梨贝壳杉烯酸氧化酶基因PcKAO1 的克隆与表达分析

 以梨矮化砧木‘中矮1 号’新梢叶片为试材,根据苹果基因组中相关序列信息设计特异引 物,通过RT-PCR 的方法克隆了梨赤霉素合成过程中关键酶--贝壳杉烯酸氧化酶（KAO）基因的编码 框全长序列。该序列全长1 568 bp,开放阅读框（ORF）编码503 个氨基酸,相对分子量为57.59 kD,等 电点为9.47,氨基酸序列与其它物种已知的KAO 序列具有53.14% ~ 98.61%的相似性,且具有细胞色素 P450 家族蛋白典型的功能结构域和跨膜结构域,将该基因命名为PcKAO1,GenBank 登录号为 KC153027.1。用同样的方法克隆了对照梨品种‘早酥’（乔化）和‘锦香’（半矮化）的PcKAO1 基因, 通过比对分析发现3 个品种的PcKAO1 基因间仅有个别碱基差异,其编码的蛋白序列完全一致。RT-PCR 半定量分析表明：PcKAO1 基因在‘中矮1 号’各个检测的器官组织中均有表达,其中以种子和子房中的 表达量最高;在3 个品种的新梢叶片中,除新梢生长初期（5 月10 日）之外,其他时期矮化砧木‘中矮 1 号’均低于乔化和半矮化的对照品种‘早酥’和‘锦香’,而在这些时期‘中矮1 号’新梢生长逐渐减 缓乃至停长。     

梨‘中矮1号’LUE1基因的克隆及功能分析

以梨优良矮化砧木‘中矮1号’新梢嫩茎为试材,根据白梨(Pyrus bretschneideri Rehd.)基因组预测的相关基因序列信息设计特异引物,克隆获得1个Katanin蛋白家族成员基因。序列分析显示该基因编码区全长1 566 bp,编码521个氨基酸,预测蛋白分子量约为57.2 kD,等电点为8.11,与其他物种的Katanin P60家族氨基酸序列具有78.01%~98.66%的相似性,将该基因命名为PcLUE1。实时荧光定量RT-PCR(qRT-PCR)分析显示,生长慢的矮化品种新梢快速生长时期PcLUE1的表达量显著高于生长快的乔化品种。石蜡切片显示,矮化品种与半矮化及乔化品种间茎组织细胞的排列方式和细胞大小存在较大差异。过表达PcLUE1的烟草植株与对照相比,株高降低,叶片变小,颜色变深,与‘中矮1号’中PcLUE1高表达效应极为相似,说明PcLUE1可能与‘中矮1号’的矮化有一定的关系。     

梨矮化砧木‘中矮1号’生长素氢转运体基因PcAHS及其启动子的克隆与表达分析

以梨（Pyrus communis L.）紧凑型矮化砧木‘中矮1号’及其母本‘锦香’新梢韧皮部为试材,根据转录组测序结果设计特异性引物,克隆到1个长1 239 bp的基因序列。该序列在两个品种间不存在差异,均编码412个氨基酸,其氨基酸序列与苹果（np_001280772.1）、梅（xp_008242099.1）、毛果杨（xp_002306421.2）、草莓（xp_00428771.1）的生长素氢转运体基因（AHS）编码的氨基酸序列的相似性在67% ~ 99%之间,命名为PcAHS。qRT-PCR分析发现,‘中矮1号’新梢韧皮部中PcAHS的表达量均低于母本‘锦香’,推测其启动子序列存在差异。‘中矮1号’及其母本‘锦香’PcAHS 基因上游启动子长度分别为828 bp和888 bp,二者相似性89.1%。序列分析发现‘中矮1号’PcAHS基因启动子有一段58 bp（–496 bp ~–553 bp）的缺失;利用植物顺式作用元件数据库PLACE和PLANTCARE分析表明,‘中矮1号’启动子含有一个‘锦香’没有的BPBF转录因子结合元件P-box。推测‘中矮1号’PcAHS基因启动子特有的片段缺失和P-box转录因子结合元件可能是导致其表达量低并通过影响生长素的运输最终引起矮化的原因。     

梨矮生优系的筛选及砧穗生长性状相关性分析

以"中矮1号"等优异矮化资源为亲本,通过杂交育种和实生选种的方式筛选出了40份矮生优株,对这些优株的矮生性状和矮化潜力进行了初步鉴定,并分析了砧木矮生性状与其矮化效果的相关性。结果表明,供试40份矮生优株做中间砧嫁接"早酥"梨,均具有一定的矮化效果,其中,5个株系的矮化程度大于80%,被评价为乔化砧木类型;26个株系的矮化程度在60%~79%之间,被评价为半矮化砧木;10个株系的矮化程度在40%~59%之间,被评价为矮化砧木。供试砧木的株高、节数、基径粗度和节间长度等性状与砧木对接穗的矮化程度均呈显著正相关,其中,以砧木的株高和节间长度与接穗生长性状的相关性最为显著,可以其共同作为矮化砧木的预选参数。从所获优系的亲本来源来看,早酥梨和"圆黄"梨是选育优良矮生品种和矮化砧木的良好非矮生型亲本。     

