无核葡萄胚败育机制研究进展

为了更加全面地掌握无核葡萄胚败育机制研究进展,明晰相关的研究结果和存在问题。笔者对 国内外近年来相关的研究成果进行了综述,发现研究成果主要集中在细胞学、生理生化、无核性状遗传 规律、无核基因的分子标记和无核相关基因功能5 个方面。然而有关胚发育及败育过程中基因种类、基 因间如何互作,调控网络等方面研究还相对欠缺。最后对今后的趋势提出展望,认为可运用多组学联合 分析从整体上探讨无核葡萄胚败育机制。     

玉米籽粒的败育

玉米籽粒的败育山东省泰安市农科所（２７１０００）陈举林玉米的雌小花在完成正常的授粉、受精过程后，经过生长发育及同化产物的转移，最终形成有效籽粒。但在雌穗的顶部，常有部分分化完全的小花，在完成受精后的发育过程中停止发育，最后形成没有收获价值的败育粒。败...     

钙影响花生胚胎发育/败育特异蛋白质的筛选与鉴定

缺钙花生（Arachis hypogaea L.）严重空荚（胚胎败育）导致减产降质长期困扰南方花生生产。以大田足（施足钙）、缺（缺钙地大田本底）钙条件下花生的种植与观察为基础 ,利用改良的传统双向电泳、MALDI-TOF质谱和蛋白质数据库等手段,得到了7个与受钙影响花生早期胚胎败育/发育有关的差异表达蛋白。4^#差异蛋白是与菠菜（Spinacia oleracea）的70 kD的叶绿体被膜休克相关蛋白高度相似的缺钙组表达上调的特异蛋白; 6^#差异蛋白与三叶胶（Hevea brasiliensis）的线粒体前体中的ATP合酶的β链高度相似,该蛋白在缺钙幼胚缺失; 7^#差异蛋白在低钙组缺失,其与马铃薯（Solanum tuberosum）的肌动蛋白97或100类似,等等。研究结果提示,受钙胁迫花生幼胚败育可能与早期幼胚内能量转化、氧化还原系统、细胞内膜以及细胞骨架功能维持相关的功能基因的表达异常有关。初步揭示了受钙影响花生胚胎败育的分子机理。     

多胺与玉米籽粒败育关系研究

以典型的顶端败育类型玉米杂交种为材料,在籽粒发育的早期,对果穗中部正常籽粒与上部败育籽粒内源精胺(Spm )、亚精胺(Spd)和腐胺((Put)的含量进行了比较研究。结果表明,败育籽粒在授粉后8~12天阶段三种多胺(PAs)含量明显低于正常籽粒。研究认为,果穗顶部籽粒较低的多胺含量与其籽粒败育密切相关。讨论了多胺、乙烯代谢的     

胚挽救技术创造无核抗病葡萄新种质

为提高无核抗病、优质葡萄新种质的选育效率,以无核欧洲葡萄品种作母本,中国野生刺葡萄‘塘尾’、‘雪峰’、山葡萄‘双优’及欧山杂交品种‘北醇’做父本,利用胚挽救技术对取样时间和培养基进行优化;用分子标记筛选后代的无核与抗病性状。结果表明：（1）15个杂交组合中共获得杂交果实13341个,接种幼胚珠8589枚,幼胚发育胚1338枚,平均胚发育率15.59%,正常成苗234株,平均成苗率2.73%,‘红宝石无核’ב塘尾’组合胚挽救效果最好,胚发育率为40.17%、成苗率7.76%和成苗植株数178株。（2）‘火焰无核’×北醇’授粉后42天取样,胚发育率(11.37%)和萌发率(3.52%)为最高。‘京可晶’ב北醇’授粉后38天取样,胚发育率(4.3%)和萌发率(1.08%)为最高。（3）以MM3为基础培养基,外源添加3 mmol/L的腐胺,‘红宝石无核’ב塘尾’获得胚发育率(55.83%)和成苗率(20%)为最高。（4）4个自然授粉的品种（‘昆香无核’、‘美丽无核’、‘红宝石无核’、‘赫什无核’）,其胚珠在E20A培养基中更有利于幼胚发育率提升。（5）使用葡萄无核标记SCF27-2000和GSLP1-569、抗霜霉病标记S294-369和S382-615及抗白粉病标记OPY13-661进行筛选,杂种后代中有16株同时携带无核且抗霜霉病与抗白粉病特异性条带。该试验为无核葡萄抗病育种提供了新材料,将为进一步开展中国野生葡萄育种相关研究奠定基础。     

