不同成熟果色辣椒中PSY1基因的差异表达分析

为了研究PSY1基因在辣椒不同成熟果色形成过程中的作用机理,以Y15016、Y15016-2、SP01、SP02、Z1为材料,克隆PSY1基因并进行时空表达分析,结合部分生物信息学方法,对PSY蛋白功能性质及辣椒不同果色材料中PSY1基因的表达情况进行研究分析。结果表明:5个品种辣椒中均能克隆到PSY1全长基因,且序列无差异;基因结构分析表明,辣椒PSY1基因包含6个外显子、5个内含子,全长为2 844 bp,其CDS全长为1 260 bp,编码419个氨基酸。序列比对和进化树分析表明,辣椒PSY蛋白与同科的番茄、烟草同源PSY蛋白在亲缘关系上最为接近。qRT-PCR分析结果显示:PSY1基因在试验选用的5个品种辣椒根、茎、叶、花组织中均显示表达,在根组织中表达量最低,叶组织中的表达量最高;在橙色突变体Y15016-2的表达量总体高于其在野生型Y15016中的表达量,而在黄色突变体SP02中,其表达量明显低于野生型SP01;在果实不同发育阶段,PSY1基因除Ⅲ期表达有所降低外,其表达量随果实发育总体呈现上升趋势,且在不同果色材料的成熟期(Ⅳ—Ⅴ期)达到最大值。PSY1基因启动子分析结果显示,供试材料中其序列未见差异。结果表明,在不同果色辣椒的果色形成过程中,PSY1基因的差异表达可能起到了较为重要的作用。

不同施肥水平对玉树芫根营养品质的影响

为探究不同施肥水平对玉树芫根营养品质的影响,本研究以该作物为试验材料进行田间试验,以不施肥为对照(CK),研究氮、磷、钾肥施肥量及复合肥配比对玉树芫根营养品质的影响。采用隶属函数、相关性分析对玉树芫根的可溶性糖、亚硝酸盐、可溶性蛋白质、维生素C和多糖含量进行评价。结果表明:每667 m^(2)追施8 kg硫酸钾对提升可溶性糖含量效果最好,追施15 kg复合肥对提升多糖含量的效果最好,追施6 kg硫酸钾对提升可溶性蛋白质含量效果最好,追施4 kg硫酸钾对提高维生素C含量的效果最好,追施20 kg磷酸二铵对降低亚硝酸盐含量的效果最显著。在K6、K4、P15、N10和K8处理下,玉树芫根的营养品质均有提高。本研究可为后续玉树芫根高产、高品质种植提供数据参考。

50份番茄品种在青海高原地区的适应性综合评价

为筛选出适宜当地种植的高产优质番茄品种和育种材料,对引进的50份番茄品种的农艺性状进行变异分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析。结果表明,50份材料的23个农艺性状的变异系数值在0%~103%之间,变异较为丰富;不同性状之间存在不同程度的相关性,其中单果质量与熟性、叶片长、叶片宽、首节花序、果实横径、果实纵径、单株产量呈极显著正相关,可溶性固形物含量与熟性、首节花序、单果质量、果实横径、果实纵径、单株产量呈极显著负相关;主成分分析将23个农艺性状简化为6个主成分,分别反映了果实发育特性、成熟前果色和授粉受精特性、果实品质特性、果形特性、花序类型特性、果实色泽品质特性,利用主成分分值进行综合评价,筛选出10个优良番茄品种,并通过二维分布图分析了10个优良番茄品种的性状特异性;聚类分析将50份材料分为6个组群,其中第Ⅰ组群的番茄品种在产量和品质方面均表现优良,且综合评价筛选出的10个优良品种中有9个品种属于第Ⅰ组群,说明综合评价与客观事实基本吻合。

不同果色辣椒CCS基因克隆及表达分析

果实颜色是辣椒重要的商品性状之一。研究以观赏椒GS6、Z1,甜椒SP01及黄色突变体SP02为材料,探究辣椒红素/玉红素合酶基因(CCS)在不同成熟果色辣椒中的序列差异和表达特性,初步解析辣椒不同成熟果色形成分子机理。研究结果显示,成熟色为红色的GS6、Z1和SP01中均能克隆到CCS全长基因,且序列无差异,其全长1497 bp,编码498个氨基酸,只包含1个开放阅读框序列,没有内含子序列;而黄色突变体SP02中未能克隆出CCS基因;聚类和系统进化分析发现辣椒CCS基因与茄科作物的番茄、中华辣椒和灯笼辣椒等植物的亲缘关系较近;qRT-PCR分析结果显示:在GS6中,CCS基因在花中的表达量最高;在Z1和SP01中,CCS基因在果实中的表达量显著高于其他组织,在根中表达量最低;而在SP01的茎和叶以及SP02的所有组织中,CCS基因均未表达。在果实不同发育时期,CCS基因在SP01花后30 d(Ⅲ期)、GS6和Z1花后40 d(Ⅳ期)表达量显著上升。研究结果表明,甜椒黄色突变体SP02果实颜色的形成可能和CCS基因的缺失或变异密切相关,而在成熟色为红色的辣椒中CCS基因的表达可能在果实颜色形成过程中发挥重要作用。

