MdMYB1转录因子调控红星苹果果实着色的计算机模拟分析及表达验证

 从‘红星’苹果(Malus domestica‘Delicious’) 果实中克隆获得了MdMYB1基因, 通过生物信息学分析( in silico analysis) 和活体细胞融合蛋白荧光观察, 确定其编码蛋白定位于细胞核。同时, 克隆了MdDFR和MdUFGT基因的启动子, 模拟分析表明2个基因的启动子序列中含有MYB结合的顺式作用元件。为了探讨MdMYB1转录因子是否调控MdDFR和MdUFGT基因的表达, 对不同光照条件下果皮花青素含量和基因表达进行了检测, 结果表明光照能够诱导花青素积累, 并迅速启动3个基因表达, 且3个基因表现出高度相似的表达模式, 表明MdMYB1转录因子可能直接调控MdDFR和MdUFGT基因的表达。     

苹果细胞分裂素氧化酶基因MdCKX7.2的克隆及抗性鉴定

采用同源克隆和PCR技术从‘嘎拉’苹果(Malus×domestica Borkh.)中克隆细胞分裂素氧化酶基因MdCKX7.2(基因序列号:MDP0000279125)。该基因含有1 542 bp的完整开放阅读框,编码513个氨基酸。利用Plant CARE数据库对MdCKX7.2启动子顺式作用元件进行预测分析,发现MdCKX7.2启动子序列中存在光、干旱、脱落酸、水杨酸、茉莉酸甲酯等响应元件。基因表达分析发现,‘嘎拉’幼苗中MdCKX7.2的表达明显受干旱和ABA的诱导。通过农杆菌介导的遗传转化获得MdCKX7.2转基因拟南芥植株。抗性试验表明,异位表达MdCKX7.2基因明显提高了拟南芥对干旱胁迫的抗性。拟南芥种子萌发试验表明,在拟南芥中异位表达MdCKX7.2提高了植株对ABA的敏感性,种子萌发率和幼苗鲜质量明显下降,与种子萌发相关基因的表达量明显上调。以上试验结果表明,MdCKX7.2在植物非生物胁迫响应中发挥重要作用。     

南京毛刺线虫对山定子的直接致病性研究

北京南口农场山定子砧苹果树受线虫侵害严重。田间树势调查结果表明：病树长势衰退,产量降低,产品下降;补植的幼树表现出于植病症状。田间根系症状调查结果表明：病树根系生长异常,表现出典型的短粗根病症状,即受害幼根不呈延伸生长,而是在生长中不断分枝,以致最后形成须状丛簇根,每年只在新根旺长期长出一小段具有吸收功能的白色、毛笔尖状的新根。盆栽幼苗接种试验表明：南京毛刺线虫的侵梁严重影响了山定子幼苗的形态建成     

南京毛刺线虫对山定子的直接致病性研究

北京南口农场山定子砧苹果树受线虫侵害严重。田间树势调查结果表明:病树长势衰退,产量降低,品质下降;补植的幼树表现出再植病症状。田间根系症状调查结果表明:病树根系生长异常,表现出典型的短粗根病症状,即受害幼根不呈延伸生长,而是在生长中不断分枝,以致最后形成须状丛簇根,每年只在新根旺长期长出一小段具有吸收功能的白色、毛笔尖状的新根。盆栽幼苗接种试验表明:南京毛刺线虫的侵染严重影响了山定子幼苗的形态建成,且使根系表现出短粗根病症状,从而证明南京毛刺线虫(Trichodorus nanjingensis Liu＆Chen)是导致该场苹果树势衰退、再植病和短粗根病的主要病原。     

抗南京毛刺线虫苹果砧木的筛选

在８种苹果砧木上接种南京毛刺线虫,以病株率为评价指标,用聚类分析方法筛选出朱列涅特和黄海棠为抗性砧木,山定子和新疆海棠为感病砧木,平邑甜茶、新疆野苹果、莱芜难咽和八楞海棠为中感砧木;确定了相对长势指数、相对根系活力和根际病原线虫增量指数３个评价抗性的量化指标,并分别进行聚类分析,分类结果与筛选结果一致。     

苹果bZIP转录因子基因MdAREB2功能的初步研究

对‘嘎拉’苹果中的1个bZIP转录因子基因MdAREB2(序列号:MDP0000248567)进行功能初步研究。蛋白进化树分析表明,苹果MdAREB2与拟南芥AtAREB2具有很高的同源性。利用PlantCare数据库进行启动子顺式作用元件的预测分析,MdAREB2启动子序列中存在脱落酸响应元件ABRE。实时定量PCR检测表明,MdAREB2明显受ABA诱导。拟南芥种子萌发阶段经过0.5和2μmol·L~(-1)ABA处理后发现突变体abi5中过量表达MdAREB2能够恢复对ABA的敏感性。拟南芥幼苗生长阶段,经过20μmol·L~(-1) ABA处理后发现,突变体abi5中过量表达MdAREB2能够部分恢复对ABA的敏感性。     