我国创建无核葡萄胚挽救育种技术体系

中国农业科学院作物研究所研究员刘秉华带领的课题组，历经十多年努力，跳出传统“人工去雄授粉”方法，成功创制了“矮败小麦”高效育种技术新体系，据此培育出的以“轮选987”为代表的一批小麦优良新品种已获得亩产715公斤的高产纪录。该小麦育种新体系被认为实现了我国小麦育种技术研究的革命性突破，属国际领先水平。     

玉米雌穗分化与籽粒发育及败育的关系

以郑单958 (ZD958)和登海661 (DH661)为试材,比较研究了4.5、7.5、10.5万株hm^-2三个种植密度下,雌穗分化与籽粒发育及败育的关系。结果表明,密度对玉米雌穗原基开始分化的时间无影响(不同密度下,穗原基均在播后28~29 d左右开始分化),对吐丝期分化的小花总数影响很小。但是高密度推迟了雌穗的分化进程,增加了败育花和未受精花的数目,导致正常成熟小花数目的降低。与低密度相比,高密度下DH661正常小花数减少了100.0个,ZD958减少了76.4个。高密度加大了雌雄穗吐丝开花间隔,降低了吐丝植株的比例(DH661吐丝植株占93.64%;ZD958的占81.80%),推迟了吐丝时间,使单株吐丝量减少,散粉持续时间缩短,导致败育增加。正常受精的小花在灌浆期也会发生籽粒败育,尤其是在花后10 d左右败育严重。相关分析表明,玉米最终的穗粒数与开花期以及花后10 d、20 d的冠层底部透光率相关性显著,花败育率与开花前冠层底部透光率显著负相关。     

无核小枣果核发育的解剖学研究

以无核小枣和金丝小枣为材料，采用常规石蜡切片法对枣果核核层发育进行了研究。结果表明：果核发育可大致分为3个时期即果核发育的前期，果核发育的中期，果核发育的后期。在果核发育的前期和中期无核小枣相对于金丝小枣其核层细胞的分裂速度慢，停止分裂的时间早，且酚类物质的积累少。果核发育的后期，无核小枣核层细胞的木质化程度低，且只是局部木质化。基于以上差异形成了无核小枣的果核较薄软且可食这一优点。     

植物种子败育研究进展

种子败育在许多植物中普遍存在并一直是植物界研究热点。本文重点综述了近十年来在研究影响种子败育的内因(胚胎学、生理生化机制)和外因(环境条件、生长调节物)方面取得的主要进展。种子败育的胚胎学机制主要有以下4个方面：(1)雄性不育,包括花药退化、花粉败育、绒毡层细胞结构异常等;(2)雌性器官不孕,主要表现为雌性器官形态结构异常、大孢子母细胞及营养器官退化;(3)授粉受精不良,主要表现为自交或异交不亲和;(4)胚中途败育,不同植物胚败育的时间、败育原因及解剖学特征各不相同。不同的内源激素对植物胚胎发育的影响各不相同,激素含量的异常会导致种子败育;田间喷施GA3在提高果树座果率的同时常大大提高无仁率。矿质元素的缺乏会使一些植物发生种子败育。另外,环境胁迫等外在因素会严重影响种子发育。     

无核葡萄SRAP-PCR反应体系的建立和优化

以大粒无核葡萄‘皇家秋天’的基因组DNA为模板,对无核葡萄SRAP-PCR反应体系的主要成分及反应退火温度进行优化。获得的最优SRAP-PCR反应程序为94℃预变性5 min,94℃变性1 min,38℃复性1 min,72℃延伸1 min,5个循环;94℃变性1 min,56℃复性1 min,72℃延伸1 min,35个循环;72℃终延伸10 min。25 μL体系中,模板DNA 40 ng,Mg2+ 1.5 mmol/L,dNTPs 0.2 mmol/L,引物0.2 μmol/L,Taq DNA聚合酶0.6 U。实验结果表明,优化后的SRAP-PCR反应体系扩增多态性高,带型清晰,稳定性好。     

