‘黄冠’梨类甜蛋白编码基因PbPR5的克隆及其表达特性分析

【目的】分离和克隆类甜蛋白基因Pb PR5,了解其在‘黄冠’梨不同组织、不同发育阶段以及受到非生物胁迫和植物生长调节剂处理时的表达情况。【方法】以‘黄冠’梨(Pyrus bretschneideri‘Huangguan’)组培苗为试验材料,从水杨酸(salicylic acid,SA)处理的c DNA文库中克隆获得该基因全编码区序列,命名为Pb PR5,对其进行生物信息学分析,并研究该基因在盐、聚乙二醇(EG6000)、SA和乙烯(ETH)处理后的表达情况;以12 a生‘黄冠’梨的叶片和果实为材料,探究该基因在叶片和果实不同发育阶段的表达模式。【结果】Pb PR5的c DNA序列长度为741 bp,编码224个氨基酸残基;该基因的基因组DNA序列长度为813 bp,包含1个内含子。生物信息学分析表明,Pb PR5蛋白与其他植物PR5基因编码的氨基酸序列相似性较高。实时荧光定量PCR分析表明:Pb PR5基因在‘黄冠’梨组培苗的根,茎,叶中均能表达,其中根部的表达量高于茎和叶;盐和干旱胁迫诱导了该基因表达,根和茎中的表达高峰均出现在处理后6 h,叶在盐胁迫后24 h和干旱后12 h出现表达高峰;SA和乙烯也诱导了该基因在叶片中的表达。在不同发育阶段的叶片中,老叶表达量最高,成熟叶次之,幼叶中不表达;在不同发育阶段的果实中,成熟果实中表达量最高,幼果期和膨大期果实表达量较低。【结论】Pb PR5基因在‘黄冠’梨各组织中非组成型表达,并且在‘黄冠’梨抵御生物和非生物胁迫过程中可能具有重要的生物学功能。     

‘琯溪蜜柚’荧光定量PCR内参基因的筛选

【目的】为了克隆‘琯溪蜜柚’的管家基因,并筛选合适的管家基因作为内参,【方法】以‘琯溪蜜柚’盛花期后5个不同时期的果实汁胞,以及根﹑茎﹑叶为材料,采用实时荧光定量PCR技术,分析actin1﹑β-tubulin﹑18S rRNA﹑EF1-α和Ubiquitin 5个管家基因在不同材料中的表达情况,并结合geNorm、NormFinder﹑comparative Delta-CT和BestKeeper 4种评估方法进行稳定性分析。【结果】结果表明,actin1和β-tubulin是‘琯溪蜜柚’果实发育进程中较为稳定的内参基因,而EF1-α和β-tubulin则是研究不同组织特定靶基因表达中稳定的内参基因。【结论】筛选出了‘琯溪蜜柚’最佳的内参基因β-tubulin,为今后目的基因的表达分析奠定了基础。     

不同砧木对‘赤霞珠’葡萄生长发育的影响

【目的】探究不同砧木对‘赤霞珠’葡萄树体生长、果实发育、着色效果等的影响差异。【方法】选择‘SO4’‘5BB’‘3309C’和‘101-14M’4个砧木与‘赤霞珠’葡萄进行绿枝嫁接,对初期结果植株的新梢生长情况、果粒质量、糖酸含量以及果实着色指标动态变化等进行实时测定。【结果】供试砧木品种均可促进‘赤霞珠’葡萄新梢生长,提高果粒质量,以‘赤霞珠’/‘3309C’(CS/3309C)效果较为明显。各个处理的净光合速率日变化均呈双峰曲线。供试砧木均可显著提高‘赤霞珠’葡萄净光合速率,亦可改变其峰值出现时间。果实生长发育过程中,砧木‘SO4’可显著延缓果实可溶性固形物、还原糖含量的积累,可滴定酸含量较其他处理偏高。各处理果实颜色指标L、a、b、h、c值变化趋势一致,CS/SO4的h值较其他处理显著偏高。【结论】供试砧木均可提高‘赤霞珠’葡萄生长势、果实质量以及净光合速率;砧木‘SO4’可延迟‘赤霞珠’葡萄成熟约20 d。     

