杏光合性状的遗传变异分析及主效基因挖掘

【目的】光合作用是果树产量和品质形成的关键生理过程,在果树遗传改良中具有重要意义,通过分析杏光合性状的遗传变异规律,为科学选配亲本及高光效杂交后代的筛选提供理论依据。【方法】以串枝红(高光合速率)为母本和骆驼黄(低光合速率)为父本进行杂交构建F1群体,采用Li-6400XT测定亲本及杂交后代的光合速率、气孔导度、胞间CO_(2)浓度与蒸腾速率。【结果】光合速率和气孔导度在F1群体中存在极端超亲单株。光合特性相关性状呈正态分布规律,具有典型的数量遗传特征。光合速率、蒸腾速率和胞间CO_(2)浓度主要受遗传效应影响。构建了包含1356个indel标记的杏高密度遗传图谱,标记平均间距为0.44 cM,利用该图谱共检测到7个与光合性状相关的QTLs,其中,光合速率、蒸腾速率和胞间CO_(2)浓度均定位在1号染色体的25.4~26.2cM附近,并结合富集分析结果发现PA01G03444可能是调控光合作用的1个主效基因。【结论】获得了7个与光合作用相关的QTLs,发现一个调控光合作用的主效基因PA01G03444,这为进一步探索杏树光合作用的分子机制提供了基因资源。

远缘杂交仁用杏新品种京仁5号的选育

京仁5号通过仁用杏品种龙王帽与扁桃品种意大利2号远缘杂交育成。果实卵圆形,果顶圆凸,在北京地区7月中下旬成熟;成熟时果皮底色黄色,阳面着片状红色,平均单果质量30.5 g;果核卵圆形,壳面较平滑,平均单核质量2.54 g,纵横侧径分别为3.28 cm、2.12 cm、1.23 cm;核仁饱满,离核,甜仁,平均单仁鲜质量1.05 g、干质量0.90 g,出仁率37.02%;杏仁脂肪含量(w,后同)435.63 g·kg^(-1),蛋白质含量269.84 g·kg^(-1),钙含量1.26 g·kg^(-1),铁含量24.08 mg·kg^(-1)。丰产稳产,适应性强,综合性状优良。

杏新品种京绯红的选育

京绯红(Prunus armeniaca L.)杏由晚熟品种串枝红和极早熟品种骆驼黄通过人工杂交育成。果实圆形,果顶凹,缝合线深度中等,两侧果肉较对称;平均单果质量74.5 g,最大单果质量92.6 g。果皮底色橙黄,着中等面积片状红色;果肉橙黄色,汁液、纤维含量中等,果实硬度中等偏硬,味酸甜,略有香气;半离核,苦仁。果肉可溶性固形物含量(w,后同)13.5%,果糖含量0.804%、葡萄糖含量1.50%、蔗糖含量6.14%、苹果酸含量0.795%、柠檬酸含量0.756%。在北京地区,4月上中旬盛花期,花期5~7 d。4月中下旬展叶,11月中下旬落叶,年生育期约210 d。成熟期介于双亲之间,北京地区6月下旬至7月上旬成熟,果实发育期约90 d,大约比串枝红提前1周、晚于骆驼黄3周,可持续采摘2周左右。果实较硬、耐贮运、供应期长。丰产稳产,适应性强,综合性状优良。适宜在北京地区及具有相似气候的地区种植。

远缘杂交仁用杏新品种京仁4号

京仁4号是从杏与扁桃远缘杂交后代中选出的仁用杏新品种,母本为仁用杏品种龙王帽,父本为从意大利引进的扁桃品种意大利4号。果实7月中旬成熟,卵圆形,有果顶尖;成熟时果皮黄色,向阳面具片状红色,着色面积中等;果核卵圆形,核壳粗糙,单核平均纵横侧径分别为3.77、2.58和1.49 cm,平均鲜质量4.15 g;核仁饱满,味甜,双仁多,单仁平均纵横侧径分别为2.47、1.61和0.84 cm,平均鲜质量为1.15 g、干质量为0.93 g,离核;出仁率29.98%;杏仁脂肪含量(w,后同)为435.96 g·kg^(-1),蛋白质含量为288.28 g·kg^(-1),钙含量为1.11 g·kg^(-1),铁含量为23.01 mg·kg^(-1)。丰产稳产,适应性强,综合性状优良。

