Cp EXPA2受乙烯诱导,且与果实发育进程有关,因此推测该基因可能在番木瓜果实成熟软化过程中发挥着重要的作用。     

苹果MdCYP707A家族基因表达分析和MdCYP707A1的功能鉴定

对苹果Md CYP707A家族4个成员的蛋白序列进行比对,并进行保守结构域分析发现,MdCYP707A家族成员都含有细胞色素P450单加氧酶结构域。利用荧光定量PCR检测其在苹果不同组织(根、茎、叶、花、果实、种子)中的表达,4个基因在种子中的表达量最高,并且在果实发育不同时期的表达量有明显差异。在苹果种子吸水膨胀和层积过程中的表达分析表明,MdCYP707A家族成员参与了种子萌发过程中ABA的降解。通过检测MdCYP707A基因对不同非生物胁迫(干旱、盐、渗透胁迫)和对ABA的响应,初步认为其在种子萌发中有重要作用,其中,MdCYP707A1对ABA的响应最为明显。另外,利用农杆菌介导的遗传转化的手段,鉴定了MdCYP707A1基因在苹果愈伤组织和拟南芥中的功能,过表达MdCYP707A1能够降低对非生物胁迫的抗性,说明其可能参与ABA的降解过程,同时在拟南芥中异源表达MdCYP707A1能够提高拟南芥种子的萌发率。     

草莓果实发育过程中糖代谢相关基因的表达分析

 为了分析草莓（Fragaria × ananassa Duch.）果实发育过程中可溶性糖积累与相关基因表达量的关系,以‘杜克拉’草莓7个发育时期的果实为试材,利用实时荧光定量RT-PCR的方法,分析果实发育中蔗糖转运蛋白及糖代谢关键酶（酸性转化酶、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶）4个基因的表达量以及可溶性糖含量的变化趋势。结果表明,蔗糖、葡萄糖和果糖含量随着果实发育都呈逐渐增加的趋势,尤其蔗糖积累与果实成熟的关系较密切。随着果实发育,蔗糖磷酸合成酶基因表达量呈逐渐增加的趋势,尤其在果实发育的后期增加较快;蔗糖合成酶和酸性转化酶基因表达量除了白熟期和转色期外,呈逐渐降低的趋势;蔗糖转运蛋白基因表达量呈先升后降,降后又升的变化趋势,尤其在白熟期前急剧增加。结合可溶性糖和基因变化趋势分析表明,蔗糖转运蛋白和蔗糖磷酸合成酶在草莓果实发育过程中发挥着重要的作用。     

苹果糖转运蛋白TMT基因的表达及其与糖积累的关系

利用苹果基因组筛选液泡膜单糖转运蛋白TMT 家族基因,通过qRT-PCR 探索它们在苹果各器官组织中的表达特性,并分析其表达与果实糖积累的关系。结果表明,在苹果中主要存在5 个TMT 家族基因,均含有11 个跨膜区,并具有1 个长约330 氨基酸的亲水loop 区位于胞质内,它们与拟南芥和葡萄的TMTs 高度同源。定量表达分析发现,它们均在苹果中表达,且MdTMT1 表达量相对最高,MdTMT3和MdTMT4 表达量较低。MdTMT1 在花和成熟果实中表达量最高,MdTMT2 在成熟果实中表达最高。在果实发育过程中,MdTMT1 和MdTMT2 的表达量与果实中总糖、还原性总糖、果糖、蔗糖含量呈极显著正相关,说明MdTMT1 和MdTMT2 可能参与了苹果果实成熟期果糖和蔗糖的积累。