外源褪黑素处理对采后火龙果贮藏品质和活性氧清除能力的影响

为研究外源褪黑素(melatonin,MT)处理对采后火龙果的保鲜效果,以不同浓度(0.05、0.10和0.50 mmol/L)MT处理采后火龙果果实,并测定其贮藏品质和活性氧清除能力。结果表明:外源MT处理的保鲜效果与其浓度有关,相较于0.05 mmol/L和0.50 mmol/L,0.10 mmol/L MT处理能显著地抑制果实鳞片黄化,降低失重率,延缓总可溶性固形物和可滴定酸含量的下降,降低腐烂率。0.10 mmol/L MT处理还显著地提高了过氧化氢酶、过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶活性及总抗氧化能力,增强对DPPH·和超氧阴离子自由基的清除能力。以上结果表明MT处理通过提高抗氧化酶活性及时清除衰老过程中产生的活性氧,缓解活性氧对采后火龙果造成的氧化损伤。

不同施肥处理对土壤质量及芥菜产量与品质的影响

【目的】紫妃芥菜(Purple leaf mustard)是以中国国家地理标志产品绿叶水东芥(Green leaf Shuidong mustard)杂交选育的高花青素芥菜新品种,其施肥技术有待研究。有机肥替代部分化肥被认为是土壤改良、作物增产提质较为有效的施肥措施,研究不同施肥处理对土壤性质及芥菜产量和品质的影响,对指导芥菜科学生产具有重要意义。【方法】以灵芝菌渣堆肥为供试有机肥,以绿叶水东芥、紫妃芥菜为供试作物进行盆栽试验,以单施化肥(常规仅施复合肥)为对照(CK),设置化肥减量3/4条件下,配施低(T1,7.90 g)、中(T2,15.80 g)、高(T3,31.60 g)量菌渣堆肥3个处理,测定芥菜采收后土壤pH值、物理性黏粒(PC,<0.01 mm)、有机质(OM)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)含量,以及芥菜株高(PH)、鲜质量(FW)、根长(RL)、叶绿素(Chl)、花青素(Ant)、可溶性糖(SS)和维生素C(Vc)含量等13个指标,并分析不同处理土壤性质及芥菜产量和品质的差异。【结果】随着菌渣堆肥用量的增加,两种芥菜除土壤pH值和PC含量外,其他11个指标均呈增加趋势,3个处理土壤OM含量及芥菜RL、SS和Vc含量均高于CK,AN含量低于CK;T3处理土壤AP、AK含量及芥菜FW、Chl、Ant含量高于CK,其PH与CK无明显差异、但均高于T2和T1处理。与CK相比,T3处理下绿叶水东芥和紫妃芥菜土壤OM、AP和AK含量分别提高13.24%、14.28%,6.74%、6.06%,6.43%、6.04%,AN含量降低0.81%、1.45%;两种芥菜FW、RL、Chl、SS和Vc含量分别提高0.33%、6.64%,34.65%、43.29%,11.03%、6.53%,53.36%、44.45%,16.66%、15.44%。同一处理下,紫妃芥菜的PH、RL、FW、Chl、Ant、SS、和Vc含量均显著高于绿叶水东芥。【结论】菌渣堆肥替代部分化肥有助于土壤改良、芥菜增产提质,以T3处理表现最佳。同等肥力下,紫妃芥菜的长势、色素含量和品质均优于绿叶水东芥。