‘达赛莱克特’草莓果实发育成熟过程中香气物质的变化及其特征成分的确定

【目的】明确‘达赛莱克特’草莓果实挥发性物质的组成与含量特征,揭示果实发育成熟过程中香气动态变化规律。【方法】以水培‘达赛莱克特’草莓绿果期、白果期、转色期、粉果期、全红期5个不同发育时期的果实为试验材料,使用顶空固相微萃取(HS-SPEM)和气相色谱-质谱(GC-MS)技术,检测各样品中香气组分。【结果】从‘达赛莱克特’草莓中共检测出70种物质,主要成分为醛类、酮类、酯类和萜烯类。其中绿果期和白果期以醛类为主,转色期出现少量的酯类,粉果期以酯类和醇类为主,全红期酯类和醇类较粉果期多。【结论】基于香气阈值,共鉴别出‘达赛莱克特’草莓特征香气17种,其中己酸乙酯、(E)-2-己烯醛、丁酸乙酯、γ-癸内酯、DMMF、D-柠檬烯、β-金合欢烯等的贡献较大。     

‘南果梨’及其芽变‘南红梨’果实中糖分积累与相关基因表达差异分析

【目的】对‘南果梨’及其芽变‘南红梨’果实发育期间的可溶性糖含量及糖代谢相关基因的表达量进行分析,探索‘南果梨’及‘南红梨’糖积累差异的分子机制。【方法】以‘南果梨’及‘南红梨’果实为试材,利用高效液相色谱对2者可溶性糖含量进行测定,qRT-PCR对蔗糖代谢关键基因中性转化酶(NI)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)及蔗糖合成酶(SS)的表达差异进行分析。【结果】‘南果梨’与‘南红梨’中的果糖含量均在果实发育后期(8月21日)达到最大值,而‘南果梨’与‘南红梨’果实中葡萄糖与山梨醇含量差异不明显。果实发育初期,2者蔗糖含量差异不明显,采收期(9月14日)‘南红梨’果实中蔗糖含量约为‘南果梨’果实的2倍。PuNI与PuSS3在‘南果梨’中的表达量显著高于‘南红梨’,而PuSPS1、PuSS1和PuSS2在‘南红梨’中的表达量则高于‘南果梨’。【结论】‘南果梨’及‘南红梨’果实发育过程中糖代谢相关基因的差异表达会导致不同糖分的积累量出现差异。     

草莓生长素合成限速酶FaYUC11基因的克隆和功能分析

【目的】克隆草莓YUC家族新基因,探究其在草莓中的具体调控作用。【方法】以‘久香’草莓为材料,利用同源克隆技术克隆草莓果实大小调控相关的新基因,利用病毒诱导基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)结合定量RT-PCR技术,分析新基因在草莓果实膨大调控中的作用。【结果】从‘久香’草莓果实中克隆到1个草莓果实大小调控相关的新基因,命名为FaYUC11(Gen Bank登录号:JX417083.1),用草莓幼果微注射法建立了病毒诱导FaYUC11基因沉默的转基因草莓体系,结果发现,FaYUC11基因沉默后果实的膨大和正常生长均受到影响,并且导致果实瘦果(种子)中游离生长素含量下降、果实纵横径增长率降低。【结论】FaYUC11基因是草莓生长素合成途径中的关键基因,该基因通过调控生长素的合成继而调控果实的膨大。     

‘中蕉9号’与‘巴西蕉’果实后熟过程中可溶性糖积累差异的原因分析

【目的】从淀粉降解和可溶性糖积累的角度解析‘中蕉9号’及‘巴西蕉’果实的口感和风味存在较大差异原因。【方法】比较分析‘中蕉9号’和‘巴西蕉’果实中淀粉含量、可溶性糖含量和糖代谢相关基因的表达和酶活性。【结果】‘中蕉9号’果实的可溶性固形物、直链淀粉、果糖和葡萄糖含量较高,而‘巴西蕉’果实硬度和蔗糖含量较高‘。中蕉9号’果实中6个淀粉降解相关基因和5个可溶性糖代谢相关基因的表达量显著高于‘巴西蕉’。此外,α-淀粉酶、酸性转化酶和蔗糖合成酶在‘中蕉9号’果实中的活性更高。【结论】糖代谢相关基因在2个香蕉品种中的差异表达,使得‘中蕉9号’果实中果糖和葡萄糖含量较高,而‘巴西蕉’果实中蔗糖含量较高。     

