果树花发育调控基因的研究进展

花发育过程是果树生长发育过程中的重要转折时期,受众多基因的调控。控制果树花发育过程的基因有花序分生组织特异基因、花分生组织特异基因、调控花器官形态特征基因等。本文综述这些基因在果树中的作用、表达部位和相互联系。     

欧洲千里光SvAPETALA1基因的克隆及功能分析

【目的】花器官发育是影响花观赏价值的重要因素,AP1类基因调控植物花器官的形成。研究菊科Asteraceae欧洲千里光Senecio vulgaris的SvAP1基因在花器官形成中的重要作用,旨在探究菊科复杂花序结构产生的调控机制。【方法】以欧洲千里光为材料克隆获得了SvAP1基因,通过多序列比对、构建系统进化树、实时荧光定量PCR (qRT-PCR)反应、构建超表达载体、组织学染色观察等方法与技术,对SvAP1基因进行功能预测与分析。【结果】SvAP1基因开放阅读框长度为705 bp,编码234个氨基酸。多序列比对与系统进化分析显示：SvAP1基因属于MADS-box基因AP1类亚家族,C末端具有paleoAP1保守基序(motif)。欧洲千里光组织特异性表达分析表明：SvAP1基因在营养器官和花序中都有表达。转基因龙葵Solanum nigrum的形态学观察和石蜡切片技术分析显示：与野生型龙葵相比,转基因龙葵雌蕊发育异常,表现为子房膨大且雌蕊状组织增多。【结论】欧洲千里光SvAP1基因在龙葵中的超表达影响雌蕊发育,与ABC模型中A类基因超表达对植物花器官发育造成的影响存在差异,即转...     

AP2基因在高等植物花器官发育中的作用概述

以植物花发育调控的分子模型为基础,介绍了花发育相关基因AP2在高等植物花器官和营养组织中的时空表达特点,以及参与花分生特性建立、花器官特性特化和形成调节、花同源异型基因活性时空调节等花发育过程;阐述了模式植物中与AP2基因一起参与花发育调控的其他基因,及其在基因调控网络中的关系。     

不同遮阳处理对早玉桃花器官发育的影响

以2年生盆栽早玉桃为试材,以自然光强为对照,用窗纱和50％的遮阳网材料进行处理,研究1层窗纱、1层遮阳网、1层窗纱加1层遮阳网对桃花器官发育的影响。结果表明：1层遮阳网（26．1klx）、1层窗纱加1层遮阳网（14．5klx）,影响花器官发育的各个阶段,使花期缩短;随着光照强度的降低,花瓣的颜色逐渐变浅,花的直径减小,不影响雌蕊的长度、子房的直径、花丝的长度、花药的大小、花粉粒的数量及大小;花粉的萌发率随着光照强度的降低呈现下降的趋势,日平均光照强度为26．1,14．5klx,均极显著地降低花粉的萌发率;桃树花器官发育期间光胁迫点处于14．5～26．1klx之间。     

DPC化控对转基因抗虫棉器官发育的影响

对关中棉区转基因抗虫棉DPC化控的适期、适量进行了研究。结果表明,在中等肥力7.5万株/hm2密度条件下,初花期用DPC30g/hm2化控对转基因抗虫棉的株型控制、叶面积分布、开花成铃和棉铃素质效果良好。蕾期化控延缓了前期弱生长势的转化进程,并对以后生长发育产生影响,花铃期化控作用较小。因此,转基因抗虫棉DPC化控应采取蕾期不控,初花期适量控,花铃期酌情控的模式。     

