生长调节剂PCPA和2,4-D对番茄果实果糖激酶活性及基因表达的影响

研究了花期施用PCPA和2,4-D对发育过程中番茄果实糖含量、蔗糖代谢相关酶和果糖激酶活性及果糖激酶基因表达的影响。结果表明,随着番茄果实的发育,果糖激酶的活性及其基因表达均先上升后下降,成熟时达到最低,但FRK1基因表达量较高;果糖和葡萄糖含量呈递增的趋势,成熟时含量达到最高。PCPA和2,4-D处理后降低了成熟番茄...     

硼钙营养对胡柚果实激素及相关酶代谢的影响

连续2年对胡柚进行叶面喷施硼(B)、钙(Ca)及硼加钙(B+Ca)试验,以探讨B、Ca及其互作对胡柚果实吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA3)、脱落酸(ABA)等内源激素代谢的影响效应。结果表明,B及B+Ca处理明显降低胡柚果实的IAA、GA3、ABA的含量及果实发育前期的ABA/(IAA+GA3)比率,降低了IAA氧化酶的活性,提高了过氧化物酶(POD)的活性;Ca处理对激素代谢的影响效应相对较小。     

设施油桃果实发育过程中有机酸代谢的研究

以设施栽培"超红珠"油桃为试材,测定了果实发育过程有机酸含量及相关代谢酶——柠檬酸合酶(CS)、苹果酸酶(ME)、苹果酸脱氢酶(MDH)的活性,并对果实中有机酸积累及酶活性的关系进行了分析。研究结果表明:随油桃果实发育,其有机酸含量呈先升高后降低趋势,于盛花后49d达到最高值;苹果酸含量与总有机酸含量变化趋势相似;柠檬酸含量呈逐渐升高趋势,至果实成熟有所降低;果实成熟期苹果酸与柠檬酸含量相近。有机酸相关代谢酶CS活性变化与柠檬酸含量相关性不大;果实发育后期ME活性逐渐升高,促进了苹果酸的降解和转化;MDH活性变化与苹果酸含量显著相关。因此抑制果实发育前期MDH的活性、促进果实发育后期ME的活性可以降低果实酸含量,提高糖酸比。     

钙对苹果果实超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性及其基因表达的影响

采用果实薄片培养试验研究不同钙浓度(0、1和10 mmo1/L CaCl2 ;5 mmo1/L EGTA)和处理时间(6、12、24和48 h)下苹果果实活性氧代谢特征;运用荧光定量PCR方法分析苹果超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）基因在分子水平的表达。高钙处理12 h后,SOD酶的活性显著增加,O2.-产生速率显著下降;高钙处理24 h后,CAT酶的活性显著增加,H2O2含量显著下降;缺钙处理下SOD酶和CAT酶的活性受到抑制,O2.-形成速率和H2O2含量显著增加。基因表达实验显示,高钙处理12h后,SOD基因的表达量增加,与SOD酶活性变化一致,说明SOD酶的活性取决于SOD基因的表达量;高钙处理12 h后,CAT1基因的表达量增加,而CAT酶的活性是在加钙处理24 h后显著增加,说明CAT酶的活性并不完全取决于CAT1基因的表达量,推断其酶活性还取决于该基因翻译后的修饰调控。上述研究表明苹果外源补钙通过在分子水平上调SOD和CAT1基因表达量来激活SOD和CAT酶的活性,有效减少体内活性氧积累,确保果实生理代谢平衡。     

