Overexpression of the apple expansin-like gene MdEXLB1 accelerates the softening of fruit texture in tomato

Fruit firmness is an important quality trait of apple fruit texture, and the pre-harvest ripening period is the key period for the formation of apple fruit texture. Expansin is a cell wall loosing protein family that has four subfamilies: α-expansin (EXPA), β-expansin (EXPB), expansin-like A (EXLA), and expansin-like B (EXLB). In this study, we investigated the key period of pre-harvest texture formation in ‘Golden Delicious’ apples based on fruit longitudinal diameter, transverse diameter, firmness, tissue structure, respiration intensity, ethylene release rate, and expansin activity. Within the 10 days before harvest, the fruit was found to reach maturity. Semi-quantitative RT-PCR revealed that most of the expansins were expressed at the ripening stage before harvest. The biological function of the EXLB subfamily gene, MdEXLB1, was further identified, and its subcellular localization on the cell wall was confirmed by transient transformation experiments. Compared with the wild type (WT), the transgenic tomato lines overexpressing MdEXLB1 had lower plant height, earlier fruiting period, fewer days for fruit ripening, higher fruit maturity, lower fruit firmness, higher fruit expansin activity, more discrete flesh cell structure, and accelerated fruit ripening process. Overall, this is the first study to propose that the apple EXLB subfamily gene, MdEXLB1, has biological functions and plays an important role in promoting fruit ripening and softening.     

拟南芥DWF4基因的内含子影响自身表达

为了进一步确定DWF4 基因的内含子是否影响自身表达,构建了35S启动子驱动的带内含子和不带内含子的DWF4基因表达载体,分别转入拟南芥DWF4基因的弱突变体psc1。对T2代幼苗进行表型分析发现,转入带内含子的DWF4基因的转基因株系TgD4能完全恢复突变体的表型,而转入不带内含子的DWF4基因的转基因株系TcD4只能部分恢复突变体的表型。RT–PCR分析显示,TgD4 的DWF4表达水平明显增加,说明内含子对DWF4基因的表达有增强作用。     

蓝莓果实花青苷积累与内源激素含量动态变化

为明确蓝莓果实花青苷积累与内源激素含量动态变化,本研究以5年生高丛蓝莓品种‘日出’和‘喜来’的果实为试验材料,运用高效液相色谱法(HPLC)、气相色谱法、示差法等技术,测定了果实中花青苷含量、可溶性糖含量与5大内源激素(玉米素(ZT)、脱落酸(ABA)、吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA₃)、乙烯(ETH))含量的变化规律并分析其相关性。结果表明,对整个蓝莓果实生长发育期间可溶性糖含量进行HPLC分析测定显示,蓝莓果实发育过程中主要以积累葡萄糖和果糖为主,蓝莓果实中可溶性糖的积累主要在果实发育后期。通过气相色谱测定蓝莓果实的ETH含量和ELISA试剂盒测定IAA、GA₃、ZT、ABA显示,GA₃与ZT含量较低,整体是先上升后下降的趋势,在果实发育中期出现一个峰值,IAA含量在蓝莓生长发育的过程中整体呈下降趋势,与之相反,蓝莓果实内ABA与ETH的含量变化总体呈上升的趋势。对整个蓝莓果实生长发育期间的花青苷含量、可溶性糖含量和内源激素含量3者之间进行相关性分析显示,ABA和ETH为糖类物质重要诱导因子,共同促进果实成熟和花青苷积累,IAA抑制糖类物质的积累和花青苷的合成,而GA₃对糖类物质及花青苷的合成积累调控作用不明显,ABA、IAA和ETH等激素协同调控果实成熟过程。      