Cu^2＋胁迫对龙葵生理生化特性的影响

主要研究了重金属Cu2 胁迫对龙葵部分生理生化特性的影响。结果表明,当Cu2 浓度为0.2 mmol/kg时,叶绿素含量达到峰值,随Cu2 浓度的增加,含量下降。几种光合色素对Cu2 的敏感性顺序为:叶绿素a>叶绿素a b>叶绿素b>类胡萝卜素。随Cu2 浓度增加,细胞膜透性呈上升趋势。在龙葵根、茎、叶中超氧化物岐化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性有很大差异。龙葵根中SOD活性随Cu2 处理浓度增加而升高;茎中SOD活性随Cu2 浓度增加呈先升高后降低的趋势;叶中SOD活性随Cu2 浓度增加呈先下降后上升的趋势。POD活性根中明显高于茎和叶。龙葵根中CAT活性随Cu2 浓度增加呈极显著负相关;茎中的CAT活性则与Cu2 浓度变化无明显的相关性;叶中的CAT活性随Cu2 浓度增加呈先升后降的趋势。     

龙葵SorMT2a和SorMT2c基因的克隆及其转化烟草研究

以龙葵为试验材料,利用RT-PCR技术分离到2个长度不同的编码Ⅱ类MT（金属硫蛋白）的cDNA克隆SorMT2a（EU760481）和SorMT2c（EU760483）,成功构建植物表达载体pROKⅡ-SorMT2a和pROKⅡ-SorMT2c,通过农杆菌介导法转化烟草并通过PCR验证了基因的表达情况。与野生植株相比,转SorMT2a和SorMT2c基因烟草对镉的耐受性不同,有的转SorMT2a基因植株在MS培养基中的CdCl2浓度达到200μmol/L时仍然生长良好,生物量和株高均大于野生型植株;而转SorMT2c基因植株对镉的耐受性没有提高。这说明SorMT2a基因在植物对镉的耐受性中起作用,而SorMT2c基因则不起作用,从而也说明了同一类基因不同家族可能具有不同功能。     

Cu2+肋迫对龙葵生理生化特性的影响

主要研究了重金属Cu2+胁迫对龙葵部分生理生化特性的影响.结果表明,当Cu2+浓度为0.2mmol/kg时,叶绿素含量达到峰值,随Cu2+浓度的增加,含量下降.几种光合色素对Cu2+的敏感性顺序为:叶绿素a＞叶绿素a+b＞叶绿素b＞类胡萝卜素.随Cu2+浓度增加,细胞膜透性呈上升趋势.在龙葵根、茎、叶中超氧化物岐化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性有很大差异.龙葵根中SOD活性随Cu2+处理浓度增加而升高;茎中SOD活性随Cu2+浓度增加呈先升高后降低的趋势;叶中SOD活性随Cu2+浓度增加呈先下降后上升的趋势.POD活性根中明显高于茎和叶.龙葵根中CAT活性随Cu2+浓度增加呈极显著负相关;茎中的CAT活性则与Cu2+浓度变化无明显的相关性;叶中的CAT活性随Cu2+浓度增加呈先升后降的趋势.     

水稻花器官发育的遗传研究进展

水稻是研究单子叶植物发育生物学理想的模式植物。随着分子生物学技术的快速发展,有关水稻花器官发育的研究也越来越深入,并取得了较大进展。介绍了植物花器官发育的"ABC"模型的发展及其调控机制等方面的研究进展,对MADS-box基因的结构和功能进行了概述,最后详细阐述了控制水稻花器官发育的相关基因及其分子机理;针对水稻花器官发育研究中存在的问题和当前水稻生产中出现的颖壳畸形现象进行了分析,并对水稻花器官发育的进一步深入研究进行了展望。     

