甜瓜HD-Zip家族基因的鉴定及在表皮毛发育中的表达分析

【目的】研究HD-Zip家族基因在甜瓜表皮毛发育过程中的表达模式和功能。【方法】利用生物信息学方法对甜瓜HD-Zip家族基因进行全基因组鉴定、染色体定位、系统进化分析、基因结构分析、理化性质分析、保守序列分析、顺式作用元件预测、共线性分析、蛋白互作网络预测和调控该家族基因的MicroRNA预测,并结合甜瓜不同组织部位和不同表皮毛材料的转录组分析及qRT-PCR验证,筛选与甜瓜表皮毛发育相关的基因。【结果】甜瓜基因组编码37个HD-Zip家族成员,不均等地分布在9条染色体上。该家族成员分为4个亚家族,各亚家族成员具有相似的基因结构和保守基序。共线性分析显示,甜瓜HD-Zip家族基因的形成存在着连锁遗传且伴随串联复制、片段复制等染色体复制事件的发生,其基因组进化过程与黄瓜高度相似。顺式元件分析显示,该家族成员含有与表皮毛发育相关的赤霉素、茉莉酸、脱落酸和水杨酸响应元件。调控HD-Zip家族基因的MicroRNA主要有miRNA166、miRNA17和miRNA395家族。不同表皮毛甜瓜材料的转录组分析显示,该家族中CmHDZ1、CmHDZ3、CmHDZ14、CmHDZ17和CmHDZ36基因在无表皮毛材料中表达显著下调,CmHDZ21、CmHDZ23和CmHDZ28基因表达显著上调。进一步在不同表皮毛材料的子房和叶片中的表达模式分析显示,与有表皮毛材料相比,CmHDZ5、CmHDZ14、CmHDZ17基因在无表皮毛材料中表达显著下调,CmHDZ22基因表达显著上调。【结论】甜瓜中编码37个HD-Zip家族基因,基于其在甜瓜不同组织部位和不同表皮毛材料中的表达模式分析,筛选到9个与甜瓜表皮毛发育密切相关的CmHDZs基因,其中CmHDZ1、CmHDZ14、CmHDZ17基因在无表皮毛甜瓜中的表达显著下调,可能参与赤霉素和茉莉酸途径介导的甜瓜表皮毛发育的正调控,CmHDZ22基因在无表皮毛甜瓜中表达显著上调,可能负调控表皮毛的发育。

农作物和园艺作物富硒效应研究进展

硒是人体和动物必需的营养元素,环境中硒过量或缺乏均会导致人体和动物产生疾病。综述了国内外近年来有关农作物和园艺作物施硒的研究现状、作用机制、应用现状以及富硒研究的最新进展。

植物生长调节剂对冷胁迫下甜瓜幼苗生理特性及相关基因表达的影响

【目的】探讨植物生长调节剂对冷胁迫下甜瓜幼苗生理特性及相关基因表达的影响,明确其在甜瓜耐冷性调节中的作用。【方法】对甜瓜幼苗喷施不同浓度ABA、氟啶酮(ABA合成抑制剂)和JA并冷处理后,通过测定甜瓜幼苗生长势、相对电导率、脯氨酸、SOD、POD、CAT活性等指标,确定可以提高甜瓜耐冷性的最佳浓度;通过对参与ABA和JA信号途径和活性氧清除酶相关基因进行表达分析,筛选参与甜瓜耐冷性调控的基因;进一步分析甜瓜耐冷、冷敏材料的转录组数据,筛选其他参与ABA和JA信号途径且响应冷胁迫的基因。【结果】外施10μmol·L^(-1) ABA和5μmol·L^(-1) JA均能减缓冷胁迫下甜瓜叶片受损程度,增强叶绿素荧光强度,增加植株的株高、茎粗和鲜质量,提高POD、SOD和CAT活性,降低幼苗相对电导率,提高脯氨酸含量,明显增强甜瓜耐冷性;喷施ABA及JA能显著抑制激素信号途径相关基因CmJAZ1、CmMYC2和CmPP2C3的表达,转录组中差异表达基因MELO3C021422和MELO3C026019在ABA处理后表达显著上调。【结论】外施ABA和JA能够诱导激素信号转导途径相关基因的表达,可能通过不同信号途径调节甜瓜植株的耐冷性。

Research Progress of Selenium-enriched Agricultural Crops and Horticultural Crops in China

Selenium（Se） is one of the essential trace elements required by humans and animals. It will cause diseases for humans and animals when Se is excessive or lack in the environment.The research status of selenium-enriched agricultural crops and selenium-enriched horticultural crops, functional mechanism and application status of selenium, and the latest progress in the study of selenium enrichment were summarized in this paper.

