vvi-miR160s介导VvARF18应答赤霉素调控葡萄种子的发育

【目的】研究vvi-miR160家族(vvi-miR160s)及其靶基因在‘魏可’葡萄种子发育过程中的作用,探究其应答赤霉素(GA)调控葡萄果实无核的潜在机理。【方法】采用miR-RACE、生物信息学分析、RT-qPCR、RLM-RACE等方法,鉴定vvi-miR160家族成员及其靶基因,分析vvi-miR160s及其靶基因应答GA的时空表达模式及其潜在功能。【结果】花前GA处理强烈抑制‘魏可’葡萄胚珠及种子发育,高效诱导其无核,且无核率达99.8%。克隆鉴定了VvMIR160s前体基因序列(501 bp)及成熟体序列,且它们在不同物种间具有较高的保守性;基于vvi-miR160s序列,预测到靶基因VvARF18,利用RLM-RACE技术检测到vvi-miR160s对VvARF18的裂解位点在第10和第11位之间,裂解频度9/17,证明VvARF18是vvi-miR160s的真实靶基因。该靶基因编码683个氨基酸,在398—411位存在核定位信号,且该蛋白亚细胞定位于细胞核上。VvARF18与其他物种间序列的同源保守性较高,基因结构相似,其中VvARF18蛋白与茶、烟草、梅花等物种亲缘关系较近。VvARF18启动子中包含4种作用元件,且含有较多激素相关元件。RT-qPCR结果显示,随着葡萄果实的发育,vvi-miR160c/d/e呈现‘V’形表达趋势,在硬核种子发育期表达较低,而VvARF18表现出与前者相反的表达趋势,在硬核种子发育期呈现高表达,表明vvi-miR160c/d/e对VvARF18负调控,但vvi-miR160a/b与VvARF18表达水平却不存在明显负相关。GA处理极显著地上调了vvi-miR160a/b在葡萄硬核种子发育期的表达,同时也显著抑制了VvARF18在同时期的表达,且它们的表达水平呈负相关,表明GA处理促进了vvi-miR160a/b对VvARF18的负调控作用;相反,GA减弱了vvi-miR160c/d/e对VvARF18的负调控作用。【结论】在vvi-miR160家族中,vvi-miR160c/d/e可能介导VvARF18在葡萄种子发育的特定阶段调控种子的发育形成,而vvi-miR160a/b可能主要介导VvARF18参与调控GA诱导葡萄种子败育的过程。     

VvmiR396及其靶基因VvGRF1在葡萄种子发育过程中的表达分析

[目的]本文旨在鉴定葡萄miR396家族成员(VvmiR396)及其靶基因VvGRF1,探究VvmiR396-VvGRF1在种子败育/发育中的作用模式。[方法]通过miR-RACE、RLM-RACE、PPM-RACE、烟草共转化活体验证等方法鉴定VvmiR396及其靶基因，利用生物信息学分析其潜在功能与进化保守性，利用RT-qPCR方法检测VvmiR396在有核和无核品种中的时空表达差异及VvmiR396-VvGRF1相关性差异。[结果]与葡萄品种‘魏可’相比，‘京可晶’花后28 d时种子发育被严重抑制，出现败育且种子萎缩，而‘魏可’种子正常发育。对VvmiR396a、VvmiR396b、VvmiR396c、VvmiR396d的前体及其成熟体序列进行鉴定，其前体均可形成典型的茎环结构，成熟体序列均位于茎环的5′臂上。VvmiR396与烟草、番茄等物种的同源序列亲缘关系较近，而与小麦的亲缘关系较远。预测到VvmiR396的8条潜在靶基因，利用RLM-RACE、PPM-RACE技术体外鉴定到VvGRF1和VvGRF10是VvmiR396的真实靶基因，且VvmiR396对VvGRF1的裂解位...     