水稻矮化并花发育异常突变体dwarf and deformed flower 2 (ddf2)的基因定位与候选基因分析

【目的】对一个同时导致营养和生殖器官发育异常的水稻突变体进行表型鉴定、基因定位和候选基因分析,为下一步的基因克隆与功能分析奠定基础。【方法】在水稻籼型恢复系602组织培养后代中,发现一个矮化并花发育异常突变体dwarf and deformed flower 2（ddf2）。抽穗期,以野生型为对照,对ddf2株高、主穗长、节间和功能叶的长宽等性状进行统计分析;同时利用冷冻切片等技术对茎、叶和花器官进行详细的形态和组织学分析。分别以西农1A和中花11为母本,以DDF2/ddf2杂合株系为父本构建2个F₂群体进行遗传分析和基因定位,并对候选基因进行实时荧光定量PCR（real-time PCR）分析。【结果】相较于野生型,突变体各节间的长和茎粗均极显著降低,叶片极显著变短、变窄,同时花序也极显著变短。组织细胞学分析发现,突变体大叶脉数目和相邻2个大叶脉之间的小叶脉数都没有明显的变化,但相邻2个大叶脉之间的宽度明显减小,进一步比较2个小叶脉之间的叶肉细胞,发现在突变体中细胞数目和尺寸均显著降低;突变体茎秆维管束的数目与野生型相比没有明显的变化,但统计发现2个大维管束之间基本组织细胞的数量和细胞的大小都显著小于野生型,表明ddf2突变体茎、叶细胞分裂和膨胀都受到了抑制;此外,ddf2突变体的花器官特征发育受到了严重干扰：第一轮外稃顶部弯曲、内稃不同程度退化,第三轮雄蕊器官严重退化,部分甚至转化为雌蕊状器官,另外部分ddf2小穗的护颖过度发育,转变成稃片状,一些小穗还表现分生组织确定性的丢失,发育出2个以上的小花。遗传分析表明该突变性状受1对隐性基因控制。利用中花11/ddf2的1 024株F₂分离群体,最终将DDF2精细定位在第11染色体短臂近着丝粒位置处,位于insertion/deletion（in/del）标记S-11和S-14之间,遗传距离分别为0.049和0.098 cM,物理距离为90.295 kb,并与标记S-24共分离。分析定位区间的基因,发现共有MSU注释基因12个,其中一个编码Sec3_C蛋白的LOC_Os11g17600内部包含共分离标记S-24,进一步对该基因进行表达分析,发现该基因在突变体的叶、茎和穗中都表现出明显的下调,初步将LOC_Os11g17600作为DDF2候选基因。【结论】DDF2是一个同时控制水稻茎/叶和花器官发育的新基因。     

Cd胁迫对两种龙葵光合生理及叶绿素荧光特性的影响

为探究和比较两种不同龙葵对Cd胁迫的光合生理和叶绿素荧光特性响应的差异,试验以Cd超富集植物龙葵(Solanum nigrum)和少花龙葵(Solanum americanum)为材料,于2018年3月采用水培试验,研究了不同浓度(0、20、80、320μmol·L^-1)Cd胁迫对两种龙葵植株形态指标、气体交换参数、叶绿素及叶绿素荧光特性等的影响。结果表明:不同浓度Cd胁迫显著影响两种龙葵生长,两者的Cd耐受存在差异。少花龙葵在Cd浓度≥20μmol·L-1时生长受到抑制(P<0.05);随Cd浓度增加,少花龙葵的形态指标、生物量积累、叶绿素含量、叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Ts)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)均较CK显著降低(P<0.05),但初始荧光(Fo)、叶绿素a/b有上升趋势;当Cd浓度≥80μmol·L^-1时,少花龙葵PSⅡ的受损程度加重。龙葵则在Cd浓度≥80μmol·L^-1时受到生长抑制,随Cd浓度增加,龙葵相应指标均呈下降趋势(P<0.05),但其形态指标、生物量积累及叶绿素荧光参数等指标的降低范围均小于少花龙葵。此外,Cd胁迫对两种龙葵传能效率的抑制比光能转化效率的抑制更为明显。20μmol·L^-1 Cd胁迫时,两种龙葵光合作用主要受气孔因素限制;80~320μmol·L^-1 Cd胁迫时,其光合作用主要受非气孔因素限制。研究表明,Cd胁迫在少花龙葵的生长和光合方面表现出更显著的抑制作用;受Cd浓度的影响,两种龙葵光合作用的降低是气孔限制和非气孔限制综合作用的结果。研究进一步从光合生理和叶绿素荧光特性响应方面证明龙葵对Cd胁迫的耐受能力强于少花龙葵。     