基于叶片显微结构综合评价杏不同品种(系)的抗旱性

【目的】探究杏不同品种间叶片解剖结构特征的差异,并据此进行抗旱性指标的筛选和综合评价,为杏抗旱性资源的高效筛选和利用提供方法。【方法】以10个抗旱性不同的杏品种(系)为材料,采用石蜡切片以及扫描电镜技术观察比较其叶片的解剖结构,测定叶片厚度、上表皮细胞厚度、下表皮细胞厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅栏组织厚度/海绵组织厚度、叶片结构紧密度和疏松度以及叶片下表皮气孔密度共9项叶片结构指标。运用主成分分析法和隶属函数法综合评价10个杏品种(系)的抗旱能力。【结果】叶片解剖结构在品种间表现出不同程度的差异性,9个抗旱性指标在10个品种(系)间有较大差异,变异系数在10.73%~34.58%,灵敏度较高。通过主成分分析选取栅栏组织厚度、叶片厚度、栅栏组织厚度/海绵组织厚度、叶片结构紧密度和下表皮厚度这5个指标作为评价杏资源抗旱性的有效指标。对10个杏品种(系)的5项抗旱性特征指标的隶属函数值累加并求均值,该值越大代表抗旱能力越强。10个杏品种(系)的抗旱能力排序为:青密沙>G 4-25>皮乃孜>骆驼黄>串枝红>G 4-43>G 4-40>G 4-26>红金榛>大优佳。【结论】通过对叶片解剖结构数据的主成分分析和隶属函数值计算,评价并筛选到抗旱性相对较强的杏品种有青密沙、皮乃孜、骆驼黄、串枝红等,研究结果可为其他杏资源的抗旱性评价、筛选和科学利用提供参考。

基于主成分分析的仁用杏优系核仁外观品质性状评价

以‘龙王帽’与扁桃远缘杂交后代中选出的6个仁用杏优系为试材,测定各优系核仁的11个外观品质性状并进行分析评价,以期为仁用杏新品种选育提供参考依据。结果表明:11个性状变异系数为8.61%~35.96%,其中仁形指数变异系数最小,单仁质量变异系数最大;各性状之间密切相关,其中单核质量与核横径的相关系数最大,单仁质量与单核质量相关系数最大,出仁率与仁侧径、单仁质量、核形指数及仁形指数呈极显著相关,与核纵径、核横径、单核质量及仁纵径呈极显著负相关;应用主成分分析,将11个性状转化为3个综合指标,分别表征核、仁的大小、形态和产量,3个主成分累计贡献率为85.66%,再依主成分分析结果对6个优系的11个性状进行综合评分,各优系按分值高低排序依次为YX1>YX6>YX2>YX4>YX5>YX3。

杏仁中苦味物质的检测方法及苦味物质在杏仁发育过程中的分布研究

建立了一种同时测定苦杏仁的种皮、子叶(种仁)、早期的珠心和胚乳等组织中苦杏仁苷与野黑樱苷含量的高效液相色谱方法。采用甲醇作提取溶剂,超声提取青岛大红杏仁中苦杏仁苷和野黑樱苷,以1∶400(质量∶体积)的料液比、超声提取30 min为适宜的提取条件。采用Agilentporoshell 120 EC-C18色谱柱(2.7μm,4.6 mm×50 mm),流动相为20%甲醇和80%水,流速0.3 mL/min,检测波长210 nm,在柱温30℃的条件下,苦杏仁苷和野黑樱苷色谱峰分离良好;苦杏仁苷浓度为0.5~100μg/mL线性关系良好,R^(2)=0.9999,野黑樱苷浓度为0.5~100μg/mL线性关系良好,R^(2)=0.9997;苦杏仁苷平均加标回收率为98.87%~101.18%,野黑樱苷为97.90%~110.69%。用此方法对青密沙杏仁不同发育阶段不同组织中的苦杏仁苷和野黑樱苷含量进行了检测,结果发现,发育成熟的杏仁子叶组织中苦杏仁苷含量较高,为39.60 mg/g(R4-c),而发育早期的杏仁中没有检测到苦杏仁苷;与苦杏仁苷不同,除了R4-c,野黑樱苷在杏仁发育的4个时期的其他所有组织中均能检测到,并且早期的杏仁中含量较高,不同组织中的含量变化幅度较大,从0.40 mg/g(R3-c)至27.22 mg/g(R3-t)。首次揭示苦杏仁发育进程中苦杏仁苷与野黑樱苷含量的时空变化规律,为深入研究杏仁中苦味物质的合成积累机理提供了基础数据。