嫁接对西瓜果实瓜氨酸含量及合成途径关键酶基因表达的影响

【目的】探讨嫁接前后西瓜果实瓜氨酸含量及其合成途径关键酶表达量的变化,从基因表达水平阐明嫁接影响西瓜果实瓜氨酸含量的机制。【方法】以低瓜氨酸品种‘SBD黑’为接穗,以‘西嫁强生’为砧木,插接法嫁接‘,SBD黑’西瓜实生苗为对照。用分光光度法测定果实发育过程中瓜氨酸含量,通过荧光定量分析果实发育过程中瓜氨酸合成途径关键酶基因的表达量变化。【结果】嫁接可以增加西瓜果实发育过程中瓜氨酸含量,且在西瓜果实发育38 d时瓜氨酸增加量最大(63%)。在果实发育后期NAGK、GAT基因表达量在嫁接西瓜与未嫁接西瓜果实中相差较大,嫁接西瓜果实中Arginase基因表达量在整个发育过程中始终高于未嫁接西瓜。【结论】嫁接西瓜果实中瓜氨酸含量的升高可能是由于瓜氨酸合成上游基因NAGK、GAT高表达,下游基因Arginase低表达共同作用的结果。     

不同砂梨果实中糖酸含量及代谢相关基因表达分析

【目的】探讨糖酸含量对梨果实口感的影响,并找出砂梨果实发育过程中可能的糖酸代谢关键基因。【方法】使用高效液相色谱仪对4个不同类型的砂梨果实中主要糖酸含量进行分析,从梨基因组注释数据中检索并分离获得糖酸代谢密切相关的基因家族,并使用‘雪青’梨转录组数据对这些基因家族在果实不同发育时期进行表达分析。【结果】‘翠冠’梨中糖含量高,‘1-8-34’梨酸含量高。口感偏酸的‘新酥’梨和‘1-8-34’果实中的总糖含量与口感偏甜的‘金二十世纪’梨差异不显著。研究共分离获得糖酸代谢密切相关的10个基因家族共44成员,其中23个成员在不同果实发育时期发生表达。2个蔗糖磷酸合成酶(SPS1和SPS2)、1个磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC3)和2个苹果酸脱氢酶(MDH3和MDH4)在梨果实成熟期均表现出较高表达量。【结论】梨果实口感酸的主要原因是果肉中酸含量高。SPS1,SPS2,PEPC3,MDH3和MDH4在梨果实糖酸合成中起关键作用。     

根域限制对‘巨峰’葡萄花色苷代谢途径关键基因表达的影响

【目的】阐明根域限制调控葡萄果皮花色苷合成的分子机制。【方法】以‘巨峰’葡萄为试材,进行根域限制栽培处理,以传统露地栽培为对照,研究‘巨峰’葡萄果实发育过程中果皮花色苷合成相关酶基因转录水平的变化,以及根域限制对果实成熟过程中果皮花色苷合成相关酶基因转录水平的影响。【结果】PAL、4CL、CHS2、CHS3、CHI、F3H1、F3H2、DFR、LDOX、F3’H、F3’5’H、OMT、3GT、5GT的转录水平自转色期开始升高,接近成熟期下降。根域限制下‘巨峰’葡萄花色苷合成相关基因PAL和F3’H的转录表达在果实成熟的部分时期受到上调,而4CL、CHS2、CHS3、CHI、F3H1、F3H2、DFR、LDOX、F3’5’H、OMT、3GT、5GT的转录表达在转色期至成熟过程中均受到了上调,CHS1在果实发育过程中其转录表达无明显上调变化且根域限制与对照差异不大。【结论】根域限制促进了葡萄果皮花色苷合成途径中14个相关基因的转录表达。