芥菜BjGSTF12基因克隆及表达分析

为了探究谷胱甘肽转移酶编码基因(GST)在芥菜花青素积累中的作用,该文以紫薹-绿薹芥菜近等位基因系为材料,克隆到1个花青素积累相关的GST基因,命名为BjGSTF12。该文对BjGSTF12编码蛋白及其启动子进行生物信息学分析,并分析其在绿薹、紫薹芥菜中的表达水平及其与花青素含量的关系。结果表明:(1)BjGSTF12的基因组和cDNA全长分别为808、651 bp,编码216个氨基酸,具有GST_N端和GST_C端保守结构域。然而,绿薹、紫薹芥菜BjGSTF12序列无区别。(2)BjGSTF12与拟南芥AtGSTF12亲缘关系最近,同属于φ亚家族。(3)2个芥菜品系BjGSTF12启动子序列存在4处碱基突变/插入,但二者顺式作用元件种类与数目相同,均含9个MYB结合位点、1个赤霉素响应元件、3个非生物胁迫响应元件。(4)紫薹芥菜花青素含量显著高于绿薹芥菜,BjGSTF12表达水平与花青素含量表现出类似变化规律。(5)互作蛋白网络分析表明,BjGSTF12与花青素合成关键酶、糖基化修饰、转运蛋白等蛋白存在互作。综上认为,BjGSTF12在芥菜薹茎花青素积累中可能发挥重要作用,BjGSTF12可能通过互作蛋白调控芥菜花青素合成、修饰、转运从而影响花青素积累。该文对深入研究GST在芥菜薹茎花青素积累的功能及作用机制奠定了一定理论基础。

JAZ家族基因在采后黄瓜低温贮藏条件下的表达分析

冷害是限制采后黄瓜低温贮运的主要问题,茉莉酸(jasmonic acid, JA)在植物抗冷性调控中具有重要作用,JAZ(JA ZIM-domain)蛋白是JA信号的转录阻遏物,抑制JA合成和信号传递。为探究JAZ家族基因在采后黄瓜低温贮藏期间的作用,从黄瓜基因组中筛选鉴定了JAZ家族基因,并分析了该家族基因的序列特征、理化性质和时空表达模式。结果显示,黄瓜基因组中共鉴定到了17个JAZ基因,可分为8个亚家族,蛋白序列中均含有Tify或CCT保守结构域。绝大多数的JAZ基因响应贮藏低温(5℃和10℃)处理,说明JAZ家族蛋白参与采后黄瓜耐冷性调控,但不同JAZ基因对低温处理的响应强度有差异。黄瓜JAZ家族基因的启动子含有丰富的逆境响应元件,但具体的元件类型存在差异。14个JAZ基因的表达量在5℃贮藏期间逐渐下降,但JAZ11表达随贮藏时间显著增加。外源脱落酸(abscisic acid, ABA)、茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, MeJA)和褪黑素(melatonin, MT)处理,以及采后黄瓜中沉默HHO2和GRP3表达显著影响冷藏黄瓜JAZ家族基因的表达,再次证明黄瓜JAZ家族基因参与采后黄瓜耐冷性的调控。ABA、MeJA和MT处理显著下调JAZ11表达,沉默HHO2和GRP3显著上调JAZ11表达,证明JAZ11负调控JA信号和采后黄瓜耐冷性。该研究明确了黄瓜JAZ家族基因的理化性质和在低温下的表达模式,表明JAZ11可能是JAZ家族蛋白中负调控采后黄瓜耐冷性的主效因子。

园艺植物WRKY基因功能研究进展

WRKY转录因子是植物中特有的一类反式作用因子。WRKY基因家族成员众多,是植物中最大的转录因子家族之一。目前,已在多种园艺植物中对该家族进行了全基因组鉴定。大量研究表明,WRKY转录因子参与了植物中多种生物学过程,如营养剥夺、胚胎发生、种子发育、毛状体发育、叶片衰老及其他发育和激素调节的过程,是许多调控信号网络的重要组成部分。WRKY转录因子还可参与植物适应各种逆境的转录调控,已被证明其在生物应激反应中发挥重要作用并参与植物的防御机制,其在植物防御病菌、病毒和虫害调控过程中的重要作用正被逐步揭示。此外,WRKY转录因子在植物响应环境中非生物胁迫方面的作用也被不断解析,其可参与调控植物对干旱、温度、盐及渗透的响应,并在此过程中发挥正向或负向调节作用。本文基于近年来的相关研究成果,重点综述了WRKY转录因子在园艺植物生长发育、胁迫响应和代谢合成方面所发挥的作用和调控机理,进一步明确园艺植物WRKY转录因子的重要生物学功能,阐明WRKY转录因子介导的转录调控网络,为园艺植物优良性状相关的遗传资源挖掘和分子育种提供理论支撑。