葡萄ACO家族基因过量表达对番茄乙烯释放速率的影响

乙烯是启动和促进果蔬成熟和衰老的内源激素,ACC氧化酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase,ACO)是乙烯生物合成中的一个关键限速酶.葡萄ACO基因拥有一个基因家族,其中VvACO1和VvACO2基因在果实转色时期出现转录高峰,是葡萄果实发育过程中造成乙烯含量发生变化的关键基因.为验证葡萄(Vitis vinifera)ACO家族基因过量表达对番茄(Solanum locopersicum)乙烯释放速率的影响,本研究通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法将葡萄ACO基因导入番茄基因组中,进行了PCR和RT-PCR分子检测,并对分子检测阳性的转基因番茄植株叶片的ACO酶活性和乙烯释放速率进行了分析.RT-PCR检测表明,在3个VvA CO1、4个VvACO2和6个VvACO3转基因番茄植株中目的基因均有一定的表达.所有转基因番茄植株的ACO酶活性和乙烯释放速率均比对照有所提高,其中以VvACO1基因的过量表达对叶片ACO酶活和乙烯释放速率增加的幅度最大,VvACO3基因的过量表达对果实的ACO酶活和乙烯释放速率增加的幅度最大,而转化VvACO2基因的番茄植株ACO酶活性和乙烯释放速率最低,比对照略有升高,且植株呈现矮化现象.本研究通过观察转基因番茄的生长状况以及测定转基因番茄的生理指标,探讨葡萄ACO家族基因的过量表达对番茄的影响,来预测葡萄ACO基因的初步功能.     

环割对葡萄VvNCED基因的表达和果实成熟的影响

9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)为脱落酸(ABA)合成途径的关键基因,参与果实生长发育。为明确NCED基因家族对葡萄果实成熟的调控功能,以鄞红葡萄为材料,在开花后50 d进行环割处理,以不环割为对照,分析其果实成熟期、内源脱落酸含量和NCED家族中6个成员表达的变化;通过克隆这6条基因编码区目的片段,构建了pCambia1302过表达植物载体,在花蕾期用农杆菌侵染液浸泡花序,以空载和野生型为对照,分析农杆菌侵染后的果肉中ABA含量和基因表达变化。结果表明,环割后鄞红葡萄果实较对照提前成熟13 d左右;实时荧光定量PCR分析结果显示,环割处理7 d后的果肉中VvNCED1、VvNCED3、VvNCED4和VvNCED7表达量显著上调,与葡萄果肉中内源ABA变化相关;农杆菌侵染花穗后阳性转基因果肉中VvNCED1、VvNCED3、VvNCED4和VvNCED7基因表达量和ABA含量显著高于野生型。综上可知,VvNCED1、VvNCED3、VvNCED4和VvNCED7的表达具有调控葡萄果实成熟的作用。本研究结果为葡萄成熟期的分子调控提供了理论基础。     

草莓半胱氨酸蛋白酶基因(FaCP)的克隆及表达分析

半胱氨酸蛋白酶作为一种重要的水解蛋白酶,参与植物的许多生理过程.采用RT-PCR和RACE技术从草莓(Fragaria×ananassa)中克隆到半胱氨酸蛋白酶基因FaCP (GenBank登录号:JN979371),该基因cDNA全长1 338 bp,包含一个1 062 bp完整的开放阅读框(ORF),编码354氨基酸.生物信息学序列分析表明,FaCP开放阅读框编码的氨基酸序列与其他植物的CP蛋白同源性较高.Real-time PCR分析发现,FaCP基因在草莓果实、叶、根、茎和花萼中都有表达;在果实成熟过程中FaCP表达量逐渐增加,在粉红果最高,红果中略有下降.在草莓叶片中,随着叶片衰老,FaCP基因表达量增加明显.研究结果表明,FaCP可能参与了调控草莓果实的成熟及叶片衰老.     

甜瓜果实发育早期cDNA文库的构建

甜瓜的品质主要决定于可溶性糖的含量和种类.因此,在甜瓜果实发育过程中可溶性糖的积累一直得到了人们的关注[1～3].甜瓜果实中糖的含量主要决定于酸性转化酶和蔗糖磷酸合成酶的活性.为了克隆甜瓜果实蔗糖代谢酶基因,我们构建了甜瓜幼果cDNA文库,为今后从分子水平上改善甜瓜品质提供基本资料.     