低温胁迫对辣椒果实形态和抗氧化酶系统的影响

本文以华美105和乐都长辣椒为试验材料,通过低温处理,检测了表型生物量、维生素、可溶性糖和抗氧化酶等指标。结果表明:华美105不像乐都长辣椒,当季未发生明显的落花落果现象;两个品种的株高、功能叶片数、鲜重、干重均低于对照;华美105叶绿素、可溶性糖、SOD、CAT和APX含量降幅相对较小,整体上乐都长辣椒对低温响应更敏感。

醋栗番茄LA2093渐渗系群体苗期耐盐性评价

以栽培番茄(Solanum lycopersicum) Jina为母本,醋栗番茄(Solanum pimpinellifolium) LA2093为父本,构建渐渗系(introgression line,IL) BC3F3代群体。以该群体的19个渐渗系株系及亲本为试验材料,调查盐胁迫(200mmol/L Na Cl)处理下番茄苗期基于7个指标(株高、茎粗、整株鲜质量、整株干质量、叶绿素相对含量、丙二醛含量和过氧化氢含量)的耐盐性系数。通过对各指标对应的耐盐性系数进行相关性分析、主成分分析和隶属函数分析,综合评价各番茄材料的耐盐性。对各番茄材料的耐盐性综合评价值(D)进行聚类分析,筛选出3个耐盐株系(IL-6、IL-9和IL-12);通过逐步回归分析建立番茄苗期耐盐性预测方程:D=1.155α2+0.576α3+0.525α6-1+0.341α7-1-1.582,并筛选出茎粗、整株鲜质量、丙二醛含量和过氧化氢含量作为番茄苗期耐盐性评价指标。通过测定番茄幼苗的茎粗、整株鲜质量、丙二醛含量和过氧化氢含量,进而分析相应的耐盐系数,可以对番茄耐盐性进行预测。

醋栗番茄LA2093渐渗系的构建及花序相关性状QTL分析

为了创制一批携带优良农艺性状的番茄种质资源新材料,以栽培番茄品种'Jina'(Solanum lycopersicum)为受体亲本,以野生醋栗番茄LA2093(S.pimpinellifolium)为供体亲本,利用杂交、3次回交和InDel、SSR分子标记辅助选择方法构建了一套以栽培番茄'Jina'为遗传背景、含LA2093的基因的渐渗系。从BC1群体构建的遗传图谱中选择均匀分布于12条染色体的96对InDel、SSR分子标记追踪野生番茄的渗入片段,在BC3代共留选渐渗系材料51份,其中单片段材料14份、双片段材料27份、三片段材料10份;共得到渗入片段98个,平均单个渗入片段长度为35.69cM;51份渐渗系平均渗入供体基因片段占受体基因组的比例为5.6%,完全覆盖12条染色体。利用BC3F1群体检测到与首花序节位、花序间隔节位、单花序花数3个农艺性状相关的6个QTL位点,单个位点的贡献率为4.33%~47.93%。

