红叶葡萄品种叶片花色苷种类的鉴定与分析

为解决葡萄园中由葡萄修剪产生的大量叶片残留问题,提高修剪产生的叶片的利用价值,本试验以8612、玫瑰香、红鸡心3个红叶葡萄品种和葡萄园皇后、玫瑰露、秋红3个绿叶葡萄品种不同发育时期的叶片为研究对象,利用MATLAB软件对整张叶片的图像数据进行提取,计算色差值;利用超高效液相-质谱法(LC-MS)检测花色苷的成分和含量,探讨不同发育时期叶片中花色苷不同组分的变化规律。结果表明,不同发育时期的红色和绿色叶片色差指数L^*、a^*、b^*变化趋势明显不同,共检测到18种花色苷组分,包括花青素类(4种)、甲基花青素类(4种)、花翠素类(4种)、甲基花翠素类(2种)和二甲基花翠素类(4种)。以上5类花色苷在红色叶片中均被检测到,绿叶品种中未发现花翠素类和甲基花翠素类花色苷。花色苷定量结果显示,红色叶片不同发育时期花色苷含量为123.468~855.001 mg·100g^-1,绿色叶片花色苷含量为4.407~44.517 mg·100g^-1。甲基化类花色苷占比随叶片发育均逐渐增大。花色苷酰化修饰类型分析结果发现,香豆酰化类型花色苷含量高于其他酰化类型花色苷,在花色苷总含量中所占比例较高,而阿魏酰化和糖酰化类花色苷含量非常少。色差和不同类型花色苷成分的相关性分析结果表明,红色叶片的色差指数与更多类型的花色苷含量存在相关关系。红色葡萄叶片中花色苷种类丰富、含量较高,是花色苷类化合物的潜在来源,具有很大的利用价值。本研究通过对叶片中花色苷成分和含量进行了详细调查,为今后葡萄园中叶片的加工再利用提供了依据。     

核果类果树ITS 序列分子进化及系统发育关系研究

 为研究核果类果树的进化和系统发育,选择桃、李、梅、杏、樱桃各2 ~ 4 个主要种或变种共16 个基因型测定其ITS 序列,与从GenBank 下载的6 个核果类果树ITS 序列形成了较为全面的数据矩阵。采用二次置根法用樱桃置根,用PAUP 软件计算数据集在56 个进化模型的得分,Modeltest 筛选最佳模型和参数,计算遗传距离、变异,用最大简约法构建了桃、李、梅、杏、樱桃的系统发育树。结果表明：1. 核果类果树各组ITS1 和ITS2 的分子进化速率不同,信息量也不同;2. 核果类果树演化顺序为：共同的原始材料分化成樱桃、李、杏,再由李进化产生桃,杏进化产生梅;3. 辽杏较普通杏和西伯利亚杏原始,桃演化顺序是：巴旦杏—山桃—普通桃、新疆桃;4. 本结果支持将核果类果树分成4 个亚属。     

基于EST库的枳APETALA2基因cDNA克隆及其表达分析

 根据物种间同源基因相对保守的特点,利用生物信息学方法以拟南芥APETALA2 cDNA序列作为模板,对柑橘EST数据库进行同源检索筛选,克隆了柑橘APETALA2基因的cDNA序列,并以枳[Poncirus trifoliata (L.) Raf.]花cDNA为模板,根据以上cDNA序列设计特异引物,利用RACE技术分别获得该基因的5'和3'末端,序列拼接后获得枳的APETALA2 cDNA全长。该cDNA全长为1 980 bp,命名为Pt-AP2。Pt-AP2核苷酸序列有一个1 539 bp完整的开放读码框(ORF),5'末端起始密码子ATG其始于290 bp,3'末端非翻译区为152 bp,其中含有27 bp的Ploy⁺(A)。该基因已在GenBank基因数据库注册,注册号为EU883665。推导该cDNA编码512个氨基酸,与苹果、矮牵牛和拟南芥中相应序列同源性分别为59.1%,59.7%和63.8%。序列分析表明, Pt-AP2除了具备完全保守的核定位信号序列（KKSR）外,还具有两个高度保守的重复序列即AP2结构域。分别采用半定量RT-PCR和SYBR Green I实时定量RT-PCR方法分析Pt-AP2在枳叶、茎、根、花和果等不同器官中的表达水平,结果一致表明Pt-AP2在各个器官中的表达水平不同, 花中的表达量最高,果实中的表达量最低。     