脂氧合酶基因LOX6克隆及其表达与鲜切芋头褐变的相关性

细胞膜脂质过氧化是引起鲜切果蔬褐变的重要原因,脂氧合酶(LOX)在膜脂过氧化反应中具有重要作用。为探究脂氧合酶基因LOX6表达与鲜切芋头褐变的相关性,本研究以芋头球茎cDNA为模板,克隆了LOX6基因的cDNA全长序列,并分析了其在鲜切芋头褐变过程中的表达模式。结果表明,芋头LOX6编码序列全长2 751 bp,编码916个氨基酸残基。不同植物LOX6氨基酸序列之间的相似性不是很高,芋头LOX6与同属天南星科的马蹄莲ZaLOX6的亲缘关系最近。随着鲜切芋头褐变加重,LOX6表达量逐渐增加,LOX6表达水平与褐变指标△E呈显著正相关(R2=0.72);外源香草酸处理显著抑制鲜切芋头褐变,且显著下调LOX6基因的表达。表明LOX6表达与鲜切芋头褐变具有明显相关性,抑制其表达可抑制鲜切芋头褐变。LOX6基因启动子中含有丰富的逆境响应相关元件,表明鲜切处理诱导LOX6表达可能是促进鲜切芋头褐变的重要原因。本研究结果可为不易褐变的芋头品种培育提供重要的基因资源,并为优化鲜切芋头褐变防控技术提供帮助。

AOS1基因克隆及其在鲜切芋头褐变中的表达模式分析

【目的】鲜切芋头即使在低温条件下贮藏,贮藏期间仍会出现变黄变褐的现象,严重影响鲜切芋头的商品性。从鲜切芋头中克隆丙二烯氧化物合成酶(Allene oxide synthase,AOS)基因AOS1,并分析其表达与鲜切芋头褐变的关系,鉴定鲜切芋头褐变过程中的重要功能基因,为鲜切芋头褐变机制研究提供参考。【方法】以鲜切芋头cDNA为模板,采用RT-PCR法克隆AOS1基因编码序列(Coding sequence,CDS);采用荧光定量PCR法分析鲜切芋头褐变过程中AOS1表达情况,利用转录组测序数据分析外源褐变抑制剂处理对AOS1表达的影响,并分析AOS1启动子序列。【结果】20℃条件下,鲜切芋头贮藏24 h切面出现明显的变黄变褐症状,而4℃下贮藏12 d才出现明显的褐变症状,表明贮藏温度是影响鲜切芋头褐变进程的重要因素,低温贮藏可有效抑制鲜切芋头褐变。芋头AOS1基因的CDS全长为1560 bp,编码519个氨基酸残基;AOS1基因编码蛋白质的分子量为57.63 kD,等电点为8.68,定位在叶绿体。植物AOS1蛋白序列相似性较低,芋头AOS1与番茄AOS1、拟南芥AOS1蛋白的亲缘较远,但天南星科植物AOS1蛋白的序列同源性较高。芋头AOS1启动子中含有许多植物激素和逆境响应元件,AOS1表达在鲜切处理后显著上调,表明切分处理诱导了AOS1的表达。随着鲜切芋头褐变进展,AOS1表达量逐渐增加,外源乙醇酸和香草酸处理AOS1表达显著下调,表明AOS1表达与鲜切芋头褐变有关。【结论】鲜切芋头褐变与AOS1表达具有明显正相关性,切分去皮等处理可能通过诱导AOS1表达促进鲜切芋头褐变。