梨矮砧密植栽培的整形与修剪

梨矮砧密植栽培是利用矮化砧木来实现矮化密植。矮砧密植栽培分为矮化自根砧和矮化中间砧两种。目前我国还没有成形的矮化自根砧在生产上应用。而中国农业科学院果树研究所选育的中矮1号和中矮2号做梨的矮化中间砧已经在生产上大面积推广,且具有与嫁接树亲和性好,促使嫁接树矮化、早结果、早丰产的特性。现将利用矮化中间砧进行梨树密植栽培的整形修剪技术简介如下。     

梨矮化砧木研究进展

该文概述了梨矮化砧木的选育及应用、梨矮化砧木的致矮机理及无性系繁育研究等方面的研究进展。现有报道表明,国外主要以榅桲作为梨的异属矮化砧木,梨的同属矮化砧木有一定研究,但是进展缓慢。我国梨矮化砧木研究起步晚,但也选育了一些梨属矮化砧木。     

梨矮化砧木新品种‘中矮2号’

利用矮化自根砧木或中间砧木是梨树密植栽培的主要途径之一。中矮2号（原代号PDR54）由香水梨x巴梨杂交后代选育而成的梨树矮化砧木，1979年杂交，1983年初选．1990年复选，1995年通过专家验收，决选为梨树矮化砧木。利用中矮2号做中间砧进行了梨树露地高度密植栽培、温室栽培及盆栽．效果良好。该品种2006年通过辽宁省品种审定委员会登记备案并定名。[第一段]     

苹果生长素运输基因MdABCB19的克隆及其在矮化砧木中的表达分析

以苹果矮化砧木M9和乔化砧木MM106为材料,克隆到一个3 753 bp的核苷酸序列,其编码1 250个氨基酸,含有两个ABC_membrance结构域,两个ABC_tran结构域,与梨、油菜和拟南芥的ABCB19基因高度同源,命名为MdABCB19。该序列在M9和MM106中存在一个非同义SNP,编码氨基酸由A突变为S,导致M9α螺旋少了一段。表达量分析表明,MdABCB19在砧木M9和MM106、长富2号/M9和长富2号/MM106均差异表达。启动子序列分析发现M9的MdABCB19启动子在起始密码子上游170 bp处有6个碱基(CTCTGT)缺失,导致缺失一个5'UTR Py-rich stretch motif。MM106的MdABCB19启动子活性高于M9,并且受光照调控。推测M9的MdABCB19启动子5'UTR Py-rich stretch motif缺失可能与其MdABCB19低表达有关;而氨基酸突变导致蛋白质三级结构α螺旋结构改变是否影响生长素运输,有待进一步研究。上述研究表明苹果MdABCB19可能通过调控生长素转运参与砧木苗矮化性状的调控。     

不同中间砧木对早酥梨的矮化效应研究

以中矮1号、矮香、砀山酥和不同矮化优系等27份梨资源为中间砧嫁接早酥梨,研究不同中间砧对早酥梨1年生嫁接苗生长的影响。结果表明:供试的大部分中间砧对早酥梨的生长均有一定的抑制作用,仅矮香、砀山酥和锦丰3个品种其略有促进作用;中矮1号、中矮3号和中矮4号矮化中间砧对早酥梨的矮化效果明显,中矮1号对早酥梨的矮化效果随着砧段长度的增加而增大,20cm砧段长度即可达到理想的矮化效果;筛选出矮化效果优于或接近于中矮1号的3个优系,分别是07-3-17、07-2-15和98-10-1。     

梨矮化砧木新品种‘中矮2号’

 ‘中矮2号’是采用有性杂交技术选育而成的梨矮化砧木品种, 作梨树中间砧木或自根砧木具有促进嫁接品种树矮化、早果、早期丰产、果实品质好等特点。砧木品种本身抗寒性强, 高抗梨树枝干轮纹病或枝干腐烂病。     

梨矮化砧木新品种‘中矮3 号’

 梨矮化砧木‘中矮3号’是从‘锦香’梨实生后代中选育出的。树体矮化紧凑,株高相当于乔化型‘早酥’梨的54%。繁殖系数高。作为梨矮化砧木与基砧和嫁接品种亲和性好,促进嫁接树矮化,早果,早期丰产,果实品质优。抗梨枝干轮纹病和枝干腐烂病,病情指数分别为15和27。适宜在白梨、砂梨、西洋梨及部分秋子梨栽培区域作中间砧应用。     