葡萄miR159s靶基因的鉴定及其应答GA在果实不同组织的调控作用

【目的】鉴定葡萄miR159家族成员及其靶基因,明确葡萄miR159家族成员及其靶基因应答外源赤霉素（GA）在无核葡萄果实不同组织发育过程中的作用。【方法】以‘白罗莎里奥’葡萄（Rosario Bianco）为试材,利用miR-RACE和PCR技术克隆鉴定VvmiR159a/b/c的成熟体及前体序列;通过PsRNATarget软件预测VvmiR159s的靶基因,利用生物信息学软件对其进行系统进化及保守结构域分析;通过启动子作用元件分析预测VvmiR159s及其靶基因的潜在功能;采用RLM-RACE和PPM-RACE验证VvmiR159s对靶基因的裂解作用;利用qRT-PCR鉴定其应答外源GA在葡萄果实不同组织发育过程中的时空表达模式。【结果】从‘白罗莎里奥’葡萄果实中克隆获得VvmiR159a/b/c的成熟体序列、前体序列并折叠发夹结构。鉴定到VvmiR159s的四条靶基因（VvGAMYB、VvMYB48、VvAIX15、VvGRAS-l）,其中VvmiR159s与VvGAMYB匹配程度最高,与VvAIX15匹配程度最低。靶基因系统进化及保守结构域分析显示,4条靶基因与其他物种同源基因具有较高同源性。VvmiR159s前体基因及其靶基因启动子的激素响应元件均以赤霉素和水杨酸响应元件为主,表明其可能主要通过应答这两种激素参与调控葡萄的生长发育过程。VvmiR159s在不同组织中的表达具有时空特异性,其中VvmiR159c在果皮和果肉中的表达趋势不同,在果皮中VvmiR159a/b/c与VvAIX15的表达水平呈负相关;而在果肉中,VvmiR159a/b与VvGAMYB和VvAIX15的表达模式相反。此外,在葡萄果皮、果肉中GA处理可显著下调VvmiR159a/c的表达,但却在幼果果肉中上调VvmiR159b的表达。表明葡萄miR159家族成员在果实不同组织中通过不同模式应答GA信号参与果实发育的调控。【结论】葡萄miR159家族含有VvmiR159a/b/c 3个成员;3个成员均可切割VvGAMYB、VvMYB48、VvAIX15及VvGRAS-l 4个靶基因;VvmiR159a/b/c及其4个靶基因可能以不同的GA应答模式参与调控葡萄果皮与果肉的发育。     

GA3介导miR171s及其靶基因VvSCLs调控葡萄种子发育的作用分析

[目的]鉴定vvi-miR171s成员及其靶基因,明确vvi-miR171s成员及其靶基因在葡萄种子发育中的重要作用及其响应赤霉素(Gibberellin,GA)调控种子发育的表达模式.[方法]以'魏可'葡萄('Wink')果实为试材,利用miR-RACE技术鉴定vvi-miR171a/b/e/f/g/h的成熟体序列;...     

葡萄miR159家族生物信息学分析及靶基因预测分析

为了研究葡萄miR159基因家族在葡萄生长发育过程中发挥的作用,利用生物信息学工具和方法,对葡萄miR159家族成员进行了基因定位、前体序列二级结构预测、成熟序列保守性分析、靶基因及其功能预测以及系谱进化分析。结果显示:在葡萄miR159家族成员中vvi-miR159a和vvi-miR159b两个成员均分布在染色体15上,vvi-miR159c分布在染色体17上;葡萄miR159家族成员基本上符合进化规律;葡萄miR159家族成员的前体均可形成稳定的茎环结构,且其成熟序列都产生于其前体茎环结构的5'端臂上,其碱基序列保守性较高;葡萄miR159家族对应的靶基因主要有两个(GSVIVT01012447001与GSVIVT01037362001),经BLAST分析,主要为GAMYB转录因子家族。     

葡萄miR159家族生物信息学分析及靶基因预测分析

为了研究葡萄miR159基因家族在葡萄生长发育过程中发挥的作用,利用生物信息学工具和方法,对葡萄miR159家族成员进行了基因定位、前体序列二级结构预测、成熟序列保守性分析、靶基因及其功能预测以及系谱进化分析。结果显示:在葡萄miR159家族成员中vvi-miR159a和vvi-miR159b两个成员均分布在染色体15上,vvi-miR159c分布在染色体17上;葡萄miR159家族成员基本上符合进化规律;葡萄miR159家族成员的前体均可形成稳定的茎环结构,且其成熟序列都产生于其前体茎环结构的5'端臂上,其碱基序列保守性较高;葡萄miR159家族对应的靶基因主要有两个(GSVIVT01012447001与GSVIVT01037362001),经BLAST分析,主要为GAMYB转录因子家族。     

