利用CRISPR/Cas9技术创制番茄粉果和无绿肩材料

以栽培番茄品种（系）Ailsa Craig(AC)、B5和B9为试材，利用CRISPR/Cas9双元表达载体系统，对番茄品质调控关键基因SlGLK2和SlMYB12进行定点敲除。获得AC背景下SlGLK2和SlMYB12的基因编辑植株各9株，B5背景下SlGLK2的基因编辑植株3株，B9背景下SlMYB12的基因编辑植株4株。通过对靶点测序发现，在靶位点的PAM上游3～4 bp处发生了不同形式的碱基缺失、插入或替换，主要以1～10 bp的缺失和单碱基G和T的插入为主；也产生了两靶点间的大片段缺失，最大片段为334 bp。AC背景下敲除SlMYB12产生粉色果实，敲除SlGLK2基因，果实肩部的绿色明显变浅，B5背景下的3株基因编辑番茄均无“绿肩”。本研究中利用CRISPR/Cas9技术在不同番茄种质中成功创制了敲除SlGLK2或SlMYB12的基因编辑材料，以期为番茄品质育种提供优良种质。     

研究揭示番茄成熟过程中影响果实品质的代谢物变化和调控

2022年1月,《Molecular Horticulture》在线发表了德国马普学会分子植物生理学研究所与华中农业大学合作的综述论文,具体介绍了番茄果实成熟期与果实品质(外观、风味、营养等)相关的代谢途径,包括叶绿素、类胡萝卜素、细胞壁、中央及次生代谢等及相关代谢途径的调控网络,包括转录及转录后调控,翻译及翻译后调控和表观遗传水平;并基于已发表的果实成熟期高分辨率时空转录组数据,对果实品质的代表性基因进行了权重基因共表达分析。     

番茄LemiR828的克隆表达及其靶基因的鉴定

以番茄（Lycopersicum esculentum）LA1996（Aft基因型,紫色花青素积累品系）cDNA为模板,对LemiR828前体基因和预测到的靶基因LeTAS4（Trans-Acting SiRNA Gene 4）进行克隆,采用RT-PCR技术检测其在番茄果实发育中的差异表达,并用RLM 5′RACE技术验证LemiR828对预测靶基因LeTAS4 mRNA的剪切作用及靶作用位点。结果表明,LemiR828的前体序列含有完整的茎环结构;在果实发育成熟的过程中,LemiR828及LeTAS4在番茄中的表达量存在差异。在绿色果阶段的表达量较低且LemiR828对LeTAS4的负调控关系不明显;而在成熟果阶段,LemiR828及LeTAS4的表达量均升高,且存在明显的负调控关系。LemiR828能够靶作用于LeTAS4的转录本上调控其降解,其剪切位点为LemiR828序列5′端的第10位碱基。因此,在LA1996番茄果实发育过程中,LemiR828和LeTAS4参与果实发育的调控,并且LemiR828负调控其靶基因LeTAS4的表达。     

研究发现番茄果实中叶绿素代谢调节基因

正番茄果实成熟过程中伴随着叶绿素的降解及类胡萝卜素和类黄酮的积累。来自重庆大学的科研团队在研究中发现,SlMYB72基因在调节叶绿素、类胡萝卜素和类黄酮代谢方面具有重要作用,为园艺作物改善果实营养提供了潜在的靶点。相关成果于2020年5月发表在《植物生理学》杂志。番茄基因SlMYB72属于转录因子R2R3-MYB亚家族,位于细胞核内,具有转录激活活性。科研团队发现,SlMYB72基因的下调导致果实颜色不均匀,即在未成熟和成熟的绿色果实     