梨矮化砧木新品种‘中矮5号’

‘中矮5号’是从‘锦香’梨实生后代中选育出的梨矮化砧木新品种。树体矮化紧凑,1年生株高相当于乔化型‘早酥’梨的17.3%。作中间砧与嫁接品种和基砧亲和性好,矮化程度、早果性及丰产性明显高于无中间砧对照。较抗梨枝干轮纹病和梨干腐病,抗寒性较强,在辽宁兴城地区无冻害,适于在辽宁中南部梨栽培区应用。     

5个中间砧对‘黄金梨’生长、结果及叶片矿质元素积累的影响

2011—2014年研究了5个中间砧对‘黄金梨’(Pyrus pyrifolia Nakai)的新梢生长量、单株产量、单果质量以及叶片中矿质元素积累的影响。试验所用的中间砧分别为‘K11’(P.communis×P.pyrifolia)、‘中矮1号’(P.ussuriensis Maxim×P.communis)、‘OHF51’(P.communis L.)、‘OHF97’(P.communis L.)和‘FBA’(P.communis L.),基砧为豆梨(P.calleryana Decne),接穗为‘黄金梨’。从嫁接复合体主干生长一致性看,以‘K11’和‘中矮1号’与基砧和接穗的亲和性较好。嫁接后第1年开花,以‘OHF51’为中间砧的‘黄金梨’花量最多,但2年后的产量和单果质量以‘OHF97’和‘中矮1号’作中间砧的较高。不同中间砧上的接穗新梢生长动态虽然相似,但是嫁接在‘K11’中间砧上的新梢生长量明显高于其他4个中间砧。生长期,嫁接在‘K11’上的接穗叶片氮、磷、钙、镁含量高于其他中间砧,‘OHF51’上锰含量最高,‘OHF97’上锌含量略高。生长后期,‘中矮1号’上的叶片氮、磷含量略高。综合分析认为,‘中矮1号’为中间砧的嫁接组合优于其他4个砧穗组合。     

苹果紧凑型品种和矮化砧木内源激素的变化

 以不同矮化程度的苹果品种、砧木和嫁接植株为试材, 研究了春梢旺长期茎尖和春梢停长期叶片的内源激素变化。结果表明, 与普通型品种相比, 紧凑型品种茎尖和叶片中的赤霉素(GA₁₊₃) 含量显著降低而细胞分裂素(CTKs) 含量显著升高, 紧凑型品种的CTKs/ GA₁₊₃约是普通型品种的4. 78～6. 24 倍。不同矮化程度的砧木间相比, 春梢停长期叶片中, M9 的IAA 含量比平邑甜茶降低了53. 7 %。以M26作中间砧, 显著降低了接穗叶片和基砧新根中的IAA 含量; 但以新红星作中间砧则影响较小。将M26中间砧与紧凑型品种组合, 与乔砧普通型植株相比, 春梢停长期叶片和新根中IAA 含量分别下降了46. 1 %和33. 3 %,CTKs/ GA₁₊₃是其2. 8～3. 6 倍, 其变化幅度大于单一应用矮化砧、紧凑型品种的植株。因此, 紧凑型、矮化砧具有不同的激素调节机制, GA、CTK在紧凑型品种矮化中起重要作用, 而矮砧的矮化可能与IAA 密切相关。     

金坪矮垂栗有性后代性状表现

金坪矮垂栗是从普通实生板栗中选出的变异类型, 其自交后代出现直立和垂枝性状的分离近似3∶1, 直立性与垂枝性呈显、隐性基因关系。金坪矮垂栗自然授粉有性后代矮化性仍有保存, 可利用其作为栗的矮化育种材料。嫁接结果表明, 以金坪矮垂栗实生苗为砧嫁接良种板栗, 可实现板栗的矮化密植与丰产栽培。     

矮壮素对盆栽双荚槐生长的影响

为了控制双荚槐的株高,防止徒长,采用不同浓度矮壮素(CCC)对盆栽双荚槐进行叶面喷施(以清水处理为对照),分析了各处理对盆栽双荚槐株高、干径、冠幅和开花量等指标的影响.结果表明:600～800 mg/L矮壮素处理的效果最为显著,矮化效果最符合盆栽矮化目标.     

多效唑在菊花矮化上的应用研究

利用多效唑对"山城之光"、"银背大红"、"莺黄"、"粉团"4个菊花品种进行矮化试验。结果表明:多效唑对4种菊花都有明显的矮化效果。"山城之光"处理后的植株高度和对照相比矮14～23cm,但是叶片皱缩。"银背大红"处理后的植株比对照矮25～49cm,但是植株并未着花。"莺黄"和"粉团"处理后的植株比对照矮14～15cm,叶片正常,花朵比对照稍有变小。