葡萄全基因组DELLA蛋白基因家族鉴定及其应答外源赤霉素调控葡萄果实发育的特征

【目的】明确DELLA蛋白基因在葡萄基因组数据库中的数量、结构和组织表达差异,探究DELLA蛋白在葡萄赤霉素(GA)信号传导及葡萄无核果实发育机理中的作用机制。【方法】基于拟南芥、水稻等植物中的DELLA蛋白基因,利用HMMER程序和NCBI的CDD程序鉴定葡萄基因组中的DELLA蛋白基因;以‘白罗莎里奥’葡萄品种为试材,采用PCR技术克隆3个DELLA蛋白基因的c DNA全长序列;通过启动子作用元件分析预测其潜在功能;利用生物信息学软件对其染色体定位、基因结构、系统进化、理化特性、亚细胞定位及蛋白互作等进行分析;利用农杆菌介导的烟草瞬时表达技术分析DELLA蛋白的亚细胞定位情况;采用q RT-PCR方法检测葡萄DELLA蛋白基因应答GA在果皮、果肉、种子(或种子区)的时空表达特征。【结果】鉴定得到3个葡萄DELLA蛋白基因,克隆并验证其精确序列,分别命名为Vv GAI1(VIT_201s0011g05260)、Vv RGA(VIT_214s0006g00640)及Vv SLR1(VIT_211s0016g04630),其染色体定位、开放阅读框(ORF)大小、编码氨基酸数量分别为:Chr1、1 773 bp、590个;Chr14、1 710 bp、569个;Chr11、1 599 bp、532个。基因结构分析表明其DNA序列均无内含子,只有1个外显子,基因结构高度保守。进化分析显示Vv GAI1与Vv RGA亲缘关系较近,被聚类为一组,而Vv SLR1为另一组。3个基因的启动子均含有响应赤霉素和胚乳发育相关的作用元件,表明它们可能参与响应GA信号传导和胚乳发育过程。亚细胞定位结果显示3个DELLA蛋白均定位于细胞核。q RT-PCR结果显示除果皮中Vv SLR1在近成熟期具有表达高峰外,其余均在幼果期高表达,且外源GA处理均不同程度降低了3个DELLA蛋白基因在葡萄果皮、果肉和种子区的表达,尤以种子区下调水平最为显著。蛋白互作分析表明3个DELLA蛋白均为葡萄GA信号传导的核心作用元件,均可能与GIDI1和SLY1互作参与葡萄GA信号传导。【结论】葡萄基因组中含有3个DELLA蛋白基因家族成员;不同物种间DELLA蛋白结构高度保守;GA可能通过负调控这3个成员参与葡萄果皮、果肉和种子区的发育,且3个成员均可能通过应答GA信号调控葡萄无核果实的发育。     

vvi-miR172s及其靶基因响应赤霉素调控葡萄果实发育的作用分析

[目的]miR172是植物生长发育的重要调节因子,阐释vvi-miR172s及其靶基因应答赤霉素在葡萄果实不同组织发育过程中的作用,从miRNA角度认识GA调控葡萄果实发育的作用机制.[方法]以'白罗莎里奥'葡萄为材料,以miR-RACE和PCR技术克隆vvi-miR172a/b/c/d的成熟体和前体序列,由psRNA...     