NAC转录因子在果实成熟中的调控作用

NAC转录因子是植物中最大的特异性转录因子家族之一，其依赖由高度保守的N端结构域和高度变异的C端转录调控结构域组成独特的NAC结构域发挥功能，在果实成熟的调控中发挥着重要的作用。在介绍NAC转录因子的结构特征及不同物种NAC基因的成员与分类的基础上，总结了近年来NAC转录因子在果实成熟过程中的积极作用，包括促进果实软化影响果实质地，促进叶绿素降解及类胡萝卜素、类黄酮和花色苷的合成决定果实着色、调控糖分积累影响果实糖酸比例以及促进多种芳香化合物合成积累形成果实特有风味、果实脱涩等方面，并阐述了NAC转录因子与内源激素特别是乙烯和ABA交互在调控果实成熟中的重要作用。总结了NAC转录因子调控果实成熟的潜在机制以及影响NAC表达的因素与分子通路，旨在为在果实成熟性状遗传改良与调控技术研发提供重要参考。     

柑橘转录因子CsbHLH3调控柠檬酸代谢的功能解析

转录因子CsbHLH3调控柑橘果实柠檬酸代谢过程中的具体机制尚不清楚。以冰糖橙果实cDNA为材料，克隆了CsbHLH3。瞬时转化烟草亚细胞定位显示CsbHLH3蛋白定位在细胞核。异位表达CsbHLH3的阳性番茄果实中CsbHLH3的表达显著上升，同时柠檬酸含量显著降低。定量分析表明，CsbHLH3在番茄中异位表达引起了柠檬酸降解相关基因SlACO3b、SlGDH及液泡膜质子泵基因SlPH8的上调。相反，在冰糖橙叶片中瞬时抑制CsbHLH3会引起柠檬酸降解相关基因CsGABP、CsACO2、CsACLα1、Cs ACLα2及液泡膜质子泵基因CsPH8、CsVHP2、CsVHP3的下调表达，其柠檬酸含量显著高于空载对照。通过酵母单杂交和EMSA试验证实CsbHLH3均能够靶定PH8和GABP启动子调控其表达。上述结果表明转录因子CsbHLH3是通过调控柠檬酸代谢途径多个相关基因包括PH8和降解途径基因GABP的表达综合负调控柠檬酸的水平。     

CsAREB转录因子在柑橘果实发育中的作用

以江津甜橙的低酸小果变异品种‘长叶橙’(Citrus sinensis L.Osbeck‘Changyecheng’)和高酸大果芽变品种‘大果锦橙’(C.sinensis L.Osbeck‘Daguo Jincheng’)为材料,对其AREB(ABA responsive element binding)/ABFs(ABRE binding factors)转录因子基因,即CsAREB1和CsAREB2进行了生物信息学及时空表达分析;采用酶联免疫法(ELISA)测定了不同发育时期果实内源激素(ABA、IAA、GA和ZR)含量。结果表明:CsAREB1的开放阅读框(ORF)长度为1 338 bp,编码445个氨基酸;CsAREB2的ORF为1 347 bp,编码448个氨基酸。CsAREB1和CsAREB2在叶、花、果中的表达存在组织特异性。在果实发育过程中,CsAREB1的表达量在‘长叶橙’中呈上升趋势,在‘大果锦橙’中呈先降后升趋势;CsAREB2的表达量在2个品种中总体均呈上升趋势。在果实细胞分裂期,‘长叶橙’果实CsAREB1、CsAREB2的表达量高于‘大果锦橙’,而在果实膨大期的果皮组织中‘长叶橙’低于‘大果锦橙’,在果肉组织中没有显著差异。两品种CsAREB1和CsAREB2的表达均受外源ABA的诱导。在细胞分裂期和膨大期的果皮组织中‘大果锦橙’中IAA、GA、ZR含量,以及IAA、GA、ZR与ABA的比值均高于‘长叶橙’,而在膨大期果肉组织中这一比值低于‘长叶橙’。随着果实的发育,CsAREB1和CsAREB2的表达量变化与果实内源ABA的含量变化趋势基本一致,而与其他内源激素的含量变化无明显相关关系。研究结果表明:CsAREB1和CsAREB2的转录水平受ABA的调控,通过参与柑橘果实ABA生成,影响柑橘果实体积发育过程。     