辣椒果实发育期间的品质变化

以早熟、中晚熟的甜椒和辣椒(Capsicum annum L.)各一个品种为试材,研究了果实发育期间决定风味、质地和营养品质的几项指标:抗坏血酸含量在3个品种中都随果实的发育成熟而迅速增加;叶绿素则随果实的成熟而降低,并最终消失;胡萝卜素含量变化曲线呈U字形;甜椒果实可滴定酸、可溶性糖、粗纤维等的含置也呈U字形变化;决定辣椒辣味的主要物质辣椒素含量在开花后40d 达到高峰。甜椒果实的品质在体积停止膨大、变色期前后最好.甜椒果实品质随果实着生部位的上升而降低。改良阳畦栽培的辣椒果实品质优于露地栽培的,说明植株健壮程度和果实发育期间的环境条件对果实品质有显著影响。     

ABA对番木瓜成熟软化的影响及其与乙烯的关系

研究ABA对番木瓜果实成熟软化的影响及其与乙烯的关系,结果表明：番木瓜果实采后乙烯产率逐渐上升,在第8天达到高峰,硬度迅速下降。外源ABA和乙烯利处理促进了果实乙烯的释放以及果实硬度的下降,可溶性固形物含量的上升和果面颜色变化,加速了果实成熟软化进程。ABA生物合成抑制剂NDGA处理则抑制了乙烯的产量,果面颜色变化和硬度的下降及可溶性固形物含量的上升。此外,外加Co2＋和1-MCP处理可抑制ABA对乙烯产率、果实硬度下降,可溶性固形物上升和果面颜色变化的促进作用。ABA对番木瓜果实成熟的影响可能主要是通过刺激乙烯的产生进行的。     

The Influence of Co-Suppressing Tomato 1-Aminocyclopropane-1-Carboxylic Acid Oxidase Ⅰ on the Expression of Fruit Ripening-Related and Pathogenesis-Related Protein Genes

The purpose of this study is to explore the influence of co-suppressing tomato ACC oxidase I on the expression of fruit ripening-related and pathogenesis-related protein genes, and on the biosynthesis of endogenous ethylene and storage ability of fruits. Specific fragments of several fruit ripening-related and pathogenesis-related protein genes from tomato (Lycopersicon esculentum) were cloned, such as the 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase 1 gene (LeACO1), 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase 3 gene (LeAC03), EIN3-binding F-box 1 gene (LeEBF1), pathogenesisrelated protein 1 gene (LePR1), pathogenesis-related protein 5 gene (LePR5), and pathogenesis-related protein osmotin precursor gene (LeNP24) by PCR or RT-PCR. Then these specific DNA fragments were used as probes to hybridize with the total RNAs extracted from the wild type tomato Ailsa Craig (AC++) and the LeACO1 co-suppression tomatoes (V1187 and T4B), respectively. At the same time, ethylene production measurement and storage experiment of tomato fruits were carried out. The hybridization results indicated that the expression of fruit ripening-related genes such as LeACO3 and LeEBF1, and pathogenesis-related protein genes such as LePR1, LePR5, and LeNP24, were reduced sharply, and the ethylene production in the fruits, wounded leaves decreased and the storage time of ripening fruits was prolonged, when the expression of LeACO1 gene in the transgenic tomato was suppressed. In the co-suppression tomatoes, the expression of fruit ripening-related and pathogenesis-related protein genes were restrained at different degrees, the biosynthesis of endogenous ethylene decreased and the storage ability of tomato fruits increased.     

张家口坝上地区错季草莓果实发育规律研究

通过对张家口坝上错季草莓果实发育规律的研究,为制定草莓错季栽培管理提供理论依据。结果表明:坝上地区错季草莓果实纵、横径生长曲线为单S型;有机酸含量前期增加缓慢,中期增加较快,成熟前又降低;可溶性糖含量在果实发育过程中呈上升趋势,近成熟时达最高;同一品种,不同时期采收的果实品质不同,9月采摘的品种‘卢比’(Ruby)果实可溶性糖含量达14.6%,糖酸比达到15.73,风味极佳。     

