三种不同需冷量桃品种休眠诱导期生理变化

以三个不同需冷量的桃品种‘常绿桃’(无)、‘春捷’(102～120 C.U.)、‘青州蜜桃’(1200 C.U.)嫁接在同一桃树砧木‘山桃’上为实验材料,研究不同需冷量桃叶片在自然休眠诱导期(8月20日-11月20日)的生理变化。结果表明:在自然休眠诱导期,桃叶片的抗氧化保护酶活性、光合速率、可溶性糖和淀粉含量发生显著变化。随着休眠诱导的发展,超氧化物歧化酶(SOD)活性一直升高,在休眠诱导期后期(10月10日)‘常绿桃’高于‘春捷’和‘青州蜜桃’,过氧化物酶(POD)活性下降,不同需冷量桃无显著差异,过氧化氢酶(CAT)活性呈双峰变化且常绿桃峰值低于‘春捷’和‘青州蜜桃’;净光合速率呈下降趋势但常绿桃高于‘春捷’和‘青州蜜桃’且峰值分别是‘春捷’和‘青州蜜桃’的1.96和3.13倍;可溶性糖含量降低、淀粉含量增加但‘常绿桃’可溶性糖含量高于‘春捷’和‘青州蜜桃’、淀粉含量低于‘春捷’和‘青州蜜桃’。以上结果表明,‘常绿桃’在休眠诱导期保护酶活性、光合速率和可溶性糖含量均高于‘春捷’和‘青州蜜桃’,淀粉含量低于‘春捷’和‘青州蜜桃’。

硝态氮对组培‘嘎拉3’叶绿素合成及相关基因表达的影响

为研究硝态氮在组培‘嘎拉3’叶绿素合成过程中的作用及其分子基础。本试验以0 mmol·L^(-1) NO_3^-的MS培养基为对照组,探讨硝态氮对组培‘嘎拉3’叶绿素和光合产物含量、叶片的解剖结构以及叶绿素合成途径关键基因MdHEMA、MdHEMD、MdCHLD、MdCHLM、MdPORA相对表达量的影响。结果表明:对照组叶片在14 d时叶缘开始变黄,21 d时由叶缘到叶脉变黄,茎基部无愈伤组织形成。对照组叶绿素含量在14 d时无明显变化,在21 d时下降幅度增大,相对于硝态氮处理,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量分别下降36.67%、36.84%和26.53%。对照组叶片中可溶性糖含量在21 d后显著降低且低于硝态氮处理,淀粉含量则在7 d后显著增加,高于硝态氮处理。对照组叶片解剖结构在14 d时,栅栏组织变宽与海绵组织界限不清晰,21 d后细胞变形。MdCHLD、MdHEMA和MdPORA这三个基因的相对表达量在14 d达到峰值后降低且显著低于硝态氮处理,MdCHLM在第7 d时达到峰值而MdHEMD则在第21 d达到峰值,这5个基因在缺硝态氮条件下表达趋势相似,都是先升高后降低,表明他们在叶绿素合成途径起作用。以上结果表明硝态氮通过影响叶片解剖结构和叶绿素合成途径关键酶基因的表达量来维持叶绿素含量和光合产物的相对稳定。