葡萄果实成熟相关NAC转录因子的筛选、克隆及表达分析

【目的】NAC转录因子在植物生长发育中起重要调控作用。旨在筛选参与葡萄果实成熟的NAC转录因子,揭示NAC转录家族在葡萄果实成熟过程中的生物学功能。【方法】利用荧光定量PCR技术分析了NAC基因在葡萄果实不同时期的表达水平及其组织特异性,对候选基因的核苷酸序列、蛋白质性质进行分析。同时,构建pGBKT7重组质粒检测转录因子的自激活能力。【结果】红地球葡萄不同发育阶段的NAC基因表达分析中,筛选出11个差异表达的NAC基因。结合其在红巴拉多葡萄中的表达情况,确定4个NAC转录因子为候选基因。VvNAC5、VvNAC11、VvNAC13、VvNAC18基因的开放阅读框长度分别为1083、1092、1098、1062 bp,分别编码360、363、365、353个氨基酸,各蛋白分子质量与等电点不同。蛋白序列对比结果显示4个NAC基因在N端都包含高度保守的NAM结构域,但C端序列高度变异。系统进化树分析显示VvNAC5、VvNAC11、VvNAC13与众多参与组织形成和器官发育相关的NAC蛋白聚为一类,推测同时在组织形成发育过程中发挥作用;VvNAC18与众多调控果实成熟衰老及叶片脱落相关蛋白...     

番茄生长素响应因子基因SlARF12在果实发育过程中的功能分析

以番茄‘Micro-Tom’为材料,研究了生长素响应因子基因SlARF12 （序列号：HM565127.1）在果实发育过程的生物学功能。实时定量PCR 检测表明,SlARF12在花蕾中表达量逐渐降低,而在授粉后的子房中显著高于去雄后未授粉的子房。利用RNA干扰（RNAi）技术抑制SlARF12表达,对番茄植株营养生长与花的发育没有显著影响,但SlARF12 RNAi果实显著大于野生型与空载转化植株的果实,且开花前去雄未授粉不能形成单性结实的果实。利用半薄切片观察转基因番茄果实早期发育细胞学特性发现,转化植株的果实果皮细胞显著大于对照果实细胞,但是两者果皮细胞层数没有显著差异。基因表达分析发现在SlARF12 RNAi的子房与幼果中细胞分化相关基因CycB1.1和CDKB2.1等的表达水平同对照相比下降,而SlPEC等细胞膨大基因表达量显著高于对照。所以抑制SlARF12可增强果实中细胞膨大相关基因的表达,从而促进果实膨大。以上结果表明,SlARF12可负调控番茄果实膨大但不参与坐果启动调控过程,显示了生长素通过ARF信号精细调控果实发育的各个阶段。     

中科院发现转录因子SIDof1在番茄果实成熟中的功能

正中国科学院植物研究所秦国政课题组报道了番茄完成果实成熟必需的转录因子SlDof1,敲除SIDof1将延迟果实成熟的过程。研究者发现,在番茄已知的34个Dof转录因子中,有29个基因在果实成熟的发育阶段表达,其中5个基因有显著上调。通过病毒介导的基因沉默技术,发现只有SlDof1沉默的植物表现出明显的果实颜色呈斑片状表型。SIDof1在番茄成熟期,集中表达在果皮的维管组织,而非果皮中,蛋白则在果皮组织中明显积累。     

苹果品种比较试验研究报告

<正> 苹果是我国北方的重要果树。它的早熟品种在河南6月中下旬即开始成熟,晚熟品种10月中旬采收后,有的可以贮藏到次年5—6月;早熟和晚熟品种合理搭配,几乎可以周年供应市场。因此,苹果在水果市场周年供应上,占有特别重要的地位。 在苹果早熟品种方面,目前生产上缺乏     