‘红地球’葡萄VvARF18功能分析

【目的】生长素响应因子ARF是生长素信号转导途径中的重要调控因子,在植物生长发育和各类生理过程中发挥着重要作用。分析‘红地球’葡萄VvARF18启动子、异源表达、内源激素含量及其对激素响应的表达,以探究VvARF18在‘红地球’葡萄生长素（IAA）信号转导途径及花芽分化进程中的作用机理。【方法】以设施‘红地球’葡萄花芽为试验材料,通过同源克隆获得VvARF18序列,利用在线数据库PLACE分析启动子的顺式作用元件。以pCAMBIAI2300植物表达载体为基础,通过双酶切和同源重组法构建植物超表达载体pC2300-VvARF18。采用电击法将重组载体pC2300-VvARF18转化至根癌农杆菌GV3101菌株中,以本氏烟草叶片为外植体,通过农杆菌介导的愈伤组织转化法转入烟草中,经PCR检测获得阳性转基因幼苗。利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对转VvARF18烟草株系表达水平进行分析,筛选出高表达量的转基因株系培养至T3代,并分别进行IAA和GA3处理,以分析VvARF18的表达情况。通过酶联免疫法测定转基因烟草花芽和叶片中的IAA、GA、ABA、CTK含量。【结果】‘红地球’葡萄...     

葡萄miR169及其靶基因的生物信息学分析

[目的]明确葡萄miR169(vvi-miR169)基因家族在葡萄生长发育及逆境胁迫响应中的重要作用,为其在葡萄分子育种和抗逆新品种选育中的应用提供参考依据.[方法]利用miRNA、Phytozome、NCBI等数据库及ClustalX 2.1、MEGA 6.0、RNAfold WebServer、psRNATarget等在线软件对vvi-miR169基因家族的序列分布、定位特征、二级结构、发育进化树和靶基因调控功能进行生物信息学分析.[结果]在miRBase中搜索到25条vvi-miR169基因同源序列,分别分布在6条染色体上,其中以位于Chr11上的序列最多,共有17条,位于Chr01、Chr04和Chr14上各有2条,而在Chr08和Chr17上各有1条.vvi-miR169基因家族成熟序列的碱基保守性很高,其前体序列均可形成稳定的二级茎环结构,且位于同一条染色体上的miR169基因序列显示出相对更近的亲缘关系.vvi-miR169基因家族共预测到21个靶基因,绝大部分miRNA都有多个靶基因,且不同miRNA具有相同的靶基因,其中有22个miRNA靶基因均含有GSVIVT01015120001(NF-YA转录因子).[结论]vvi-miR169基因家族序列保守性较高,家族特征明显,且具有相似的调控功能;NF-YA转录因子是vvi-miR169基因家族最主要的靶基因,也是葡萄生长发育过程中抗逆境胁迫的主要调控元件.     