杏果实风味形成及调控机制研究进展

杏果实风味独特,是北方主要落叶果树中特色最为突出的树种之一。杏果实的风味是决定果实品质好坏的重要因素,其主要由果实中的糖、酸和挥发性芳香物质共同作用。目前,针对杏果实风味的研究主要集中在品种间果实糖酸物质和香气物质的组成类型和含量的差异性等方面。对影响杏果实品质形成的外界因素和调控其形成的关键基因的研究较为薄弱。就近年来与杏果实可溶性糖、有机酸和香气物质合成与代谢相关文献进行了综述,并对未来的研究进行了展望,以期为杏果实风味品质形成研究和杏新种质的创制提供参考。

杏仁中苦杏仁苷合成关键基因PaCYP79启动子互作蛋白的筛选

[目的]苦杏仁苷是形成杏仁苦味的主要物质,细胞色素P450基因CYP79是苦杏仁苷合成路径上的重要基因,研究调控CYP79基因表达的转录因子对进一步阐明杏仁中苦杏仁苷合成与调控机制具有重要意义。[方法]以‘串枝红’‘骆驼黄’杏仁不同发育时期的种皮和子叶为试验材料,构建杏仁cDNA文库。对杏中PaCYP79启动子上顺式作用元件进行预测,并利用重组的诱饵载体pAbAi-PaCYP79p对杏仁cDNA酵母文库进行筛选,结合酵母单杂交实验,鉴定PaCYP79启动子可能的上游调控因子。[结果]对PaCYP79启动子顺式作用元件分析表明,PaCYP79启动子序列中含有多个植物的组成型核心启动子顺式作用元件,还含有ABA、赤霉素、茉莉酸等多种植物激素和环境胁迫的响应元件,参与分生组织发育及种子特异调控等顺式作用元件。成功构建杏仁cDNA酵母文库,库容为1.2×107 CFU,平均插入片段大于1 000 bp,文库的重组率为100%。酵母文库筛选结果经测序和Blast同源性分析,获得10个互作蛋白,其中包括淀粉样蛋白聚集和蛋白毒性的正调控相关的蛋白(small EDRK-rich factor 2),与种子发育和随后的萌发调控相关的蛋白(seed biotin-containing protein SBP65),参与控制纤维素微原纤维定向沉积调控的类动力蛋白(kinesin-like protein KIN-4C),60S核糖体蛋白L19-2(PREDICTED:60S ribosomal protein L19-2),聚腺苷结合蛋白2亚型X1(polyadenylate-binding protein2 isoform X1),以及5个未知功能的蛋白。酵母单杂交进一步证实这10个蛋白能与PaCYP79基因启动子结合。[结论]本研究成功构建了高质量的杏仁c DNA酵母文库,并利用酵母单杂交技术在酵母文库中筛选并验证了10个与PaCYP79启动子互作的蛋白。这些互作蛋白的筛选为深入研究杏仁中苦杏仁苷的合成与调控奠定了基础。

仁用杏新品种京仁3号的选育

京仁3号为杏与扁桃远缘杂交后代,母本为仁用杏品种龙王帽(Prunus armeniaca L.),父本为扁桃品种意大利1号(Amygdalus communis L.)。平均单仁重1.1 g,果实卵圆形,果顶圆凸。成熟时果皮橙黄色,向阳面具红晕。果核卵圆形,壳面较平滑。核仁饱满、仁大、甜仁,离核。丰产,适应性强,是综合性状优良的仁用杏新品种。