番茄资源材料的品质分析

观测分析了12份引进番茄新材料的主要品质指标。结果表明,材料间可溶性固形物含量、总酸度、番茄红素含量、VC含量差异明显,T31果实的番茄红素含量达到加工番茄标准;材料间外观品质在果面、果脐、生长习性上差异较小。综合表现较好的是PI120256、PI174263和T31,最差的是SnowWhite。GoldenRoma、VitaGold、HighCaroteneTM928、Sapho、HealthKick的利用价值有待进一步研究。     

基于蛋白质组学研究红光对番茄果实糖代谢的影响

以‘Micro-Tom’番茄（Solanum lycopersicum L.）为试材,待种子发芽后30 d移入光质实验室,分别用红光和白光（对照）处理植株,在果实绿熟期、转色期、成熟期取样,测定果实可溶性糖含量,进行蛋白质组学分析。结果表明,在果实发育过程中红光处理的番茄果实可溶性糖含量显著高于对照。蛋白组数据显示,与白光对照相比,在绿熟期,红光处理的番茄果实有46个差异蛋白,其中4个与糖代谢有关;在转色期鉴定出134个差异蛋白,其中4个与糖代谢有关;在成熟期鉴定出65个差异蛋白,其中7个与糖代谢有关。在15个与糖代谢有关的差异蛋白中,9个上调表达,6个下调表达。对差异蛋白进行mRNA水平的验证,发现只有甘油醛–3–磷酸脱氢酶（GAPN）、乙酰辅酶A羧化酶（ACACA）在蛋白质和mRNA水平表达不一致,其他蛋白在两个水平表达一致,这说明转录水平并不总是与翻译水平一致。由此可见,红光处理通过影响一些与糖代谢有关的基因和蛋白来正调控番茄果实糖含量。     

不同品种(系)梨贮藏过程果实失重率与果皮叶绿素、蜡质含量的变化

以香梨、‘早酥’梨及其11个杂交后代为材料,在冷库和室温条件下贮藏,研究贮藏过程梨果实失重率与果皮蜡质、叶绿素含量的变化规律。结果表明:冷库和室温条件下贮藏,果实失重率、烂果率呈上升趋势,品种(系)间差异较大,冷库贮藏果实失重率和烂果率明显低于室温下贮藏;果皮叶绿素含量呈下降趋势,冷库贮藏果实的果皮叶绿素含量明显高于室温贮藏;不同贮藏条件不同品种(系)果皮蜡质含量的峰值出现时间不同,冷库贮藏的蜡质含量明显高于室内贮藏。冷库贮藏效果好。     

Development and applicability of GBS approach for genomic studies in Japanese plum (Prunus salicina Lindl.)

Genotyping by sequencing (GBS) provides a large quantity of useful data suitable for the identification of single nucleotide polymorphisms (SNPs), facilitating accurate genomic studies in plant species. In this study, GBS-based SNPs were used to characterise 11 Japanese plum cultivars and to explore their natural allelic diversity in relation to the most important phenology events (flowering date, ripening date and fruit development period) and fruit quality traits (weight, shape, skin and flesh colour, over colour, skin and flesh chlorophyll index, flesh firmness and soluble solids concentration). GBS-based SNPs were shown to be a powerful tool for genetic diversity and other genomic studies where SNP markers were related to several traits, particularly for flowering date, ripening date, fruit development period, skin chlorophyll degradation, flesh chlorophyll degradation and flesh colour. These results represent a preliminary approach using GBS as a possible breeding tool in current and new Japanese plum breeding programmes.     