不同架式‘爱神玫瑰’葡萄果实成熟期间单萜积累及相关基因的表达

【目的】探讨不同架式对葡萄果实成熟期间单萜类化合物合成的影响,进一步从基因表达水平揭示基因转录与单萜积累的关系,以期为生产中架式选择及葡萄果实香味品质的提高提供一定的理论依据。【方法】以T型和V型架式栽培的‘爱神玫瑰’葡萄果实为试材,于果实成熟初期（花后30 d）开始取样,直至果实完全成熟。连续两年常规方法测定果实样品可溶性固形物及可滴定酸含量,利用顶空固相微萃取结合气相色谱与质谱联用技术（SPEME-GC-MS）测定果实中单萜类组分和含量的变化,采用实时荧光定量PCR技术分析单萜合成途径中关键基因脱氧木酮糖磷酸合酶基因（DXS1和DXS3）、脱氧木酮糖磷酸还原异构酶基因（DXR）、异戊烯基焦磷酸还原酶基因（HDR）、里那醇合成酶基因（Liner syn）和萜品醇合成酶基因（Terp syn）的表达变化。【结果】随着果实成熟,可溶性固形物含量逐渐升高,而可滴定酸含量逐渐降低。成熟期的T型架葡萄果实可溶性固形物含量显著高于V型架,可滴定酸含量没有显著差异。2016年和2017年两种架式果实样品中分别检测到27和28种单萜类化合物。检测结果表明不同架式主要萜烯类化合物组分不尽相同,随着果实成熟,主要萜烯类成分也发生变化。成熟时,T型架果实中主要单萜类化合物有里那醇、柠檬烯、α-萜品醇、β-cis-罗勒烯和香叶醇;V型架主要有里那醇、α-萜品醇、柠檬烯、橙花醚和β-cis-罗勒烯等,其中以里那醇含量最高。2016年成熟期T型架果实单萜总量达到108.18 μg?L ^-1,是V型架最高含量的1.9倍。而2017年成熟期T型架果实单萜总量达到403.24 μg?L ^-1,是V型架最高含量的1.5倍;大多数单萜类化合物含量在成熟时表现为T型架显著高于V型架。在整个果实成熟期间,两种架式葡萄果实单萜类化合物积累表现为两种变化模式,包括里那醇、香叶醇、橙花醇及萜品醇等在内的大部分化合物遵循第一种模式,即在果实成熟时含量达到最高。但是不同架式表现又略微不同,(E,Z)-别罗勒烯、β-cis-罗勒烯、柠檬烯和α-萜品醇等化合物在T型架果实中表现为先下降,花后57 d急剧升高,成熟后期（花后76 d）又下降的趋势。而在V型架果实中这些化合物含量随着果实成熟逐渐上升,花后48 d达到积累高峰,之后又逐渐下降至最低含量。另外,果实成熟期间单萜合成途径基因（DXS1、DXS3、DXR、DHR、Liner syn 和Terp syn）表达量随着果实成熟呈上升趋势。不同架式葡萄果实成熟期间单萜总量积累规律与DXS3、HDR、Liner syn和Terp syn表达规律相似。成熟期T型架果实中各个基因表达量明显高于V型架,与单萜类化合物积累模式相一致。【结论】T型架式栽培更有利于果实单萜类物质的积累,T型架式单萜类化合物的高效积累与其代谢途径多个关键酶基因高效表达密切相关。     

不同磷钾肥施用量对设施葡萄果实品质和产量的影响

【目的】磷、钾肥均是葡萄生长发育所需要的大量元素,对葡萄整个生长发育过程及果实的品质和产量都有重要的影响。研究不同磷钾肥施用量在膨果期和着色期对设施葡萄果实品质和产量的影响。【方法】选择弗雷葡萄,在施氮量一致的条件下,设置不同的施磷量和施钾量,在果实成熟期测定葡萄果实品质和产量的影响。【结果】设施弗雷葡萄在膨果期和着色期施P₂O₅量为14.6 kg/667 m²、施K₂O量为15.08 kg/667 m²时葡萄单穗重和产量最高,糖酸比、硬度和果实着色系数均优于对照和其它处理。【结论】设施弗雷葡萄在膨果期和着色期施P₂O₅量为14.6 kg/667 m²、施K₂O量为15.08 kg/667 m²,施肥深度应在20~40 cm土层处为宜。     

抗寒无核葡萄杂种胚挽救及分子标记辅助选择

[目的]利用胚挽救技术创制抗寒无核葡萄新种质,为选育抗寒无核葡萄新品种奠定基础.[方法]分别以抗寒欧美杂交无核葡萄品种'Jupiter'和欧山杂种有核优系'00-1-5'('玫瑰香'×'山葡萄黑龙江实生')为父本,5个欧亚种无核品种'Ruby Seedless'秦红1号'秦红2号'Crimson Seedless...     