苹果生长素响应因子MdARF5的克隆与功能鉴定

【目的】分离苹果生长素响应因子MdARF5（Auxin Response Factor 5）,分析其对生长素的响应,鉴定其在调节花青苷合成过程中的作用,揭示MdARF5的生物学功能,为进一步研究生长素对花青苷的调节提供理论依据。【方法】以‘嘎拉’苹果（Malus×domestica ‘Royal Gala’）为材料,利用同源克隆技术,克隆得到一个ARF（Auxin Response Factor）转录因子,并将其命名为MdARF5。利用MEGA5.0软件构建多物种间系统进化树。通过农杆菌介导的遗传转化获得转基因苹果愈伤组织。比较野生型和转基因苹果愈伤组织花青苷积累的差异。利用烟草叶片瞬时转化试验,分析MdARF5对MdMYB1的转录调控。【结果】克隆获得苹果生长素响应因子MdARF5（序列号：MDP0000143749）,该基因CDS为2 691 bp,编码含有896个氨基酸的蛋白。系统进化树分析表明,苹果MdARF5与梨PbARF5同源性最高。基因表达分析显示,该基因响应生长素处理,并且与花青苷合成相关基因表现出相反的表达模式。在苹果愈伤组织中超表达MdARF5,其花青苷积累较野生型显著降低,表明MdARF5在调控花青苷积累过程中发挥重要作用。对苹果MdMYB1启动子序列进行分析,发现其序列包含一个MdARF5的结合位点。烟草瞬时表达试验显示,MdARF5能够抑制MdMYB1的表达。【结论】推测苹果MdARF5可能通过直接抑制MdMYB1的表达负调节花青苷的积累。     

苹果锈果类病毒火焰海棠分离物全基因组克隆及序列分析

【目的】检测从山东青岛采集的有"花脸"症状的火焰海棠(Malus‘Flame’)果实是否带有苹果锈果类病毒(Apple scar skin viroid,ASSVd)。【方法】提取带有"花脸"症状的火焰海棠果皮总RNA,设计ASSVd特异性引物,利用RTPCR方法进行检测。设计基因特异性引物扩增ASSVd基因组全长,并进行克隆、测序,利用CLC RNA Workbench4预测其二级结构。用DANMAN软件比对来自中国不同地区、不同寄主的苹果锈果类病毒分离物基因序列。用MEGA-7软件分析山东火焰海棠ASSVd分离物与来自不同国家、不同寄主ASSVd分离物的遗传关系。【结果】从山东青岛采集的表现"花脸"症状的火焰海棠果皮中检测到ASSVd,推测火焰海棠果皮的"花脸"症状可能由ASSVd引起。利用基因特异性引物克隆4条ASSVd基因组全长序列,其长度为333～334 bp,在GenBank的登录号依次为MK102981-MK102984。ASSVd序列比对结果显示,来源于不同寄主的分离物存在差异。系统进化树显示ASSVd不存在明显的地区专化性,进一步对ASSVd二级结构分析发现不同寄主的ASSVd致病区(P)存在明显的差异。【结论】从山东青岛采集的带有"花脸"症状的火焰海棠果实带有ASSVd。本研究从火焰海棠检测到ASSVd,明确其为自然寄主之一,且火焰海棠果实的"花脸"症状形成可能与ASSVd侵染有关。     

激发子物质处理富士苹果果实后抗轮纹病病菌侵染的研究

富士苹果果实经硝普钠(SNP)、茉莉酸甲酯(MeJA)、水杨酸(SA)和氯化钙处理后再接种轮纹病菌,各个处理均能不同程度地防止轮纹病菌的侵染和扩展,其中MeJA和SNP处理效果最明显,烂果率和烂果面积分别比对照减少26.7%、26.7%和41.6%、36.2%。另外,还对各处理果实的PAL、SOD、POD和PPO活性变化进行了分析,结果表明,接种轮纹病菌的72h内,4个处理的PAL和PPO活性均表现出先升后降的趋势,而SOD和POD活性变化除SA处理一直保持平稳波动上升外,其余3个处理也表现为先升后降趋势;各处理的PAL和POD峰值出现的时间均早于SOD和PPO。PAL、POD和PPO活性峰值和平均值均以MeJA处理最高,SOD活性峰值和平均值SNP处理最高。     

过表达苹果多肽激素基因MdCEP1促进花青苷积累

以‘王林’苹果(Malus×domestica‘Orin’)愈伤组织为试材,初步探讨苹果多肽激素Md CEP1(C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDE1)在调控花青苷合成方面的作用。分析显示Md CEP1位于苹果第15号染色体,只有1个外显子。蛋白序列比对显示不同物种中CEP结构域非常保守。启动子分析表明,Md CEP1启动子序列包含多个顺式作用元件,包括与分生组织有关的CAT-box元件、赤霉素响应元件(P-box)、光响应元件(MNF1)和与类黄酮合成相关的MYB类蛋白结合位点(MBSI)。通过农杆菌介导的遗传转化获得Md CEP1转基因苹果愈伤组织,进一步分析发现过表达Md CEP1能够明显促进愈伤组织花青苷积累,并且促进花青苷合成相关基因的表达。Md CEP1在拟南芥中异位表达,同样能够促进拟南芥中花青苷的积累,并且促进拟南芥花青苷合成相关基因的表达。研究结果表明,Md CEP1能够正调控苹果花青苷的合成。