采后黄瓜响应低温胁迫的转录组学分析

采后黄瓜对低温敏感,在低温贮藏期间很容易发生冷害,会造成较大的采后损失。本研究采用转录组测序结合生物信息学分析的方法,分析了采后黄瓜在短时冷害温度处理后的转录组变化。结果显示,采后黄瓜在5℃贮藏期间,冷害指数和相对电导率逐渐增加,叶绿素荧光逐渐降低,表明采后黄瓜在5℃贮藏期间产生了明显的冷害。与处理前相比(0 h),处理12 h导致1500个基因差异表达,其中706个基因表达上调,794个基因表达下调。与0 h相比,处理72 h导致7799个基因差异表达,其中3995个基因表达上调,3804个基因表达下调。KEGG富集结果显示,低温处理导致的差异表达基因显著富集在植物激素信号转导、苯丙氨酸代谢、植物与病原菌互作和苯丙烷素合成途径中。GO富集分析的结果显示,在生物过程分类下,差异表达基因主要参与以DNA为模板的转录调控、蛋白磷酸化和跨膜转运等过程;在细胞组份分类下,差异表达基因主要富集在细胞膜组份和细胞核;在分子功能分类下,差异表达基因主要与ATP结合、蛋白苏氨酸/丝氨酸激酶活性、DNA结合和转录因子活性等功能有关。在低温处理12 h时,与激素信号有关的基因显著表达。但在低温处理72 h时,与植物-病原菌互作以及苯丙烷素合成有关的基因被显著诱导,表明植物激素参与了早期的低温信号传递,诱导病程相关基因表达以及苯丙烷素合成可能是采后黄瓜提高耐冷性,应对低温胁迫的重要机制。本研究结果为采后黄瓜适应低温胁迫,并对低温胁迫作出抗性的分子机理提供了新见解,也为耐冷黄瓜新品种培育提供了重要基因资源。

菜心BcCIPK23基因克隆及表达特性分析

【目的】CIPK23基因在植物生长发育和矿质营养吸收中具有重要作用,但在菜心中关于BcCIPK23基因及其功能的研究尚无报道,该研究可为探讨BcCIPK23在菜心植株生长发育和氮代谢中的生物学功能提供理论参考。【方法】以‘油绿501’菜心为材料,采用同源克隆法克隆到菜心BcCIPK23全长序列,对其编码蛋白进行生物信息学分析,探究其组织表达特性和对不同氮源的响应。【结果】菜心BcCIPK23基因CDS全长为1450 bp,编码482个氨基酸,分子量是53.41 kD,理论等电点为9.28,具有CIPK家族成员的STKc-SnRK3和CIPK-C保守结构域。系统进化树分析表明,菜心BcCIPK23和白菜BrCIPK23进化关系最近。BcCIPK23在菜心叶片、叶柄、薹茎、根系、花等组织中均有表达,但主要集中在叶片、叶柄、薹茎中表达;BcCIPK23表达也受氮源及其水平的影响,无论供NO3-还是供NH4+,其表达水平均随氮浓度增加而降低。推测该基因在叶片、薹茎发育和氮素吸收利用中发挥关键作用。【结论】菜心BcCIPK23为CIPK基因家族成员,主要在叶片等生长活跃的器官高表达,且可响应氮源及氮浓度变化,参与植物生长发育和氮代谢过程。

粉蕉PAL家族基因的鉴定及其在逆境胁迫下的表达分析

苯丙氨酸解氨酶(PAL)在植物生长发育和对生物/非生物胁迫的响应中起着重要作用,因此有必要对香蕉中的PAL家族基因进行详细的研究。本研究从粉蕉基因组中鉴定出8个MaPAL基因,分别命名为MaPAL1~MaPAL8,在系统发育树中MaPAL6基因单独被分成一支。根据基因系统进化关系、蛋白质结构域和基因结构的分析,8个MaPAL基因属于PAL家族基因。转录组分析结果表明,MaPAL基因参与了粉蕉的发育、成熟以及对生物/非生物胁迫的响应。MaPAL4基因在所有果实发育和成熟阶段都表现出高表达。MaPAL1和MaPAL7基因可能对非生物胁迫有响应,MaPAL2和MaPAL8基因的表达在香蕉枯萎病菌4号生理小种(Foc4)侵染时被明显抑制,可能响应Foc4的侵染。和巴西蕉相比,MaPAL基因在粉蕉中被低温和渗透胁迫诱导的程度要高。本研究结果为进一步研究香蕉PAL家族基因的功能提供了基础,也为香蕉遗传改良提供了潜在基因资源。