32种果树microRNA的生物信息学预测与分析

通过生物信息学预测miRNA的方法,采用基于生物信息学的基因搜索和同源搜索的方法成功地从NCBI数据库中登录的32种果树的EST中寻找miRNAs。从32种果树的774 400条ESTs中找到了110条miRNA前体序列,编码116条成熟体序列。利用miRbase数据库进一步分析,结果表明116个miRNAs属于45个miRNA家族,其中有7个保守的miRNA家族中的miRNA个数在5以上,20 个 miRNA家族的miRNA个数在 2 ~ 4,有18个miRNA家族的miRNA数量为1个。在柑橘、苹果、香蕉、猕猴桃和桃等果树中分别发现28、16、13、11和10个miRNAs。果树中miRNA的序列比较发现,相同家族的miRNA的序列存在一定水平的差异,其中碱基的变化包括相似频率的颠换与转换。     

葡萄种质资源果形性状的分析

通过分析葡萄种质的果形性状以及不同类型的果形特点,为认识葡萄种质资源果粒形状特点和育种亲本选择提供一定依据。选取820份葡萄种质材料（286份的性状来自田间实地调查,534份来自《中国葡萄志》和《中国葡萄品种》记载）,对不同类型、种（species）和用途的葡萄果形特点、不同果形单果质量的分布、以及质量与其纵径和横径的相关性、不同年代选育不同果形的数量等进行分析。结果表明,倒卵圆形和长椭圆形的果粒较大,而圆形的果粒较小。欧亚种葡萄中长椭圆形和卵圆形的较多,欧美杂种葡萄中倒卵圆形的较多。鲜食葡萄较酿酒、制干和制汁葡萄果形更丰富且更狭长。黑色葡萄以圆形和近圆形为主,白色和红色葡萄中果形较为丰富。从育种进程来看,早期选育的葡萄果形以圆形为主,之后变为以圆形、近圆形和椭圆形为主,现代越来越多果形相继出现。圆形、卵圆形和倒卵圆形果粒的横、纵径与果粒质量拟合度较好。同一个葡萄品种果粒形状可能存在差异,其中椭圆形变化较为普遍。     

苹果品种ISSR指纹图谱构建

以富士、长富2、长富6、红星、新世纪、美国8号及凉香等7个品种为试材,进行了ISSR(inter-simplesequencerepeats)分析,构建了这几个苹果品种的ISSR指纹图谱。发现引物IS061可将富士、长富2与长富6三个品种一一区分开;而IS026则能将富士、红星、新世纪及美国8号4个品种相互区别开。初步证明利用ISSR标记技术能很好地将不同苹果品种鉴别出来。     

NaCl、蔗糖和KH_2PO_4对红叶桃离体叶片花色苷合成基因表达的影响

为探明外源化学物质对红叶桃叶片着色的影响及其机制,以‘筑波5号’离体叶片为试材,研究不同浓度NaCl、蔗糖及KH_2PO_4处理对叶片中花色苷生物合成途经相关基因表达水平的影响。结果显示:低浓度NaCl(100和200 mmol′L~(-1))短时间(4 h)处理能提高花色苷合成结构基因CHI、UFGT和转录因子基因MYB10、bHLH33的表达水平;0.3%蔗糖处理8 h对UFGT、MYB10和bHLH33的表达促进作用显著;0.2%KH_2PO_4处理8 h对CHI、UFGT、MYB10、bHLH33和WD40的表达也具有显著的促进作用,而且CHI的表达在一定范围内随蔗糖及KH_2PO_4浓度增大和处理时间延长,效果更明显。除了0.2%KH_2PO_4处理8 h提高了WD40的转录外,NaCl、蔗糖及KH_2PO_4对MYB15和WD40的表达均具有显著抑制作用。     