番茄SlGRAS4基因特征分析和耐热功能鉴定

GRAS转录因子是调控植物生长发育和非生物胁迫响应的重要转录因子之一,而目前还没有GRAS调控高温胁迫的研究。为了深入研究番茄SlGRAS4生物功能,以耐热番茄LA2093为试验材料,分析番茄SlGRAS4基因结构、启动子序列及进化关系,利用qRT-PCR检测SlGRAS4在不同胁迫和不同激素处理下的表达水平,利用VIGS验证SlGRAS4基因耐热功能。结果表明:(1)生物信息学分析显示,SlGRAS4蛋白长度为666 aa,分子量为75737.72 Da,理论等电点为6.31,含有GRAS转录因子家族典型的结构域,主要集中在C末端的277~657 aa之间;在SlGRAS4启动子区域发现脱落酸(ABA)和水杨酸(SA)响应元件;SlGRAS4与烟草NtGRAS1蛋白亲缘关系最近,推测SlGRAS4可能与其同源基因具有相似的生物功能。(2)在高温、低温、盐和干旱胁迫处理12 h时番茄SlGRAS4基因表达量升至最高,分别增加到对照的8.86、4.86、55.38和7.63倍;在ABA和SA激素处理8 h时SlGRAS4基因的表达量达到峰值,分别达到对照的120.72和3.55倍,说明SlGRAS4可能参与了多种非生物胁迫响应和激素信号传导。(3)沉默SlGRAS4基因番茄植株(VSlGRAS4)在高温胁迫下较对照植株(Ve)更容易萎蔫,且Fv/Fm与SOD、POD活性显著降低,REL和H_(2)O_(2)含量显著升高,说明在高温胁迫下沉默SlGRAS4使番茄植株细胞膜氧化损伤加重,光合能力降低,活性氧(ROS)清除酶活性减弱。(4)qRT-PCR分析显示,VSlGRAS4植株中高温信号应答关键基因HsfA1b、ROS信号应答基因ZAT10和ZAT12以及ROS清除酶编码基因CuZnSOD、FeSOD、APX1、APX2、CAT的表达水平均显著低于Ve植株,表明SlGRAS4转录因子可以通过调控高温和ROS信号转导来影响番茄的耐热性。研究认为,高温、低温、干旱、盐、ABA和SA均可显著诱导番茄SlGRAS4基因的表达,沉默SlGRAS4基因番茄植株的耐热性显著降低,证明番茄SlGRAS4基因具有耐热功能,为进一步解析SlGRAS4参与番茄耐热调控的分子机制奠定基础。

UV-B辐射对不同品种(品系)辣椒幼苗光合特性及UVR8表达的影响

为了解紫外线B(UV-B)辐射对辣椒(Capsicum annuum L.)光合特性及UV-B应答基因UVR8表达量的影响,以青海省主栽的9个辣椒品种(品系)为试验材料,紫外线处理剂量为28.56 kJ/(m^(2)·d),设空白对照(无照射),测定幼苗叶片光合特性、形态指标等14个指标,同时利用实时荧光定量PCR技术检测UVR8基因在各试验材料中的相对表达量。结果表明,与对照相比,处理组辣椒的叶绿素、类胡萝卜素含量总体降低,光合指标总体下降,从而抑制叶片光合作用,总体上UV-B处理对华美105大多数光合指标的影响较大,对乐都长辣椒的影响较小。荧光定量PCR检测结果显示,UV-B处理后,UVR8在华美105中的相对表达量上升幅度最大且与对照间的差异达显著水平。综合分析可知,华美105的大多数指标显著受到抑制,光能利用率降低,因此华美105为UV-B敏感型品种,且UVR8在该品种中的表达水平较高,说明UVR8能够在不耐紫外辐射辣椒品种(品系)中积极响应UV-B胁迫。

转As6G-FFT基因烟草的阳性鉴定及基因拷贝数测定

【目的】为验证转As6G-FFT烟草的基因功能,筛选稳定遗传的阳性株系材料,以建立基于SYBR Green的实时荧光定量PCR的转基因拷贝数检测方法。【方法】利用PCR检测、实时荧光定量PCR(Real-time quantitative PCR,qRT-PCR)技术及生理指标分析鉴定转As6G-FFT基因阳性烟草植株,并利用基于SYBR Green的实时荧光定量PCR鉴定阳性转基因烟草中As6G-FFT基因的拷贝数。【结果】(1)基于PCR检测,14个转基因烟草叶片均能扩增出目的片段,表明14个株系中均已成功转入目的基因As6G-FFT;(2)14个转基因株系中As6G-FFT基因表达量呈极显著(P<0.01)或极其显著上升(P<0.001),其中6个株系的表达量呈极其显著升高(P<0.001);且其表达量与野生型相比最高提高215.13倍;(3)基于生理指标,测定转As6G-FFT基因烟草的果聚糖含量,发现14个转基因株系中果聚糖含量呈极显著(P<0.01)或极其显著上升(P<0.001),其中13个株系的果聚糖含量极其显著升高(P<0.001);且其果聚糖含量与野生型相比最高提高10.47倍;(4)基于SYBR Green实时荧光定量PCR构建As6G-FFT和Nt ACT基因的标准曲线,分别为y=-0.2907x+3.0145和y=-0.2813x+8.0141,R^(2)均为1;在检测的14个转基因株系中As6G-FFT基因拷贝数为1~3,其中1、2和3拷贝的单株数分别占总数的35.7%、50.0%和14.3%。【结论】本研究从DNA、RNA和生理水平综合进行阳性转基因烟草的鉴定,鉴定结果更为准确。此外,还建立了基于SYBR Green实时荧光定量PCR的转基因烟草中外源As6G-FFT基因拷贝数检测方法,可用于快速、高效地估算转基因烟草中外源基因拷贝数,为后续获得稳定遗传材料提供筛选依据。