灌水量对限根栽培‘阳光玫瑰’葡萄果实发育与香气物质积累的影响

【目的】通过分析不同灌水量处理对葡萄果实品质指标、香气组分积累、香气物质合成相关基因表达影响的差异，确定灌水模式与鲜食葡萄感官品质形成间的关系，为限根栽培葡萄最佳灌水量的确定提供参考。【方法】以鲜食葡萄‘阳光玫瑰’为试材，设置对照组CK、轻度水分亏缺组（DI-1）、重度水分亏缺组（DI-2），系统比较不同灌水量对葡萄果实外观形态指标、色泽指标、香气组分、萜烯合成相关基因表达水平等的影响。【结果】灌水量影响葡萄果粒的形态与质地特征，采收期时葡萄果粒的纵径并未受到灌水量的显著影响，而亏缺灌溉组果粒的横径、单粒重显著降低（P<0.05）。葡萄果肉的硬度也受到亏缺灌溉的影响而下降，特别是DI-2组，葡萄果肉硬度明显低于其他处理组。亏缺灌溉组DI-1、DI-2的葡萄果实中葡萄糖含量显著高于对照处理，重度亏缺组DI-2果糖含量显著高于其他处理，而轻度的亏缺灌溉（DI-1）并未对葡萄果实的可溶性固形物、可滴定酸含量产生显著影响。亏缺灌溉处理下葡萄果皮中叶绿素、类胡萝卜素含量均出现降低，DI-2组果皮中叶绿素与类胡萝卜素含量的比值最低。灌水量影响到葡萄果实中香气组分的积累，对于萜烯类物质，轻度亏...     

植物生长调节剂对赤霞珠葡萄果实品质的影响

【目的】研究不同质量浓度ABA、GA₃和6-BA处理对赤霞珠果实品质的影响,为利用植物生长调节剂改善酿酒葡萄果实品质提供理论依据。【方法】以欧亚酿酒葡萄(Vitis viniferal L.)品种赤霞珠（Cabernet sauvignon）为试材,于转色期前7 d分别对果实进行不同质量浓度ABA、GA₃和6-BA处理,研究葡萄果实主要品质指标的变化。【结果】（1）在葡萄果实成熟过程中,100和200 mg/L ABA处理均可显著提高果实总糖、总花色素苷和类黄酮含量,降低总酸、单宁和总酚含量,但2个处理之间无显著差异。（2）不同质量浓度GA₃处理总体上使葡萄果实中的总糖、总花色素苷和类黄酮含量有所提高,总酸、单宁和总酚含量降低,但不同质量浓度GA₃处理对果实总糖和总酸的影响差异不显著;而400 mg/L GA₃处理显著提高了果实中的总花色素苷和类黄酮含量,降低了单宁和总酚含量。（3）不同质量浓度6-BA处理使赤霞珠果实中的总糖含量略有提高,但各处理之间差异不显著;400 mg/L 6-BA处理使果实成熟过程中的总花色苷和类黄酮含量显著降低,单宁和总酚含量有所提高。【结论】100和200 mg/L ABA处理对赤霞珠葡萄果实部分品质指标有显著的改善作用;400 mg/L GA₃处理对果实着色具有促进作用,而400 mg/L 6-BA对果实着色具有明显的抑制作用。     

无核葡萄胚挽救中影响胚发育的因子

 【目的】提高无核葡萄胚挽救育种效率。【方法】以12个无核葡萄品种或株系的自然授粉胚珠和6个杂交组合的胚珠为试材,研究不同配方的培养基、不同培养基相态、低温处理、光照和暗培养对无核葡萄的胚发育率的影响。同时,研究花后不同时间取样,摘取果粒取出胚珠培养的适宜时间。【结果】在供试的8种培养基中,Nitsch＋GA3 0.5 mg?L-1＋IAA 1.5 mg?L-1和MM3培养基最适宜于无核葡萄离体幼胚的发育,其次是ER培养基。在供试的固相、液相和固液双相的3种相态培养基中,以固液双相培养基进行无核葡萄品种底来特离体胚珠培养为最好。在胚珠离体培养阶段进行低温培养,降低了胚发育率。暗培养有利于幼胚的发育,可提高胚发育率。不同无核葡萄品种和组合在花后摘取果粒,取出胚珠进行离体胚挽救的适宜时间不同,无核白为35 d、森田尼无核为40 d、火焰无核为40 d、底来特为60 d、黎明无核为55 d、无核紫为70 d、优无核为50 d、皇家秋天为70 d、奇妙无核为60 d、奥迪亚无核为40 d、红宝石无核×贵妃玫瑰为70 d。【结论】本研究中不同无核葡萄品种进行胚挽救宜选择Nitsch＋GA3 0.5 mg?L-1＋IAA 1.5 mg?L-1、MM3或ER培养基,在（25±2）℃常温下进行固液双相暗培养,有助于提高胚挽救效率。