木薯UDP依赖型糖基转移酶基因MeUGT25在抗细菌性枯萎病中的功能研究

【目的】克隆木薯中UDP依赖型糖基转移酶(UDP-glycosyltransferases,UGTs)基因MeUGT25,并进行抗枯萎病功能研究,为木薯抗病分子育种提供新的基因资源。【方法】通过RT-PCR技术从木薯叶片(SC124)中克隆MeUGT25基因。随后,利用病毒诱导的基因沉默(virus induced gene silencing,VIGS)和地毯草黄单胞菌(Xamthomonas axonopodis pv.Manihotis,Xam)侵染试验研究MeUGT25基因在木薯中的抗病功能。【结果】病菌Xam能显著诱导MeUGT25基因的表达。在3株阳性干扰植株中,qRT-PCR检测显示它们的MeUGT25基因表达量分别降低71%、70%和69%。Xam侵染试验结果表明,叶片接种Xam 6 d后,MeUGT25V-2和MeUGT25V-3植株叶片上的细菌数量相比对照明显增多,但MeUGT25V-1阳性植株的细菌统计数量和对照叶片相比没有显著差异。然而,从叶片的发病情况来看,3个干扰植株叶片上的菌斑均比对照明显。【结论】降低木薯叶片中MeUGT25基因的表达量会影响叶片抵抗Xam病菌侵染的能力,推测MeUGT25基因在木薯抗枯萎病中发挥正调控作用。

添加紫叶和绿叶油菜绿肥对土壤肥力及微生物的影响

【目的】探究紫叶油菜绿肥对土壤肥力的贡献情况,为新品种油菜绿肥的推广提供理论依据。【方法】开展室内培养试验,以紫叶油菜绿肥和绿叶油菜绿肥为供试材料,针对不同土壤(黄红壤、红壤)设置CK(对照,无油菜绿肥添加)、T1(添加低量紫、绿油菜绿肥)、T2(添加高量紫、绿油菜绿肥)等处理,分析添加不同油菜绿肥后,不同处理土壤pH、物理性粘粒含量(PC)、物理性砂粒含量(PS)、土壤有机质(SOM)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)以及细菌、真菌、放线菌等指标的差异。【结果】结果发现,与对照相比,添加油菜绿肥后的各处理土壤pH呈下降趋势,其中黄红壤差异显著,降幅为3.70%~5.29%。土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾均显著提高,黄红壤增幅依次为10.35%~14.40%、258.58%~277.88%、135.06%~143.31%、41.83%~49.92%;红壤增幅依次为8.41%~20.76%、52.27%~70.99%、56.06%~83.05%、39.50%~50.54%。土壤细菌、真菌、放线菌均显著提高,黄红壤增幅依次为0.82%~16.35%、12.71%~37.46%、5.56%~19.01%;红壤增幅依次为547.44%~2592.31%、2652.29%~3468.81%、208.57%~629.52%,且上述指标均以T2增幅最大。紫叶油菜与绿叶油菜对SOM、AP、AK和细菌、真菌、放线菌的改良效果相同,但高量紫叶油菜比高量绿叶油菜更有利于提高土壤AN含量。【结论】T2更有利于改善土壤理化性质、增加微生物数量,培肥效果最好。同等条件下,紫叶油菜与绿叶油菜相比培肥效果一致,而高量紫叶油菜在提高AN方面比高量绿叶油菜更占优势,具有推广价值。