葡萄木质素相关基因PAL、4CL和CAD特征鉴定及其应答赤霉素在果实发育过程中的作用

[目的]本文旨在研究苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)、4-香豆酸-辅酶连接酶基因(4CL)和肉桂醇脱氧酶基因(CAD)在葡萄(Vitis vinifera L.)‘白罗莎’核木质素合成过程中的作用,进而探究其在应答赤霉素(GA)调控果实发育尤其在种子发育过程中的潜在作用,分析其在诱导果实无核过程中的作用。[方法]采用生物信息学分析、基因芯片和RT-qPCR等方法,对葡萄VvPAL、Vv4CL和VvCAD基因定位、结构和启动子作用元件分析,对其编码蛋白相似性、结构域以及互作蛋白进行分析,并鉴定其应答GA在果实不同组织不同时期的表达模式。[结果]葡萄VvPAL、Vv4CL和VvCAD与其他物种同源分析比对发现,其内含子与外显子数量及其分布相似。基因启动子分析表明,3个基因均含有胚乳发育相关组织特异性元件,且Vv4CL基因含有GA响应元件。3个基因所编码蛋白进化保守性较强,与其他物种比对后发现它们含有相同的蛋白功能结构域并且作用元件相似。亚细胞定位预测显示其主要集中在细胞质和细胞膜中表达,其互作蛋白主要是肉桂酸-4-羟化酶(C4H)、咖啡酸氧甲基转移酶(OMT)等木质素合成过程中的关键酶。葡萄芯片电子表达谱发现,VvPAL和Vv4CL基因在根、茎等木质化程度相对较高的组织中高表达,而VvCAD基因则只在种子中相对高表达。RT-qPCR结果显示,GA在种子某些特定时期极显著下调VvPAL、Vv4CL、VvCAD基因的表达。[结论]VvPAL、Vv4CL和VvCAD基因参与葡萄果实发育过程的调控,且GA可能通过下调这3个基因的表达从而抑制葡萄核发育。     

梅、杏、桃EST同源序列特征分析及EST-SNP发掘

通过生物信息学手段,下载GenBank数据库中已公布的梅、杏、桃3个物种EST序列各4 660、15 388、82 583条,利用CAP 3软件拼接后序列分别为4 456、5 595和24 243条。经比对发现,同源序列592条,同源序列的总长度为235 576 bp,平均长度和同源性分别为437.67 bp和97.50%;进行Blast比对后发现,所有同源序列中有340个具有相应的功能注释,183个为未知功能蛋白,其余69个为没有相应序列信息的新基因;在所有同源序列中共发现8 818个SNP,总频率为每SNP26.71 bp,并以转换和颠换为主。同时,对3个物种的同源序列进行两两比较发现,SNP数量明显少于这三者比较的结果。利用所有SNP对梅、杏、桃3个特种进行聚类分析,结果表明,梅、杏的亲缘关系较近,而两者与桃亲缘关系较远。     

葡萄SBP基因家族生物信息学分析

SBP（squamosa promoter binding protein,SBP）基因家族是植物所特有的一类重要转录因子,广泛参与植物生长、发育以及多种生理生化反应的信号传导。葡萄是继拟南芥、水稻和杨树之后完成全基因组测序的第四种开花植物,因此葡萄逐渐成为分子生物学研究的重点对象,进行葡萄基因组信息挖掘与分析对于葡萄功能基因组学的发展具有重要意义。本文利用生物信息学方法对葡萄家族45条SBP蛋白序列的系统发生和SBP基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级和三级结构进行预测和分析,同时还分析了葡萄与拟南芥的SBP基因家族之间的联系。结果显示这45条蛋白序列与拟南芥16个SBP基因蛋白序列一起分成了3个亚族,说明拟南芥与葡萄SBP基因间具有较高的保守性;进一步的基因组定位结果发现其分布在14条染色体上,较拟南芥在染色体上的分布更为分散。研究还发现不同亚家族间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异;而二级结构预测结果发现,41条氨基酸序列以随机卷曲为主要组成部分,这与拟南芥相似,且45条氨基酸序列三维结构十分相似。本文实验结果均为葡萄SBP基因家族的进一步功能分析提供了重要研究基础。