桃果实细胞内糖酸分布对果实甜酸风味的影响

以成熟‘白凤’桃果实为实验材料,采用区室化分析方法计算细胞内液泡、细胞质和细胞间隙中各糖酸组分的含量,并用调查问卷的方式对成熟桃果实甜酸风味进行评价打分,研究果肉细胞内各糖酸组分含量及其分布对果实甜酸风味的影响。结果表明:(1)成熟桃果实中可溶性糖(蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨醇)在液泡、细胞质和细胞间隙的含量分别为27.3、11.6和9.0mg·g-1,有机酸(苹果酸、柠檬酸、奎宁酸和莽草酸)含量分别为2.09、0.94和0.35mg·g-1;蔗糖和苹果酸含量分别占果实可溶性糖和有机酸含量的80.6%和77.0%,是成熟桃果实中糖和酸的主要储存形式。(2)果实细胞内各糖酸组分通过细胞膜的渗透速率明显高于液泡膜。(3)块状处理桃果实液泡、细胞质与细胞间隙中的糖含量比、酸含量比及糖酸比分别为3.0∶1.3∶1.0、6.0∶2.7∶1.0、13.9∶12.4∶23.1,而匀浆处理果实的细胞结构被破坏,其不同细胞器中的比例分别为1.0∶1.0∶1.0、1.0∶1.0∶1.0、14.0∶14.0∶14.0;块状果实风味评价得分(2.99)明显高于匀浆处理果实(1.98)。研究认为,桃果实细胞中液泡、细胞质和细胞间隙之间糖酸含量以及糖酸比的差异可能是导致果实甜度风味变化的重要原因。

四个南疆杏树品种的光合生理特性

以南疆地区4个杏品种‘阿克乔儿胖’、‘克孜郎’、‘胡安娜’和‘大佳娜丽’为材料研究它们在当地生态环境下的光响应曲线、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)。采用LI-6400XT对杏树光合作用相关指标进行测定。结果表明,随着光强增加,各品种的净光合速率均相应升高,在相同的光照强度下,‘克孜郎’的净光合速率最高。各品种光补偿点的顺序由低到高为:‘大佳娜丽’<‘克孜郎’<‘阿克乔儿胖’<‘胡安娜’。‘阿克乔儿胖’的光饱和点为935μmol·m-2·s-1,明显低于其它品种。4个杏品种净光合日变化均呈双峰曲线变化,但‘胡安娜’光合午休现象不明显。不同品种的蒸腾日变化基本呈单峰变化规律,‘大佳娜丽’、‘克孜郎’、‘阿克乔儿胖’和‘胡安娜’的日均蒸腾速率分别为4.2、3.9、3.4、2.7μmol·m-2·s-1。‘胡安娜’的蒸腾速率较低,但水分利用效率较高,且全天变化比较平稳。以上各品种的光合生理数据将为指导南疆地区杏树栽培管理、良种选择和果粮间作提供理论基础。

亏缺灌溉及叶面喷锌对番茄产量品质及水分利用效率的影响

通过盆栽试验,研究了3个土壤水分水平（W1：田间持水量的60%-65%、W2：75%-80%、W3：90%-95%）、两个锌溶液水平（Z0：0%、Z1：0.2%）对番茄生长、果实产量及品质、耗水、水分利用效率的影响。结果表明,随土壤水分的增加,番茄株高、植株生物量显著提高,W3处理的生物量分别比W2、W1高出20.8%和35.9%,但果实产量表现为先升高后降低的趋势,即W2〉W3〉W1的变化规律,过高的土壤水分或土壤干旱使果实产量明显降低;叶面喷施锌溶液对生物量的影响不明显,但使W1、W2、W3下的果实产量分别提高9.4%、9.2%和3.1%,且使果实口味改善、品质提高;土壤水分的提高使植株的耗水量增加,却降低了水分利用效率,水分和喷施锌溶液对以生物量计的水分利用效率影响不显著,但对以果实产量计和营养成分计的水分利用效率均达到显著程度,W2Z1处理的水分利用效率最高分别为：WUE产量=61.62 kg/m^3、WUEVc=9.56 mg/m^3、WUE糖=4.7 g/m^3。