木薯UDP依赖型糖基转移酶14基因在木薯抗病性中的功能研究

木薯是热带和亚热带地区重要的经济作物和粮食作物,它不仅是近10亿人消费的第三大碳水化合物来源,也是工业淀粉和生物乙醇的主要资源之一。糖基化是一种广泛存在的修饰方式,它通过糖基转移酶(glycosyltransferase,GTs)来催化修饰反应。GTs以糖苷键的形式在底物分子上添加糖基来形成更加稳定的天然糖苷或糖酯,糖基主要包括葡萄糖、鼠李糖、木糖、半乳糖等。UDP依赖型糖基转移酶(UDP-glycosyltransferases,UGTs)基因家族属于糖基化转移酶中的一类。UGTs基因在植物的生长发育过程中发挥着重要的作用,其中最普遍的功能是转移反应,如植物中次生代谢产物(植物激素)的激活和影响相关物质的溶解度从而响应生物和非生物胁迫。为分析UGTs基因在木薯中的功能,本研究采用RT-PCR技术从木薯叶片(SC124)中克隆得到MeUGT14基因。MeUGT14基因的表达显著受到病菌(Xanthomonas axonopodis pv.manihotis,Xam)的诱导。因此,构建MeUGT14基因的病毒诱导的基因沉默(virus induced genesilencing,VIGS)载体,沉默片段为285bp。通过对木薯叶片进行基因沉默,qRT-PCR检测结果显示木薯叶片中MeUGT14基因的表达量显著下降。不同干扰植株中MeUGT14基因的表达量被不同程度地降低,分别降低了69%,45%和68%。随后对干扰植株和对照植株进行Xam侵染实验,接种Xam 6 d后,MeUGT14基因表达量的降低导致叶片上细菌数量显著增加,叶片表型也显示MeUGT14基因表达量的降低会导致叶片上菌斑更明显。研究结果表明干扰MeUGT14基因表达使得植株对Xam病菌侵染的抵抗能力显著降低。根据MeUGT14基因和UGT76B1/UGT74F1基因有较近的进化关系及UGT76B1/UGT74F1的功能研究,推测MeUGT14基因可能通过影响水杨酸和茉莉酸的合成来响应Xam病菌侵染。研究结果表明MeUGT14基因在木薯抵抗病菌侵染中发挥了作用,为进一步研究MeUGT14基因在木薯抗生物胁迫中的机制提供了线索。

灵芝菌渣堆肥对土壤性质及雪菜生长和品质的影响

【目的】为指导雪菜科学生产和施肥,筛选出适合雪菜生产的灵芝菌渣堆肥最佳施肥方案。【方法】试验以绿雪菜(GL)和紫雪菜(PL)作为供试作物,设置CK(化肥,当地菜地常规施肥)、T1(化肥减量3/4+灵芝菌渣堆肥用量为当地有机肥常规用量的1/2)、T2(化肥减量3/4+灵芝菌渣堆肥用量为当地有机肥常规用量)、T3(化肥减量3/4+灵芝菌渣堆肥用量为当地有机肥常规用量的2倍)四个处理,分析雪菜种植后土壤pH、机械组成、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾及雪菜株高、鲜重、根冠比、叶绿素、花青素、可溶性糖、维生素C等指标的差异。【结果】T3更有利于提高土壤pH、有机质含量(T3>T2>T1>CK)、有效磷和速效钾含量(T3>T2、CK>T1),以及雪菜的鲜重(T3>CK>T2>T1)、叶绿素(T3>T2>CK>T1)、根冠比、可溶性糖和维生素C含量(T3>T2>T1>CK)。种植PL和GL后,T3处理的土壤pH、有机质、有效磷和速效钾含量比CK分别高出0.30和0.25、6.67和3.57 g kg^(-1)、4.74和4.40 mg kg^(-1)、19.62和32.53 mg kg^(-1)。而PL和GL的鲜重、根冠比、叶绿素、可溶性糖、维生素C则分别增加了2.66和5.84 g、0.02和0.04、0.12和0.20 mg g^(-1)FW、2.20%和0.80%、13.02和23.04 mg 100g^(-1)FW。【结论】T3在有效提高土壤pH、有机质和磷钾水平的同时,也能有效提高作物产量和品质,综合肥效最好。