不同浓度茉莉酸甲酯对春蜜桃果实品质的影响

探讨不同浓度茉莉酸甲酯(MJ)对桃果实品质的影响,以早熟桃春蜜为试材,于果实发育S3时期(果实第二次快速生长期)用125、250、500、1 000和2 000 mg·L^-1 5个不同浓度MJ对早熟桃进行处理,研究果实发育期以及成熟期的单果质量、纵横径、可溶性固形物、可滴定酸、色泽、果实硬度等品质指标的变化。结果表明,与对照相比,250 mg·L^-1 MJ处理显著增大了春蜜桃果实的单果质量及纵横径,125和500 mg·L^-1 MJ处理则无显著变化,而1 000和2 000 mg·L^-1 MJ处理比对照显著减小;不同浓度MJ处理均增加了果实中可溶性固形物含量,降低了可滴定酸含量,但处理间无显著差异;250和2 000 mg·L^-1 MJ处理增大了果实硬度,其他处理与对照相比无显著差异;MJ处理对桃果实的着色影响不显著;在果实成熟期,单果质量、纵横径、果实硬度及着色研究效果与果实生长期结果相一致;不同浓度MJ处理增大了春蜜桃果实的固酸比,处理间差异不显著;不同浓度MJ处理对果实的果形指数、可溶性固形物、可滴定酸含量无显著影响(P>0.05)。综合来看,250 mg·L^-1 MJ处理浓度在早熟桃春蜜上有较好的应用效果。     

艳红桃果实发育阶段生理指标的变化

为探讨桃果实生长发育规律,为栽培措施的制定和最佳采收期的确定提供理论依据,以艳红桃果实为试材,研究了果实发育过程中果实大小、可溶性糖、可滴定酸、超氧化物歧化酶、抗坏血酸、丙二醛含量等的动态变化。结果表明:艳红桃果实单果重与纵横径生长趋势基本一致,果实在盛花后25～55d生长速度缓慢,55d至成熟期间生长迅速,生长趋势表现为明显的双"S"形曲线;在整个生长发育过程中,可溶性糖含量总体呈上升趋势,可滴定酸含量整体表现为下降趋势,抗坏血酸的含量呈先上升后下降而后又上升的趋势;其间,细胞膜脂发生过氧化,表现为丙二醛含量不断上升,且后期升高较快,而超氧化物歧化酶活力则基本保持快速增加的趋势。     

外源硒对番茄采后成熟衰老的生理调控机制

以番茄果实为试验材料,研究亚硒酸钠(Na_2SeO3_)处理对采后果实成熟衰老的影响,并通过测定果实外观品质、营养物质含量、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量及抗氧化酶活性,探讨其作用机理。结果显示,浓度为25 mg·L~(-1)的Na_2Se 3_溶液浸泡处理后,在贮藏期第4天,对照组番茄的L*值含量为硒处理组的87.9%;在贮藏期第6天,硒处理组果实的MDA和可溶性固形物含量分别为对照组的54%和93%;在贮藏末期,果实硬度、可滴定酸、抗坏血酸(Vc)含量、过氧化氢酶(catalase,CAT)和过氧化物酶(peroxidase,POD)活性分别是对照组的1.24、1.26、1.12、1.67和1.61倍,说明硒可有效保持番茄的色泽、硬度等外观品质,抑制Vc、可滴定酸等营养物质含量的下降,延缓MDA和可溶性固形物含量的上升,提高CAT、POD活性。     

黄连木果实生长动态及内含物含量变化规律研究

为明确黄连木果实生长动态及内含物积累规律,以便制定合理栽培措施,提高黄连木种子产量和质量,以黄连木(Pistacia chinesis Bunge)果实为试验材料,研究了黄连木果实在整个发育过程中的生长动态及可溶性糖、淀粉、总蛋白质、可溶性蛋白质、脂肪等内含物质含量的变化.结果表明:黄连木果实发育过程中千粒重呈"双S"...     