不同水分下桃果实细胞内糖酸分布特征分析

为研究不同水分对桃果实细胞内糖酸分布的影响,以成熟白凤桃果实为试验材料,研究了2个土壤水分水平（W1：田间持水量的60%-70%,W2：田间持水量的75%-85%）对果肉细胞内可溶性糖（蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨醇）和有机酸（苹果酸、柠檬酸、奎宁酸和莽草酸）在液泡、细胞质与细胞间隙中含量的影响。结果表明,W1处理桃果实液泡、细胞质和细胞间隙中可溶性糖分别为39.47,16.73,13.03 mg/g,有机酸分别为4.38,3.15,0.69 mg/g,而在W2处理中可溶性糖分别为35.63,16.11,13.33 mg/g,有机酸分别为4.00,3.27,0.65 mg/g,表明增加水分供应可降低液泡中可溶性糖与有机酸含量。各种糖、酸组分透过细胞膜的渗透速率均高于液泡膜,随着土壤水分含量升高果实中糖、酸通过细胞膜与液泡膜的渗透速率有所降低。

水分和锌对番茄叶水势、光合特性及蒸腾效率的影响

通过盆栽试验,研究了3个土壤水分水平W1、W2、W3和2个锌溶液水平Z0、Z1对番茄叶水势、光合特性及水分利用效率的影响。结果表明,随着土壤水分的增加,番茄叶水势升高,晴朗天气中午12:00时W3处理叶水势可达-1.52 MPa;W3处理叶面积、光合速率、蒸腾速率和气孔导度分别比W1与W2高出25.7%与10.0%、19.6%与4.2%、20.7%与9.3%、26.6%与15.8%;叶面喷施锌不同程度的提高了叶片光合速率、蒸腾速率和气孔导度,在W2适宜水分下,三者分别提高9.1%、2.9%和7.3%;土壤水分的提高使植株的蒸腾效率增加,在W1、W2条件下叶面喷锌显著提高了叶片蒸腾效率。

桃果实不同发育时期细胞内糖酸分布对甜酸风味的影响

为了解桃果实发育过程中细胞内糖酸的分布、变化规律对果实甜酸风味的影响,采用区室分析方法研究了‘白凤’桃(Prunus persica‘Hakuho’)果实不同发育时期细胞内糖酸组分、含量及其分布对甜酸风味的影响。结果表明,成熟果实中(花后100 d)可溶性糖(蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨醇)在液泡、细胞质和细胞间隙中的含量分别为27.3、11.6、9.0 mg/g,有机酸(苹果酸、柠檬酸、奎宁酸和莽草酸)含量为2.09、0.94、0.35 mg/g;未成熟果实中(花后60 d)可溶性糖在液泡、细胞质和细胞间隙中的含量分别为0.97、2.2、2.3 mg/g,有机酸含量为0.25、0.44、0.82 mg/g。‘白凤’桃果肉细胞内不同的糖酸分布对成熟果实的甜酸风味具有显著影响,而对未成熟果实影响较小。成熟果实中糖酸在液泡、细胞质和细胞间隙三者之间的分布差异可能是导致果实甜度变化的主要原因。

‘改良白凤’桃果实发育过程中糖分及代谢酶活性的变化

以水蜜桃品种‘改良白凤’为试材,测定了果实发育过程中可溶性固形物含量、总糖含量、各糖组分(蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨醇)含量及相关代谢酶(酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)及山梨醇氧化酶(SOX))的活性,并对糖分与相关酶活性进行了相关性分析。结果表明:葡萄糖与果糖在盛花后30 d含量最高,蔗糖在盛花后110 d含量最高,且为果实中糖的主要积累形式;SS合成方向酶(SS–SD)活性随果实发育不断增加,在果实成熟时活性达到最高,为19.0μmol/(h·g);SS分解方向酶(SS–CD)活性在果实发育初期活性最高,之后迅速下降,在末期活性有所增强;AI和NI在果实发育初期活性最强,之后一直维持在较低水平;在整个发育过程中,蔗糖与SS–SD呈显著正相关,与AI和NI呈显著负相关,与SPS不相关;葡萄糖、果糖与AI、NI、SOX呈显著正相关。综合分析结果:在‘改良白凤’水蜜桃发育过程中,SS–SD是调控蔗糖积累的关键酶,而SPS并不是调控蔗糖代谢的关键酶,AI、NI和SOX在葡萄糖和果糖积累过程中起重要的促进作用。