番茄WD40家族SlWDR204调控植株形态建成的功能分析

作物的株高是非常重要的农艺性状,影响农作物的品质和产量.植物中WD40蛋白在细胞周期调控等方面具有重要作用.克隆了番茄SlWDR204基因,利用植物基因工程技术,构建植物过表达载体pBI121-35S::SlWDR204,通过农杆菌介导法获得过表达转基因植株.生物信息学分析表明该蛋白含有典型的WD40蛋白基序.定量RT-PCR分析发现在番茄各器官及果实发育不同时期该基因均有表达.观察发现SlWDR204过表达转基因植株相对于野生型植株,表现出较长的茎秆长度,表明该基因是番茄植株高度的正向调控因子.酵母双杂交文库筛选发现转录因子S1SPL3与S1WDR204具有相互作用,S1WDR204与S1SPL3可能共同调控番茄植株的茎杆发育.该研究增加了对番茄WD40蛋白参与株高调控的认知.     

叶施外源钙对人参果植株生长及果实品质的影响

【目的】研究叶施外源钙对人参果植株生长及果实品质形成的影响,探明人参果生长所需最佳外源钙浓度。【方法】以‘绿源1号’人参果为试材,在伸蔓期、开花坐果期、第一穗果膨大期及果实成熟期分别使用5, 10,15 和20 mmol/L的CaCl₂水溶液进行叶面喷施,并以喷施清水为对照(CK),测定人参果植株生长指标及产量、叶片光合色素含量、果实品质指标和矿质元素含量,研究喷施不同浓度CaCl₂对人参果植株生长及果实品质的影响。【结果】与CK相比,在一定浓度范围（5~15 mmol/L）内随CaCl2叶施浓度增加,其对人参果株高、基径、叶厚、叶片数量的促进作用逐渐增强,但超出适宜范围（>15 mmol/L）后,CaCl₂对植株生长的促进作用减弱。叶施15 mmol/L CaCl₂对人参果果实的增产效应最显著,单果质量、单株果数、单株产量较CK分别增加23.02%,157.14%和235.26%。人参果叶片光合色素含量随着CaCl₂施用浓度的增加而逐步提高,在20 mmol/L时光合色素提升效果最佳。在15 mmol/L CaCl₂处理下,果肉厚度(2.17 cm)和果实硬度（3.80 kg/cm²）达到最佳,果实贮藏性能得到有效改善,且此浓度下果实品质显著提升,可溶性糖、Vc、可溶性蛋白和可溶性固形物含量较CK分别增加22.96%,24.64%,38.71%和86.28%;可滴定酸、脂肪含量随CaCl₂施用浓度的增加而降低,在20 mmol/L时降幅最大。果实中硒、钙、钠、镁含量随CaCl2施用浓度的增加均相应提升,但当浓度超过15 mmol/L时促进作用减弱。【结论】合理施用CaCl₂对人参果植株生长及果实发育有积极作用,可以提高叶片光合色素含量、促进植株生长、提高产量,且果实硬度增加使其贮藏性能得到有效提升,果实品质及矿质元素含量均有改善。综合考虑各方面因素,生产中喷施15 mmol/L CaCl₂对人参果的生长发育最为有利。     

人参果组织培养技术研究

以人参果的幼嫩茎段和叶片作外植体,在MS基本培养基附加不同浓度6-BA+IAA,6-BA+NAA和KT+2,4D组成的固体培养基中进行培养。结果显示:MS+6-BA 0.07mg/L+IAA 0.03mg/L,MS+6-BA 0.70mg/L+IAA 0.03mg/L,MS+6-BA 0.70mg/L+IAA 0.05mg/L,MS+6-BA 1.00mg/L+IAA 0.05mg/L 4种培养基中的材料愈伤组织长势比较好,分化明显。经继代培养,丛生芽大量形成,丛生苗根系发达。其他培养基则停留在愈伤组织阶段或只长出极少数短的根。     