无核白浓缩汁加工工艺

以无核白葡萄干为原料,对无核白浓缩汁的生产工艺进行研究,确定最佳的工艺条件。结果表明,料液比1∶3,复水温度50℃,复水时间4 h为无核白葡萄干最佳复水条件;酶解最佳工艺条件酶解时间60 min,pH值3,酶解温度40℃;旋转蒸发最佳条件温度80℃,浓缩无核白汁可溶性固形物为40 Brix。     

无核葡萄种质亲缘关系的SRAP研究

为充分了解及更合理地利用无核葡萄的种质资源,辅助无核葡萄育种,本研究采用SRAP分子标记技术,对23 个国内外主流无核葡萄品种的种质亲缘关系进行分析。结果表明：从45 对SRAP引物中筛选出38 对多态性引物,共扩增出236 条谱带,其中171 条为多态性谱带,多态性谱带百分率为72.4%。遗传相似分析显示,供试材料间遗传相似系数的变化范围为0.58~0.90,遗传距离在1.0313~4.9643 范围内变化。在遗传相似系数为0.61 处,可将供试材料分为2 个大类群,在相似系数为0.66 处,Ⅰ类群和Ⅱ类群均可分为2个亚群。说明23个品种总体来讲亲缘关系较远,特别欧美杂种具有较高的遗传多样性,部分欧亚种品种间亲缘关系较近,杂交育种时应注意亲本选择。     

三个特色无核葡萄品种规范性贮藏保鲜技术

介绍无核白(Thompson Seedless)、克瑞森无核(Crimson Seedless)和火焰无核(Flame seedless)三个特色葡萄品种的果穗果实特征特性及贮运特征特性,提出三个无核品种葡萄的规范性贮藏工艺技术和独特保鲜技术,旨在为我国无核品种葡萄的产业化贮藏保鲜提供技术支持。     

无核白葡萄多酚氧化酶基因的克隆与序列分析

为获得无核白葡萄中多酚氧化酶(PPO)的基因序列,以无核白葡萄果实为试材,进行基因同源克隆,得到多酚氧化酶基因CDS全长序列,其完整的编码框为1 824 bp,编码607个氨基酸(GenBank登陆号为KP271928);系统进化分析可知,其与葡萄科植物PPO基因同源性最高;生物信息学方法发现该蛋白分子量为67 392.44 Da,等电点为6.42,具典型的酪氨酸家族结构域,无信号肽结构,但有一个跨膜结构域,为亲水性蛋白;二级结构预测发现,PPO具有CuA与CuB两个结合区,分别嵌入蛋白活性腔中。该研究为进一步从分子水平探讨多酚氧化酶与褐变的关系奠定理论基础。     

膨大剂处理对无核白葡萄贮藏品质的影响

以吐鲁番地区无核白葡萄为试材,研究使用2次920膨大剂(分别于葡萄果粒直径长到1.5和3.0 mm时对穗喷施药剂,2次的施药浓度均为35 mg/kg)和3次施特优膨大剂(分别于葡萄果粒直径长到1.5、3.0、4.0 mm时对穗喷施药剂,3次的施药浓度均为0.59μL/L)处理对-1~0℃条件下葡萄贮藏品质的影响。结果表明,使用2次920和3次施特优膨大剂,可有效抑制贮藏期间无核白葡萄的呼吸作用,延缓果梗褐变指数、落粒率和失重率的升高,并维持较高的可滴定酸含量和硬度;但无核白葡萄的可溶性固形物含量显著低于未使用膨大剂处理的果实(P0.05)。因此,在生产中要综合考虑,合理使用膨大剂。     

亚精胺处理对无核白葡萄贮藏品质的影响

分别采用不同浓度(10-4、10-5、10-6 mol/L)的亚精胺对无核白葡萄果实进行喷洒处理,在室温(25~30℃)条件下贮藏5 d,探讨不同浓度亚精胺处理对无核白葡萄贮藏品质的影响。结果表明,与对照相比,不同浓度的亚精胺均对无核白葡萄有一定的保鲜效果,其中10-6 mol/L亚精胺处理可以显著抑制葡萄果实的呼吸速率和细胞膜透性的增加,延缓果实硬度、可溶性固形物、可滴定酸(TA)和抗坏血酸(VC)含量的下降,保持无核白葡萄贮藏品质的作用效果最好。