番茄粉红色果实相关基因的dCAPS和InDel标记开发与应用

采用SuperBSA方法分别构建100份粉红色番茄材料和100份红色番茄材料的DNA混合池,对测序结果的SNP位点进行分析。结果表明:在1号染色体上的127个SNP位点中,有6个与番茄果实颜色高度相关,其中1个位点与粉红色果实高度相关。利用该SNP位点开发了1个共显性d CAPS标记,在红色、粉红色和杂合F_13种基因型之间的多态性较好。同时,利用番茄重测序数据分析番茄起源时发现,在粉红色番茄中SIMYB12基因的上游存在1个603bp的缺失,利用该缺失突变位点开发了1个共显性In Del标记,在红色、粉红色和杂合F_13种基因型之间也表现出较好的多态性。利用新开发的2个标记对F_2群体进行遗传分析,鉴定结果与田间表型观察结果符合度均达到95%以上,表明这2个标记可以用于番茄苗期分子标记辅助选择。     

番茄品种农艺性状的聚类分析

通过测定番茄果形指数、果形、果色、第一花序结果数等11个性状的数据,对41个番茄品种进行聚类分析。结果表明:41个番茄品种被聚为4个类群,大果型聚成一类,中等大、长圆形果聚成一类,大红色长圆形果、矮秆、低产的樱桃番茄聚成一类,单果重最小、黄色长圆形果、高产、高秆型的樱桃番茄聚成一类。     

NaCl胁迫对番茄叶片光合特性及蔗糖代谢的影响

为了从碳水化合物生产及代谢的角度分析盐胁迫影响番茄产量和果实品质的原因,以番茄品种‘辽园多丽’为试材,研究不同浓度的NaCl胁迫处理对番茄光合特性及叶片中糖代谢的影响。结果表明:盐胁迫导致番茄叶片的净光合速率下降,NaCl浓度越大降低得越多;盐胁迫降低了番茄叶片的气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率,降低了番茄叶片的叶绿素a、b和总叶绿素含量,这种降低与NaCl浓度正相关。NaCl胁迫导致番茄叶片中果糖和葡萄糖大量积累,NaCl浓度越高积累得越多;NaCl胁迫降低了番茄叶片中的蔗糖和淀粉含量;NaCl胁迫后,番茄叶片中的转化酶活性以及蔗糖合成酶活性均有所提高,而且随着盐浓度增加而增大。说明NaCl胁迫破坏了番茄叶片的光合机能,降低了光合作用效率,而且盐浓度越大降低得越多;NaCl改变了番茄叶片中的糖代谢方向,显著增加了淀粉和蔗糖的分解,提高了叶片中的果糖和葡萄糖含量,而且这种影响随着盐浓度增加而增大。     

不同番茄品种果实品质差异初步分析

以5个中大果型番茄和3个樱桃番茄品种为试材,测定了果实形态、硬度、可溶性固形物、可溶性蛋白质、维生素C以及糖、酸、氨基酸等品质指标。通过对不同番茄品种果实品质指标进行分析,寻求影响番茄果实品质的关键指标。结果表明:中大果型品种果实为扁圆形,其中‘凯德冬冠’‘凯德雅丽’‘18709-2’‘莱喜’具有较高的果实硬度,但‘光辉201’果实硬度较低;樱桃番茄‘千禧’‘黄冠’‘甜美20’果实近圆形或长圆形,硬度均较低,可溶性固形物、维生素C、葡萄糖、苹果酸、组氨酸和脯氨酸含量较高。对品质指标综合分析认为,硬度、可溶性固形物、维生素C、葡萄糖、苹果酸、组氨酸、脯氨酸受品种影响较大。     

通过重叠PCR技术构建番茄转录因子THM27植物表达载体

myb转录因子是一类调控类黄酮生物合成途径中多种酶表达的转录调控因子。本研究通过Trizol的方法成功地从番茄叶片中提取了高质量的RNA,利用巢氏PCR技术从番茄中成功克隆了myb转录因子家族成员之一THM27(839bp),将其与CMV35S启动子及其终止序列以重叠PCR的方法组合成CMV35S启动子-THM27-终止子组合元件,并将其构建到双元表达载体pCAMBIA1 302。