UV-C处理对人参果贮藏期冷害及风味品质的影响

目的 研究UV-C处理对人参果Solanum muricatum贮藏期间冷害及风味变化的影响,以期为人参果的采后贮藏保鲜及防止低温冷害提供新的技术手段及理论依据。方法 将人参果置于不同温度(0、5、10、15、20 ℃)下贮藏15 d,通过测定贮藏期间的冷害指数、感官品质、呼吸强度和乙烯释放量的变化,验证人参果在5 ℃及以下贮藏会发生冷害。采用0.25、0.50和1.00 kJ·m^-2剂量的UV-C处理人参果,在5 ℃冷库中贮藏15 d,测定贮藏期间其冷害及风味品质的变化,并结合电子鼻测定风味物质的变化情况。结果 在5 ℃冷胁迫下,不同剂量的UV-C处理均有效地保持了人参果的风味品质,减轻了人参果的冷害症状,抑制了人参果在低温下的呼吸强度和乙烯释放量。在贮藏第15天,1.00 kJ·m^-2UV-C处理组乙烯释放量比对照组低46%,1.00、0.50和0.25 kJ·m^-2 UV-C处理组的冷害指数分别为30%、70%和67%,均显著低于对照组(81%),且1.00 kJ·m^-2 UV-C处理将冷害的发生时间推迟了6 d。通过线性判别法和雷达图分析发现,不同剂量的UV-C处理均保持人参果较好的挥发性香气成分。结论 在冷胁迫下,不同剂量的UV-C处理均明显减轻人参果的冷害症状,不同程度地保持了人参果贮藏期的风味品质,延缓衰老;与其他处理相比,1.00 kJ·m^-2 UV-C处理的人参果在贮藏期间冷害指数较低,处理效果最佳。     

咖啡短体线虫不同种群对番茄的寄生性和致病性

为了明确咖啡短体线虫对番茄植株的寄生性和致病性,利用温室盆栽接种和贝尔曼漏斗分离接种植株根际线虫的研究方法,测定了供试咖啡短体线虫5个不同地理种群对番茄的寄生性和致病性以及不同种群之间的致病力差异。结果表明:1)接种75d后供试咖啡短体线虫5个不同种群均能侵染番茄根系,并且在番茄根际的繁殖率(Rf)1,番茄是供试咖啡短体线虫5个不同种群的适合寄主;2)接种的番茄植株普遍长势弱,叶片黄化,根系减少,根部出现褐色病斑甚至坏死腐烂,线虫危害症状明显;3)接种番茄植株的株高、地上部鲜重和根鲜重等生长参数显著未接虫的对照组(CK),供试咖啡短体线虫5个不同种群对番茄均具有较强的致病性;4)寄主或地理来源不同的咖啡短体线虫不同种群之间的致病力存在差异,来自河南玉米的HN-K1种群的致病力最强,来自安徽小麦的AH-015A2种群的致病力最弱。综上所述,供试咖啡短体线虫5个不同种群对番茄均具有寄生性和致病性,但不同种群之间的致病力存在明显差异。本研究为番茄根腐线虫病害的识别与防控提供了一定的科学依据。     

铜绿假单胞菌对龙葵中Cd的亚细胞分布和化学形态的影响

通过盆栽实验,研究Cd胁迫下铜绿假单胞菌对龙葵中Cd的亚细胞分布和化学形态的影响。盆栽实验中Cd浓度设为0、25、50、100 mg·kg~(-1),采用差速离心法、化学试剂逐步提取法对龙葵中的Cd进行亚细胞分布和化学形态研究。研究结果表明,接种铜绿假单胞菌处理中龙葵叶的Cd含量为未接种的1.14~1.60倍,促进植株中的Cd由根部向茎叶的转移。接种处理可提高根中细胞壁组分的Cd比例,及叶中可溶组分的Cd含量,降低植株根和叶中细胞器组分的Cd比例高达45.74%。此外,接种铜绿假单胞菌可提高龙葵叶中低活性形态Cd的比例。因此,接种铜绿假单胞菌可通过促进龙葵中Cd向地上部分的转移,改变植株中Cd的分布和形态比例,加强龙葵对Cd的耐受性。这些结果有助于重金属污染土壤中植物-微生物共生关系的进一步研究。     