叶面喷施NaCl对加工番茄果实耐挤压性和品质的影响

以加工番茄品种里格尔87-5和石红12为试材,研究了在果实发育期叶面喷施不同质量浓度NaCl对果实耐挤压性和品质的影响。结果表明,在适宜质量浓度范围内,叶面喷施NaCl可以提高加工番茄果实硬度、耐压力和产量,改善果实品质,但两个品种对NaCl质量浓度的反应有一定差异。对品种里格尔87-5,3.0 g/L NaCl处理使产量和果实硬度极显著提高,果实耐压力、可溶性总糖、还原糖和Vc含量增加;6.0 g/L NaCl处理可显著增加还原糖和可溶性总糖含量,对果实硬度、耐压力、Vc含量和产量的影响不大;9.0 g/L NaCl处理使果实硬度极显著降低,并对果实耐压力和产量有一定的不利影响。对品种石红12,3.0 g/L NaCl处理能显著提高产量,并有增加可溶性总糖、还原糖、Vc含量、果实硬度和耐压力的趋势;6.0 g/L NaCl处理能极显著提高产量,显著增加果实耐压力和Vc含量,但还原糖含量显著降低;9.0 g/L NaCl处理则显著降低果实耐压力和还原糖含量,对其他指标的影响不大。综合各指标分析认为,NaCl处理加工番茄的适宜质量浓度为3.0-6.0 g/L。     

番茄采后成熟过程种子和果皮中脱落酸与乙烯代谢的关系

以番茄中杂101为材料，研究采后果实成熟过程种子和果皮中脱落酸（ABA）含量与乙烯生物合成的关系，以及外源ABA及其生物合成抑制剂（fluridone）处理对果实ABA含量和乙烯释放量的影响。结果表明：采后番茄果实成熟过程中．种子的乙烯释放量、1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）含量和ABA含量均高于同时期果皮；种子和果皮中ABA和ACC含量的峰值都出现在乙烯跃变之前；ACC氧化酶（ACO）活性变化趋势与ABA含量及乙烯释放量的变化趋势相一致；外源ABA处理使果皮和种子中ABA含量显著增加，促进了果实乙烯的生成；fluridone处理则相反。以上证据表明，番茄果实中的ABA通过刺激乙烯的生成促进果实成熟，种子可能通过调控果实内ABA含量和乙烯释放量而影响果实的成熟。     

枸杞果实发育过程中细胞壁组分及相关酶活性的变化

以宁杞1号为试材,在果实成熟的不同时期测定细胞壁组分含量以及促进果胶分解的酶活性。结果表明:可溶性果胶、离子型果胶含量均呈先上升后下降,成熟时又升高的趋势。共价结合的果胶在青果期含量较高,在成熟过程中不断下降。纤维素和半纤维素含量在果实成熟时都呈下降趋势。果胶甲酯酶(PME)在青果期中的活性最高,随着果实的进一步成熟,PME活性逐渐降低,在成熟后期即红熟期又稍有上升。多聚半乳糖醛酸酶(PG)活性在果实发育初期活性不高,变色期后活性急剧上升,在绿熟期、黄熟期、红熟期都保持较高水平。     