单性结实与非单性结实樱桃番茄的蔗糖转化酶与相关基因的表达分析

蔗糖代谢,在植物库器官的发育,特别是在坐果及果实发育中发挥着重要作用.蔗糖转化酶(invertase,INV;EC 3.2.1.26)将蔗糖水解为葡萄糖和果糖,是蔗糖代谢的关键酶.分析蔗糖转化酶的酶活性、基因表达模式与单性结实的关系,可为解析蔗糖代谢调控植物坐果的分子机理提供目的基因和理论依据.本研究以单性结实(CP28)和非单性结实(CL26)樱桃番茄(Solanum lycopersicum vat.cerasiforme)为实验材料,对花与果实不同发育时期蔗糖转化酶的酶活性、糖含量和蔗糖转化酶相关基因的表达进行了分析.结果显示,2份番茄材料花蕾期与花期细胞壁蔗糖转化酶(cell wall invertase,CWIN)的活性均高于果实期,且CP28中花蕾期CWIN的活性显著高于CL26 (P＜0.05).对2份番茄材料花蕾期和花期编码CWIN的基因Lin5、Lin6和Lin7以及CWIN抑制因子基因SlINVINH1的qRT-PCR结果显示,Lin6基因在CP28中的表达量是CL26中的93～205倍,达到极显著性差异水平(P＜0.01),而Lin5、Lin7和SlINVINH1基因的表达在2份材料之间无显著性差异.据此推测,番茄CWIN基因Lin6可能是蔗糖转化酶参与调控樱桃番茄果实单性结实的重要功能基因.这一发现为进一步研究CWIN参与调控番茄果实单性结实的分子机理提供了参考.     

低温胁迫下转RdreB1BI草莓逆境相关基因表达及抗性评价

为研究低温胁迫处理后,草莓逆境相关基因的表达及生理指标的变化,并对转RdreB1BI草莓进行抗性评价,本研究以已经通过分子鉴定的红颜草莓转RdreB1BI基因株系为试验材料,分析了零上冷害(4、2和0℃)、零下冻害(-2、-4和-6℃)以及常温(25℃),共7个温度梯度处理下草莓叶片丙二醛(MDA)含量、渗透调节物含量(可溶性糖、可溶性蛋白)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性,并采用RT-qPCR法分析了在常温、-2℃和-4℃处理下草莓叶片外源RdreB1BI基因及内源逆境相关基因的表达情况。结果表明,株系7、株系8和株系10叶片在-4℃和-6℃处理无明显黄叶褐化现象,叶片SOD活性显著高于对照、株系1和株系9;株系10在-4℃和-6℃处理下叶片可溶性糖含量显著高于对照、株系1和株系7;-6℃处理下株系8叶片CAT活性保持较高水平。在-4℃处理下,ZAT10在株系7和株系8中的表达量显著高于株系1、株系9、株系10和对照,NAC在株系8和株系10中的表达量显著高于株系1、株系7、株系9和对照,表明转基因株系中,株系7、株系8和株系10具有较强的抗寒性。此外,在-4℃处理下,转RdreB1BI草莓中IDD4、PP2C25、HSFC1a及MYBR等转录因子的表达量显著高于对照,能协同RdreB1BI基因参与逆境胁迫响应,提高保护酶活性及渗透调节物质的含量,调控草莓对低温的耐性。外源RdreB1BI基因转入后能明显提高草莓的抗寒性。本研究结果为红颜草莓低温调控机理、北移栽培及抗性育种研究提供了理论基础。     

NO处理对草莓果实采后品质和苯丙烷类代谢的影响

为探讨NO处理在草莓果实采后保鲜中的作用机制,以红艳草莓为材料,定期测定草莓果实室温下的品质、抗氧化物质含量、细胞膜脂质过氧化程度和苯丙烷类代谢的变化。结果表明,NO熏蒸处理能有效抑制草莓果实采后腐烂,其最优浓度为20μL·L~(-1)。NO处理可显著抑制草莓果实贮藏期间可溶性固形物含量的下降,降低细胞膜过氧化程度,保持较好品质;也可显著提高草莓果实中苯丙氨酸解氨酶、4-香豆酰辅酶A连接酶、肉桂醛羟化酶和查尔酮异构酶等苯丙烷类代谢相关酶的活性,增加总酚、花色苷和总黄酮的积累,提高草莓果实的抗氧化活性。因此,适宜浓度的NO处理(20μL·L~(-1))可提高草莓果实贮藏品质,延长保鲜期。本研究为丰富草莓果实采后保鲜技术提供了较好的理论和应用价值。     