低温气调贮藏对‘突尼斯软籽’石榴果实品质的影响

【目的】利用气调贮藏保鲜的方法筛选石榴气调贮藏的最优气体组合,提高石榴果实的贮藏品质。【方法】以商熟期采收的‘突尼斯软籽’石榴果实为试材,设置3种气体组合CA1(5%O_(2)+2%CO_(2)),CA2(6%O_(2)+3%CO_(2))和CA3(7%O_(2)+4%CO_(2)),于(5±0.5)℃、(85±1)%相对湿度条件下贮藏30 d,自然空气为对照(CK),测定并对比15个果实品质指标和6个生理指标;通过主成分分析(PCA)确定气调组合影响石榴贮藏的主要品质指标,并结合综合评分筛选最优气体参数。【结果】与CK相比,3种气调贮藏可以有效降低花色苷与抗坏血酸含量的损失;保持较高的果皮色泽和亮度;抑制石榴果皮相对电导率的升高和丙二醛含量的累积,因而维持了较高的膜完整性,尤其是CA3处理的果实效果显著。PCA结果表明,前3个主成分的累积贡献率达到87.67%,为本研究提供了可靠的数据。第一主成分(PC1)达到43.69%的累积贡献率,果皮花色苷含量、呼吸速率(籽粒)、籽粒含水量是改善果实品质的主要指标;第二主成分(PC2)占25.29%的累积贡献率,其中L^(*)、呼吸速率(整果)和乙烯释放速率(整果)占比最高;第三主成分(PC3)占18.69%的累积贡献率,C^(*)、乙烯释放速率(籽粒)、可溶性总糖含量占比最高;因此,果皮花色苷含量、呼吸速率、籽粒含水量、L^(*)是评价气调贮藏下石榴果实品质的重要指标。结合PCA综合评价,CA3气体组合贮藏的‘突尼斯软籽’石榴果实品质综合得分最高。【结论】CA3(7%O_(2)+4%CO_(2))有效抑制花色苷的损失,减轻细胞损伤,提高保鲜效果,是‘突尼斯软籽’石榴低温气调贮藏较适宜的气体组合。

柱状苹果Co基因的筛选与候选基因分析

【目的】柱状苹果是一种特殊的矮生突变类型,其节间短、短枝多、侧生分枝少、主干粗壮直立,是苹果实行矮化密植栽培的重要资源。本研究在前期Co精细定位的基础上,对定位区间的基因进行筛选,为阐明柱状苹果形成的分子机制和选育柱状苹果新品种奠定基础。【方法】以柱状苹果‘舞佳’和‘润太一号’,普通型苹果‘富士’和‘华硕’的芽、茎尖和叶片为试材,根据最新的苹果基因组以及与柱状相关的转录组信息,对Co精细定位区间27.66-29.05 Mb的基因进行注释分类,选择目标基因,查找其CDS序列,使用RT-PCR技术检测引物特异性,利用实时荧光定量PCR分析预测基因在不同组织器官中的表达特征,筛选出差异基因并将其作为候选基因。【结果】在苹果第10号染色体27.66-29.05 Mb区域内包含67个基因,其中12个为非编码RNA(ncRNA),其余为编码蛋白质的基因。根据RNA-seq分析,柱状和普通型苹果基因相对表达差异倍数在1倍以上的有25个基因,其中13个基因在柱状苹果中上调表达,12个基因在柱状苹果中下调表达。在预测的14个基因中,发现4个基因MD10G1184100、MD10G1185400、MD10G1185600和MD10G1190500在柱状和普通型苹果的主枝茎尖或侧枝茎尖中相对表达存在显著差异。其中,MD10G1184100和MD10G1185600在两个柱状苹果主枝茎尖中的相对表达量均显著高于两个普通型苹果。MD10G1185400和MD10G1190500在两个柱状苹果侧枝茎尖的表达量显著高于两个普通型苹果,而MD10G1184100在两个柱状苹果中的表达量显著低于普通型苹果。进一步对这4个候选基因进行不同组织或器官的基因表达特征进行分析,发现基因MD10G1184100在柱状苹果根部的表达显著高于其他部位,MD10G1185400和MD10G1185600在柱状苹果的侧枝茎尖中显著高表达,而MD10G1190500在柱状苹果的顶芽中显著高表达。【结论】在柱状和普通型苹果茎尖中筛选到4个表达显著差异的基因,可作为Co候选基因,为该基因的克隆和功能验证及苹果树树型定向遗传改良奠定了基础。