4种植物叶片浸提液成分分析及其对珊瑚樱种子萌发的影响

模拟自然环境下的化感作用,选取珊瑚樱和同一生境下生长的其他3种有毒植物叶片为材料,采用室内监测法,应用蒽酮比色法、气相色谱−质谱联用技术测定浸提液可溶性糖含量和乙酸乙酯萃取物组成成分,分析不同浓度珊瑚樱、常春藤、野蓟和飞机草叶片水浸提液对珊瑚樱种子萌发的影响。结果表明：不同浓度的4种植物浸提液处理对珊瑚樱种子萌发具抑制作用,均降低珊瑚樱种子的各项萌发指标,以0.2 g/mL常春藤水浸提液化感抑制效应最大为−20.52,综合发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数与CK差异显著;不同浓度的4种植物浸提液可溶性糖含量均随浸提液浓度的增加而升高,0.2 g/mL常春藤水浸提液可溶性糖含量最高为（1.53 ± 0.02）mg/g,随着可溶性糖含量增加,其对种子萌发抑制效果越明显。以新植二烯为主的烯烃类物质是珊瑚樱和常春藤的优势组分,分别占总量的37.94%、78.7%;以大牛儿烯D为主的烯烃类物质是野蓟的优势组分,占总量的52.94%;以5−异亚丙基−4,6−二甲基−3,6,8−壬三烯−2−醇为主的醇类物质是飞机草浸提液的优势组分,占总量的63.28%。4种有毒植物水浸提液随浓度的增加其抑制作用增强,相关性分析表明可溶性糖是浸提液中抑制珊瑚樱种子萌发的主要因素。     

草甘膦对龙葵苗期生理指标的影响

选取生长势一致的龙葵幼苗进行5个施药剂量梯度的处理,测定其叶片中叶绿素、可溶性糖、丙二醛含量.结果表明,随着草甘膦剂量的加大龙葵幼苗叶绿素a含量、叶绿素b含量和叶绿素总量与对照相比均显著减少;在施药后第4天,750 g/667m2剂量下处理的幼苗可溶性糖含量比对照增加了244%,低剂量草甘膦(15 g/667m2)处理龙葵幼苗,可溶性糖含量变化不显著;经高剂量草甘膦处理后的幼苗丙二醛含量也显著增加.因此,农业生产中推荐使用750 g/667m2剂量的草甘膦防治龙葵.     

紫色番茄SlWD40-like基因克隆与表达分析

WD-重复蛋白(WD-repeat protein)是一类含有WD40基序的蛋白,在植物响应非生物逆境胁迫的过程中具有重要调控作用。为揭示紫色番茄中WD40重复蛋白的功能,从富含花青素紫色番茄品种‘砚紫1号’中克隆 SlWD40-like基因,并对该基因在不同组织部位和不同胁迫条件下的表达模式进行分析。结果表明, SlWD40-like基因编码1个含有460个氨基酸的蛋白质。蛋白序列分析显示,SlWD40-like蛋白含有6个WD40基序,是典型的WD40重复蛋白。预测分析发现,该蛋白为亲水性蛋白,其二级结构以无规则卷曲为主;该蛋白序列在物种间具有高度的保守性,系统发生进化树分析表明紫番茄SlWD40-like氨基酸序列与潘那利番茄蛋白亲缘关系最近,其次是胡萝卜。应用qRT-PCR分析 SlWD40-like基因组织特异表达发现,该基因在叶和紫色果实中表达量最高。qRT-PCR分析表明, SlWD40-like基因受到盐胁迫、干旱胁迫脱落酸(ABA)和茉莉酸甲酯(MeJA)诱导表达,推测该基因可能参与紫色番茄逆境胁迫应答。该研究为后续进一步分析紫色番茄 SlWD40-like基因功能奠定了基础。