番木瓜中6个BG生物合成相关基因荧光定量分析

异硫氰酸苄酯（benzyl isothiocyanate,BITC）是医学界公认的具有防癌抗癌活性的成分,对多种癌症具有很好的作用。BG是BITC的前体物质,可以在芥子酶的作用下水解生成BITC。研究表明,BG在热带水果番木瓜中含量丰富。本研究在克隆了番木瓜中6个相关基因和测定了BG在番木瓜不同组织中含量的基础上,采用实时荧光定量PCR技术,对6个基因在番木瓜不同组织中的表达量进行测定,并与BG的含量进行比较,考察其相关性。结果表明各基因的表达量相对较高时BG的含量也较高,即6个基因在番木瓜中的表达量与BG的含量存在相关性。我们推测,这6个基因可能是番木瓜中BG生物合成相关基因。本文结果为进一步研究基因的功能提供了理论依据。     

浙贝母淀粉、蔗糖代谢相关基因的克隆与表达分析

为了培育高品质浙贝母鳞茎,本研究以浙贝3号为材料,采用蒽酮法、高效液相色谱(HPLC)技术和试剂盒法测定浙贝母鳞茎发育过程中淀粉与蔗糖的含量变化;采用同源克隆、cDNA末端快速扩增技术(RACE)克隆蔗糖代谢关键酶基因,使用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)测定各基因表达量并进行相关性分析。结果发现,鳞茎中淀粉含量在成熟期达到最大值,可溶性总糖和蔗糖含量在鳞茎发育初期和末期最高,AGP2、AGP3、GBSS、SSS在鳞茎中表达量最高,AGP1在根中表达量最高,5个基因均与淀粉含量显著相关(相关系数分别为0.930、0.839、0.582、0.561和0.826),SS主要表达部位为鳞茎,SPS为叶片,二者均与蔗糖含量呈显著相关性(相关系数为0.575和0.536)。本研究为淀粉、蔗糖代谢基因功能验证,以及浙贝母分子育种与分子调控鳞茎发育相关研究奠定了基础。     

低钾胁迫对烟草幼苗叶中基因表达的影响

为探索在低钾胁迫下烟草幼苗基因表达谱的变化,对烟草幼苗进行了0、6、12、24 h低钾胁迫,并利用基因芯片技术分析了烟草幼苗基因表达谱的变化。结果表明,与对照相比,处理组基因表达量变化在2倍以上的差异表达基因共有3 790个。这些差异表达基因所行使的功能多达18种,包括抗氧化活性、催化活性、酶调活性,并参与应激反应、发育过程以及代谢过程等。在差异表达基因中,涉及到响应非生物刺激相关差异表达基因有417个(281个上调、136个下调)、光合作用基因有21个(10个上调、11个下调)、光合色素合成相关基因9个(6个上调、3个下调)以及植物激素代谢相关基因6个(5个上调、1个下调)。研究结果可为烟草钾营养的分子机制研究提供借鉴。     

不同变种甜瓜糖分积累及蔗糖代谢酶活性动态变化

为了解不同类型甜瓜糖分积累及糖代谢特点,选用厚皮甜瓜品种X228、普通甜瓜品种B154及越瓜品种H227为材料,定期取样测定果实成熟过程中的葡萄糖、果糖、蔗糖含量和蔗糖代谢相关酶活性,研究不同变种甜瓜果实发育过程中糖分积累及相关酶动态变化差异。结果表明,授粉15 d至果实成熟期间,3个甜瓜品种的果实葡萄糖与果糖含量的变化均较小,品种间差异不显著。3个甜瓜品种果实蔗糖含量存在显著性差异,其中H227果实几乎无蔗糖积累,葡萄糖和果糖是果实的主要糖组分;B154和X228果实蔗糖含量随着果实发育而快速增加,蔗糖积累存在明显的转折点,蔗糖是B154和X228这2个品种成熟果实中最主要的糖组分,且果实蔗糖含量提高的同时蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性上升、酸性转化酶(AI)活性降低,蔗糖合成酶(SS)合成方向的活性与蔗糖含量关系不显著。根据蔗糖含量的差异,可将甜瓜分为蔗糖积累型和低蔗糖积累型两类,前者果实蔗糖含量的上升被认为是SPS活性上升与转化酶(特别是AI)活性下降共同作用的结果,后者果实内极低的蔗糖含量被认为是SPS活性较低导致的。本研究结果为甜瓜种质资源创新利用和甜瓜果实糖分积累调控研究奠定了理论基础。     