番茄果实成熟过程中SlSWEET7a的功能分析

【目的】SWEETs(sugars will eventually be exported transporters)是一种糖转运蛋白,参与植物生物进程,对植物生长发育、响应各种胁迫、宿主-病原体的互作发挥作用。克隆番茄SWEET7a,通过构建Sl SWEET7a沉默和过表达载体,研究其在糖的转运过程中的作用,为探索SWEETs在植物果实发育过程中的功能提供理论依据。【方法】以Micro-Tom(Solanum lycopersicum)番茄为试材,利用RT-PCR技术从果实中克隆SWEET7a的c DNA全长842bp,进行生物信息学分析,并利用MEGA6.0构建拟南芥进化树,与Sl SWEET7a进行蛋白序列同源性分析;利用实时荧光定量PCR技术探明其在果实发育时期的时空表达特征分析,并构建基因的沉默和过表达载体,通过农杆菌介导的果实注射法进行瞬时表达检测构建载体的表达效率;然后进行番茄的遗传转化,获得T1代转基因株系,利用实时荧光定量PCR技术检测绿熟期果实SWEET7a的表达,通过高效液相色谱法检测转基因果实和叶片中糖组成与含量的变化。【结果】Sl SWEET7a蛋白结构是由7个跨膜结构域构成的。同源性比对分析结果显示,Sl SWEET7a与拟南芥At SWEET6和At SWEET8序列同源性较高,都属于SWEETs家族的CladeⅡ。番茄果实各部位的表达分析显示,Sl SWEET7a在绿熟期果柄、果实维管束相对表达量最高,转色期和红熟期相对表达量较低。构建SWEET7a沉默(S7a)及过表达载体(OE7a)在番茄果实的瞬时表达,发现OE7a样品果实中Sl SWEET7a的表达量是未注射果实的6倍,其Sl SWEET7a表达量明显上调,与对照相比,S7a样品果实中Sl SWEET7a明显下调了5倍。在番茄中的遗传转化中卡那霉素抗性筛选获得10株可能的超表达T0代植株,PCR鉴定得到了Sl SWEET7a超表达8株;沉默株系经除草剂筛选,获得14株,PCR检测得到10株沉默株系。T1代植株的实时定量分析显示,过表达Sl SWEET7a植株发生转基因沉默现象,Sl SWEET7a表达量显著低于正常植株,而沉默植株表达量也降低,说明获得的过表达植株也发生了基因沉默。果糖、葡萄糖和蔗糖含量测定结果表明,降低番茄中Sl SWEET7a的表达,植株成熟叶片和绿熟期果实中果糖、葡萄糖和蔗糖含量均高于对照,尤其是叶片中蔗糖含量显著高于对照,这说明Sl SWEET7a对细胞中蔗糖的易化扩散起着重要作用。【结论】Sl SWEET7a对叶片中蔗糖向源组织韧皮部的装载及果实果柄、维管束的运输、卸载起重要调控作用。     

The Influence of Co-Suppressing Tomato 1-Aminocyclopropane-1-Carboxylic Acid Oxidase Ⅰ on the Expression of Fruit Ripening-Related and Pathogenesis-Related Protein Genes

The purpose of this study is to explore the influence of co-suppressing tomato ACC oxidase Ⅰ on the expression of fruit ripening-related and pathogenesis-related protein genes, and on the biosynthesis of endogenous ethylene and storage ability of fruits. Specific fragments of several fruit ripening-related and pathogenesis-related protein genes from tomato （Lycopersicon esculentum） were cloned, such as the l-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase 1 gene （LeAC01）, 1- aminocyclopropane-l-carboxylic acid oxidase 3 gene （LeAC03）, EIN3-binding F-box 1 gene （LeEBF1）, pathogenesis-related protein 1 gene （LePR1）, pathogenesis-related protein 5 gene （LePR5）, and pathogenesis-related protein osmotin precursor gene （LeNP24） by PCR or RT-PCR. Then these specific DNA fragments were used as probes to hybridize with the total RNAs extracted from the wild type tomato Ailsa Craig （AC＋＋） and the LeAC01 co-suppression tomatoes （V1187 and T4B）, respectively. At the same time, ethylene production measurement and storage experiment of tomato fruits were carded out. The hybridization results indicated that the expression of fruit ripening-related genes such as LeACO3 and LeEBF1, and pathogenesis-related protein genes such as LePR1, LePR5, and LeNP24, were reduced sharply, and the ethylene production in the fruits, wounded leaves decreased and the storage time of ripening fruits was prolonged, when the expression of LeACO1 gene in the transgenic tomato was suppressed. In the co-suppression tomatoes, the expression of fruit ripening-related and pathogenesis-related protein genes were restrained at different degrees, the biosynthesis of endogenous ethylene decreased and the storage ability of tomato fruits increased.     

早鲜杨梅果实发育和品质形成规律的研究

为了探讨杨梅优株早鲜是否具有育种潜力及其果实发育和品质的形成规律,本研究以早鲜和早色杨梅为研究对象,测定果实不同发育时期的单果质量、纵横径、色差、糖类物质、酸类物质、Vc、总酚和黄酮类物质的动态变化。结果表明,早鲜的单果质量从转白期迅速增大,其增长速度明显高于早色,是果实早熟的表现。两者的果实生长发育、色差参数和果实品质变化规律基本一致,但有所不同。随着果实的生长发育,糖类物质的含量呈上升趋势,可滴定酸和柠檬酸含量先升后降,苹果酸含量先下降后上升,草酸、Vc、总酚和黄酮类物质则呈下降趋势,且发现转白期是各种成分变化的关键时期。研究证实,早鲜是一个成熟期早,可溶性糖、Vc和总酚含量高,同时可滴定酸含量低的杨梅优株。     