铜胺氧化酶基因PpCuAO4在桃成熟中的功能鉴定

为明确铜胺氧化酶(CuAO)在桃果实成熟过程中的作用,分别采用1.0、5.0和10.0 mmol·L^(-1)的CuAO抑制剂氨基胍(AG)对黄水蜜桃果实进行喷施处理,并于桃果实成熟后测定果实硬度。结果表明,5 mmol·L^(-1)AG处理组桃果实的硬度保持效果最好。进一步采用5.0 mmol·L^(-1)AG处理黄水蜜桃果实,并测定果实成熟相关生理指标。结果表明,AG处理下桃果实在采后7 d内果实硬度均显著高于对照水平,乙烯释放量和呼吸强度均显著低于对照水平,表明抑制CuAO介导的多胺分解可显著延缓桃果实成熟。AG处理显著抑制乙烯合成、生长素转运和细胞壁降解相关基因PpACO1、PpACS、PpPIN1、PpGH3.3、PpPG和PpPME1的表达水平。为进一步明确CuAO在桃成熟中的功能,利用病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术沉默腐胺(Put)分解关键基因PpCuAO4。结果显示,转基因桃果实PpCuAO4表达水平仅为对照的18%,Put含量和果实硬度显著高于对照水平,而乙烯释放量和呼吸强度均显著低于对照水平。上述结果表明,PpCuAO4介导的Put分解可以促进桃果实成熟。本研究为进一步深入解析多胺(polyamine)调控桃果实成熟的机制提供了重要的理论依据。

木质素合成关键基因在软籽和硬籽石榴中的表达及代谢物分析

【目的】基于木质素代谢,探究软籽和硬籽石榴种子硬度形成机制,为培育优良软籽石榴提供基因资源。【方法】采用超高效液相色谱和串联质谱联用测定了‘突尼斯软籽’和‘泰山红’硬籽石榴成熟期种子中木质素途径小分子物质含量;运用Real-time PCR技术分析木质素途径中12个关键基因在4个种子发育期的时空表达和组织特异性表达。【结果】随着种子发育,石榴种子的硬度和木质素含量稳定升高。盛花期后30和45 d,木质素途径8个基因(PgPAL、Pg4CL、PgCCR、PgLAC、PgC3H、PgHCT、PgCOMT、PgCCOMT)在‘泰山红’中的表达量显著高于‘突尼斯软籽’,并且‘泰山红’种子硬度和木质素含量的增长量也高于‘突尼斯软籽’;尽管这8个基因在盛花期后70和120 d在‘突尼斯软籽’中的表达量显著高于‘泰山红’;但是‘泰山红’的种子硬度和木质素含量始终高于‘突尼斯软籽’。因此,石榴种子发育前期是决定种子硬度的关键时期。与‘泰山红’相比,‘突尼斯软籽’中的对香豆酸、咖啡酸、阿魏酸、松柏醇均富集,仅芥子醛的含量较低,表明这5种代谢物可能影响‘突尼斯软籽’石榴种子的硬度。此外,在12个关键基因中PgPAL、PgCOMT、PgCCOMT、PgHCT在‘泰山红’茎中的表达量明显高于‘突尼斯软籽’,因而,这4个基因可能是影响枝条硬度的关键候选基因。【结论】石榴种子中木质素含量与硬度呈显著正相关关系;上述8个基因在种子发育期的差异表达和4种显著富集的代谢物可能是石榴软籽性状形成的关键。

彩色核桃品种资源及开发利用

我国为世界核桃原产地之一,具有非常丰富的核桃种质资源,其中不乏很多为特异性状的类型。彩色核桃是核桃少见的特异性状,以红仁核桃为代表,综述了各种仁色及叶色的珍稀核桃资源和品种,介绍了花青苷的主要作用。最后对开发利用这些特异品种资源提出了产业发展方面的建议。

中熟黄肉鲜食桃新品种——豫金蜜1号

“豫金蜜1号”是2001年以黄肉鲜食桃品种“黄水蜜”为母本,通过天然杂交育成的中熟鲜食黄肉桃新品种。2012年12月通过河南省林木品种审定委员会审定(良种证编号:豫S-SVAP-016-2018)。