番茄20S蛋白酶体基因家族鉴定及生物信息学分析

20S蛋白酶体能够通过自身或泛素—蛋白酶体系统特异性降解细胞质和细胞核中的蛋白质,维持细胞蛋白质稳态。本研究中鉴定出21个番茄(Solanum lycopersicum L.)20S蛋白酶体基因家族成员,并对其进行生物信息分析。结果表明,番茄20S蛋白酶体大多数基因含有相似的启动子和内含子,其中,编码α亚基的基因保守性较好,而编码β亚基的基因保守性较差;亚细胞定位发现,绝大多数基因在细胞质中发挥功能;染色体定位和基因复制分析发现,21个20S蛋白酶体基因不均匀地分布在12条染色体上,存在2对片段复制基因对;进化分析表明,编码α亚基和编码β亚基的基因被划分在不同的类群或亚群;多物种共线性分析发现,番茄与辣椒(Capsicum annuum L.)和马铃薯(Solanum tuberosum L.)之间的同源基因对较多,而与拟南芥[Arabidopsis thaliana(L.)Heynh.]、水稻(Oryza sativa L.)和玉米(Zea mays L.)同源的基因对较少。SlPRA1-01、SlPRA10-04、SlPRA11-05和SlPRA16-09这4个基因在3个物种中均形成基因对;启动子和组织特异性表达分析结果显示,20S蛋白酶体基因家族在番茄逆境胁迫和生长发育中发挥着重要作用。

番茄品种耐低温结实性鉴定评价

为筛选耐低温结实性番茄种质资源,确定耐低温结实性评价指标和方法,以30份国内外优异番茄品种为材料,分别调查分析夏秋茬和冬春茬番茄开花结果期9个重要性状。通过多元统计分析,建立了番茄耐低温结实性预测最优回归方程,并筛选出耐低温结实性评价指标。相关性分析结果表明不同性状之间存在不同程度的相关性。主成分分析共提取出4个主成分,其累积贡献率为82.739%。30份番茄品种耐低温结实性综合评价值(D值)范围为0.207~0.850,其中QT-102的D值最高,QT-39的D值最低。聚类分析将30份番茄品种分为强耐冷型、耐冷型和冷敏感型3个类群。逐步回归分析建立了番茄耐低温结实性预测最优方程:D=0.026α_(1)-0.095α_(2)+0.049α_(3)+0.101α_(5)+0.246α_(6)+0.167α_(8)+0.147α_(9)+0.042,筛选到的耐低温结实性指标为:单果质量、心室数、果形指数、单花序花数、单花序果数、畸形果综合指数、畸形果平均级数。经验证方程的D值与回归值呈极显著正相关,且7个指标系数与D值均有不同程度的线性相关关系。研究结果为番茄耐低温结实性品种的选育提供理论依据。

番茄不规则裂果性状的QTL定位及候选基因分析

为挖掘调控番茄不规则裂果性状的关键基因,利用番茄易发生不规则裂果的种质‘S189’和耐裂果的种质‘R91’杂交获得F 1代,之后F_(1)自交构建F_(2)群体。以F_(2)群体中挑选出的20株易裂果单株和20株耐裂果单株的DNA分别等量混合,构成易裂池和耐裂池,进行QTL-seq分析。共检测到2个调控番茄不规则裂果性状的QTL,分别位于2号染色体的38.75~42.14 Mb区域和5号染色体的49.07~49.48 Mb区域,暂命名为qCR2和qCR5。在qCR5的区域内仅检测到2个基因,利用2个亲本的红熟期果皮进行基因表达量分析,发现其差异均不显著。qCR2的区域较大,为快速有效地挖掘候选基因,利用43个多态性标记构建2号染色体标记连锁图,并结合F 2群体裂果率进行遗传连锁分析,在多态性标记sli2734和Bin3371之间检测到1个主效QTL,其LOD值为3.05,贡献率为7.05%,且其对应的物理位置与qCR2的区域相重合。联合QTL-seq分析和遗传连锁分析将候选区域缩小至39.55~39.94 Mb,记为qCR2.1。在qCR2.1的区域内共有53个基因,利用亲本红熟期果皮进行基因表达量分析,获得3个表达量差异显著的基因Solyc02g072400、Solyc02g072470和Solyc02g076780。其中Solyc02g076780表达量差异极显著,其与乙烯调控相关,推测其为控制番茄不规则裂果性状的关键候选基因。