加拿大一枝黄花精油熏蒸处理对采后草莓品质和生理的影响

为探究加拿大一枝黄花精油熏蒸处理对采后草莓的保鲜效果,开发一种新型的食品保鲜剂,以红颜草莓为试材,研究在0.1‰精油熏蒸处理12 h条件下,精油对草莓品质和生理代谢的影响。结果表明,该处理能有效降低草莓采后腐烂,维持较高的果实色泽、表面质地、气味等感官指标和整体可接受度,抑制果实失重率的上升和硬度的下降,但对可溶性固形物(TSS)和可滴定酸(TA)含量无显著影响。此外,该处理提高了果实的总抗氧化能力,延迟了果实中过氧化氢(H_2O_2)的积累,降低了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)等抗氧化酶类的活性;但未显著提高果实苯丙氨酸解氨酶(PAL)、β-1,3-葡聚糖酶、几丁质酶等抗病相关酶的活性。可见,加拿大一枝黄花精油熏蒸处理能够减缓采后草莓果实品质的下降,延缓后熟衰老和腐烂发生。本研究结果有利于开发新型果蔬采后保鲜处理方法,为加拿大一枝黄花的高值化利用奠定了基础。     

葡萄果实转色过程中线粒体呼吸代谢变化

为明确线粒体呼吸代谢与果实成熟期间颜色形成的关系,本试验探究了3种葡萄果实(夏黑、巨峰和金手指)成熟期间颜色、总花色苷含量、呼吸强度、内源乙烯产生和线粒体呼吸代谢的变化规律。结果表明,夏黑和巨峰葡萄果实的果皮颜色指数(CIRG)值和总花色苷含量随着果实成熟呈上升趋势,而金手指葡萄果实CIRG值在整个成熟期间变化不显著;葡萄果实成熟期间呼吸强度和内源乙烯均呈先上升后下降趋势,在花后63d达到峰值。同时,葡萄果实成熟期间,线粒体膜通透性转换孔(MPTP)逐渐增加,线粒体膜流动性(MMF)持续下降;线粒体琥珀酸脱氢酶(SDH)活性随着成熟进程逐渐下降,而细胞色素氧化酶(CCO)活性在花后63d开始上升。表明盛花63d之后是果实色泽快速形成阶段,可能为葡萄果实色泽形成的关键时期。线粒体呼吸代谢增强促进了果实成熟期间呼吸强度增加和内源乙烯释放,从而使夏黑和巨峰果实中花色苷大量积累,加快了金手指葡萄果实叶绿素的降解和类胡萝素的合成。本研究结果为调控南方葡萄果实着色提供了理论依据。     

CRISPR/Cas9靶向敲除番茄SNAC4/9突变体的构建、鉴定及分析

NAC转录因子参与植物生长发育、果实色素积累、细胞壁形态形成和植株衰老等过程。为系统研究SNAC4(SlNAC48,基因ID:101247735)和SNAC9(SlNAC19,基因ID:101248665)在番茄成熟衰老进程中的精准功能,本试验设计SNAC4/9敲除靶点,通过重叠聚合酶链式反应（overlapping PCR）法构建单引导RNA(sgRNA)表达盒,采用金门分子克隆（golden gate）方法将单个或多个sgRNA表达盒组装至pYLCRISPR/Cas9载体。PCR和测序结果表明,SNAC4/9敲除载体构建成功,通过农杆菌转化法将编码Cas9蛋白和sgRNA的基因导入Micro-Tom番茄细胞,对阳性苗进行靶点和脱靶位点检测,结果表明番茄成功突变且未脱靶,通过鉴定T1代突变体进一步证明,CRISPR/Cas9基因编辑番茄的靶点在代际之间可以稳定遗传。与野生型相比,SNAC4/9敲除果实色素积累减少,成熟延迟,表明SNAC4/9在番茄果实成熟中发挥重要作用。本研究为进一步探究SNAC4/9调控番茄果实色素代谢和胞壁代谢机制提供了遗传材料和试验基础。