番茄果实细胞壁水解酶研究进展

番茄果实软化是由细胞壁水解酶降解细胞壁物质,引起细胞壁超微结构发生变化所致。在细胞壁结构的破坏过程中,与细胞壁降解相关的酶类在果实中起着不同的作用,文章就细胞壁水解酶在果实成熟软化过程中作用的研究进展进行了综述。     

过量表达RdreB1BI对草莓果实品质及相关基因的影响

【目的】研究外源基因RdreB1BI转入对‘红颊’草莓果实品质及相关基因表达的影响,揭示RdreB1BI在草莓果实品质调控中的作用及分子机理。【方法】以5个转RdreB1BI株系及非转基因‘红颊’草莓全红期果实为材料,测定果实纵横径、单果重、可溶性糖、可溶性蛋白、抗坏血酸等风味物质及花青苷、总黄酮、总酚等着色物质的含量。应用BLASTn、GENEFINDER和PlantCARE等生物信息学方法分析外源基因和7个次生代谢产物合成途径相关基因（RdreB1BI、Fractin、FvC4H、FvCCR2、FvGST、FvF3H、FvDFR和FvMYB306）的结构,并预测基因启动子作用元件。采用qRT-PCR定量法检测相关基因表达量,应用7300 system软件和2^-△△Ct法分析数据。对生理生化及分子数据进行方差及相关性分析,综合讨论RdreB1BI的转入对‘红颊’草莓果实品质及相关基因表达的影响。【结果】转基因‘红颊’草莓株系与野生型果实单果重的范围为11.75-15.42 g,纵径和横径的范围分别为35.12-40.42 mm及28.73-32.6 mm,仅株系8果实纵径显著大于株系7,其余指标间差异不显著。其中转基因株系1和7的花青苷含量显著高于野生型;转基因株系1、7及8总黄酮含量显著高于野生型;各转基因株系的总酚含量均显著高于野生型。转基因株系1、7和8果实的可溶性糖含量显著高于野生型（21.70 mg·g^-1 FW）,分别为野生型的2.87、3.39和3.35倍。可溶性固形物含量与可溶性糖含量呈正相关（r=0.811^*）,但样品果实的可溶性固形物含量间不存在显著性差异。转基因株系草莓成熟果实果肉中氨基酸含量为0.2580-0.3950 g/100 g FW,野生型果实的氨基酸含量为0.5151 g/100 g FW,显著高于各转基因株系草莓果实;转基因株系1和7的可滴定酸含量显著高于野生型;转基因株系1果实的抗坏血酸含量为168.35 mg/100 g FW,显著高于野生型（92.50 mg/100 g FW）。转基因株系9及10果实的可溶性蛋白含量分别为25.97和25.86 mg·g^-1 FW,显著高于野生型（22.93 mg·g^-1 FW）。RdreB1BI、FvCCR2cinnamoyl-CoA reductase 2-like）和FvMYB306（myb-related protein 306）在各转基因株系中表达量显著高于野生型。分析发现差异表达基因启动子区域包含多种高等植物顺势调控元件,主要有对真核生物起增强基因转录效率的CAAT-box和核心启动子元件TATA-box。同时还包含G-Box、G-box、MBS、ARE、5UTR Py-rich stretch等能影响各基因对光的响应、在苯丙烷代谢途径中起调节作用的顺式作用元件。【结论】RdreB1BI调控相关基因参与转化体果实发育和成熟,提高光的有效性,活化黄酮类生物合成通路关键基因,差异基因中均包含大量光诱导响应元件,FvCCR2及FvMYB306的表达促进了总黄酮、酚类物质及花青苷等次生代谢物的合成。转入RdreB1BI使草莓果实的多项营养成分和着色物质含量显著增加,改善了草莓的果实品质。