宽窄行种植对桃树光照分布与果实产量和品质的影响

以桃品种‘改良白凤’为试验材料,以常规种植(株行距为5 m×2 m,999株·公顷-1)为对照,分析宽窄行种植模式(WN,株距2 m,宽行4 m,窄行1 m,1 998株·公顷-1)对光照分布、单位面积产量、果实品质的影响。结果表明:常规种植开心形光照主要集中在上层,下层相对光照强度多低于20%;宽窄行种植V型,上层相对光照强度基本保持在80%以上,中下层相〗对光照强度基本保持在40%左右;2011、2012年和2013年宽窄行处理单位面积产量分别比常规处理高31.3%、41.0%和33.1%;宽窄行种植显著提高桃果实中蔗糖含量、降低苹果酸含量、提高果实糖酸比。因此,宽窄行种植不仅可以改善树体冠层内光照强度,还能改善果实产量与品质,是一种理想的栽培方式。

β-锗代α-氨基酸衍生物的合成、抗肿瘤活性及构效关系研究

目的设计合成具有不同取代基的锗代α-氨基酸衍生物,研究它们的抑瘤活性及构效关系。方法根据有机锗衍生物的抑瘤作用原理,设计合成了9个锗代α-氨基酸衍生物,测试了所合成的化合物对于小鼠H22肿瘤生长的抑制活性,利用C2的QSAR+和Catalyst进行构效关系研究和建立药效团模型。结果合成9个目标化合物,其结构利用1H-NMR、13C-NMR、红外光谱、元素分析等方法进行了确证,含有不同取代基的化合物[Ⅰ]均具有一定的抑瘤活性;无论是高剂量(150 mg.kg-1.d-1)还是低剂量(75 mg.kg-1.d-1),含硝基的[Ⅰ-2]和[Ⅰ-7]以及高剂量的溶肉瘤素衍生物[Ⅰ-6]与含羟基的衍生物[Ⅰ-3]和[Ⅰ-4]对小鼠H22肿瘤生长的抑制率(灌胃)均超过阳性对照5-FU(皮下注射,15 mg.kg-1.d-1)。将低剂量组的抑瘤活性实验结果利用C2的QSAR+和Catalyst进行处理,得合适的QSAR方程Activity%=-18.122 7-12.032×AlgP98-3.127 14×Hd-4.337 015×HOMO+0.011 247×Wiene和药效团模型。结论含有不同取代基的锗代α-氨基酸衍生物的抗肿瘤活性与苯环上取代基的性质有关,吸电子基团的存在通过影响分子的HOMO增强抗肿瘤活性。

2-氨基噻唑衍生物的设计、合成及对细胞凋亡的抑制活性

目的研究2氨-基噻唑衍生物对神经细胞凋亡的抑制作用和构效关系。方法以PFTα-为先导物,设计并合成出相应的2-氨基噻唑衍生物,利用MTT法和FCM法测定其对由过氧化氢诱导产生的PC12细胞凋亡的抑制作用,利用Cerius2的QSAR+模块,求出其QSAR方程。结果合成了11个新型含2氨-基噻唑母环的Sch iff碱化合物II,利用IR,MS,1H NMR,13C NMR等法对上述化合物进行表征。细胞实验结果表明,2氨-基噻唑衍生物对PC12细胞具有一定的保护作用并对由过氧化氢诱导的PC12细胞凋亡具有一定的抑制作用。优化QSAR方程为Activity=6.947 68-0.088 72דLUMO”-0.043 018דA logp98”-0.128 752דRad0 fG ration”+0.018 246דD ipole-m ag”,上述方程的相关统计参数如下,r2=0.970,F-test=49.149,r=0.985,Lse=0.001。结论2氨-基噻唑衍生物对由过氧化氢诱导的PC12细胞凋亡具有较为明显的抑制作用,部分化合物如I-6,I-9和II-6对于PC12细胞具有细胞保护和细胞凋亡抑制双重活性。QSAR方程提示降低化合物的旋转半径以及化合物最低空轨道的能量有利于提高化合物的活性。