氮素亏缺对苹果愈伤组织硝态氮吸收及同化的影响

【目的】研究硝态氮亏缺对苹果叶片愈伤组织生长及硝态氮吸收同化的影响,了解苹果愈伤组织对硝态氮亏缺的响应机制,为进一步研究缺氮处理影响愈伤组织生长发育的分子机理提供理论依据。【方法】以‘嘎拉3’组培苗叶片愈伤组织为试材进行组培试验,设置培养基中NO3--N亏缺和适宜两个水平(NO3--浓度分别为0 mol/L和0.039 mol/L)。选取叶龄一致的功能性叶片,用灭菌手术刀片沿垂直叶脉方向划伤叶片并切除叶柄和叶尖,叶背向上平铺于MS分化培养基,暗培养3天然后转至光下7天,将长出愈伤组织的叶片分别转移至MS正常分化培养基(CK)和MS NO3--N亏缺分化培养基(T,用NH4Cl、KCl分别代替MS中的NH4NO3、KNO3),培养3周。在转板第0、1、3、7、14、21天分别取叶片伤口处的愈伤组织,观察其细胞形态,测定硝态氮含量、NO3-流速、氮素同化酶活性和氮素同化酶基因相对表达量。【结果】苹果愈伤组织经NO3--N亏缺处理1天后,细胞体积变小,间隙变大,排列疏松,7天后细胞变形,排列无规则。愈伤组织中硝态氮含量在处理7天时达到峰值,为1.54 mg/g,显著高于对照,最大降幅出现在7天后,为13.64%。NO3--N亏缺处理前,NO3-吸收速率最大,为22.38 pmol/(cm2·s),处理1天后降幅为84.1%,处理至7天时,NO3-已经由吸收变为外排,逆差为24.45 pmol/(cm2·s)。NR活性在处理至7天时无显著变化,7天后快速增加,增幅为19.26%。NiR活性在处理至14天时,无显著性差异,14天后上升幅度为21.83%,缺氮处理1天后,GS活性最低,为0.22U/g,7天后稍有增加,增幅为22.9%。处理组GOGAT活性在第3天时最低,为0.088 U/g,随后酶活性增加并保持稳定,但是仍低于对照组。处理组氮代谢关键酶基因MdNR2、MdNIR、MdGS2、MdGOGAT的表达量在处理至21天时达到峰值,分别为对照组表达量的3.36、2.52、11.37和2.29倍。【结论】苹果愈伤组织对缺氮非常敏感,从第一天起就可以观测到细胞间隙变大且体积变小,对NO3-的吸收速率逐渐降低,氮素同化酶活性基本呈逐渐降低的趋势,氮素同化酶基因表达量逐渐升高。缺氮7天后,苹果愈伤组织硝态氮含量趋于稳定,并开始外排NO3-;氮素同化酶活性基本呈逐渐升高的趋势,氮素同化酶基因表达量进一步升高。总之,氮素亏缺处理前期提高了苹果愈伤组织对NO3-的吸收,随着处理时间的延长,氮素代谢失衡,严重影响了细胞的形态结构,导致愈伤组织生长发育异常。

设施桃新品种选育及其高效配套栽培技术

分析了当前桃产业发展存在的主要问题,指出选育设施桃新品种及配套高效栽培技术是加快桃产业转型升级和提质增效的重要举措。针对设施桃产业缺乏低需冷量、高糖、高硬度、耐贮藏及紧凑型、矮化、柱形品种的问题,课题组选育了鲁油6号、鲁油7号、鲁油8号和鲁蜜2号等品种,并建立了配套栽培技术。

设施桃新品种鲁油1号的选育及栽培技术要点

鲁油1号是用瑞光2号做母本,春光油桃、美味油桃、双佛油桃的混合花粉为父本杂交育成的早熟油桃新品种,生长期300天左右,果实发育期73天,需冷量为490CH,树体生长势较旺盛,4年生平均树高2.2m,平均冠幅1.2m×1.2m。平均单果重147g,可溶性固形物含量13.5%,666.7m2产量2689.3kg,泰安地区日光温室栽培4月下旬果实成熟。果形正,果实尖圆形,果皮底色红白色,果面着玫瑰红晕,着色面积90%以上,果皮中厚、果汁多、离核、果核小、果实硬、耐运输、抗病力强,宜在山东省设施桃区发展。

桃糖转运蛋白基因PpTST2的功能初探

桃糖转运蛋白基因PpTST2在液泡膜糖转运过程中具有重要作用。本文以桃品种‘2014-9-34’为材料,克隆PpTST2,并对其进行生物信息学分析及转基因苹果愈伤功能鉴定。结果显示,PpTST2的cDNA序列总长为2220 bp,编码740个氨基酸,预测其编码蛋白质分子量为78.91 kDa,等电点为4.8,启动子序列分析发现其具有干旱胁迫、激素响应、光反应和糖响应等多种顺式作用元件,PpTST2基因的表达明显受ABA的诱导,在‘王林’愈伤组织中过表达PpTST2可以提高可溶性糖含量。酵母单杂实验表明转录因子PpABRE1能够激活PpTST2的表达。

桃ABA信号关键基因PpABI5酵母单杂交文库构建及其上游转录因子的筛选

脱落酸(ABA)在植物的生长发育中起着重要的作用,ABI5是响应ABA信号的关键基因,研究调控ABI5基因表达的转录因子对进一步阐述ABA信号转导及调控具有重要意义。本研究中,将3-AF1、Box I和Sp1三次重复串联后连接到pAbAi诱饵质粒上,转化酵母细胞构建诱饵载体,构建桃(Prunus persica)酵母单杂交cDNA文库,再共转化诱饵菌株,经同源重组筛选PpABI5启动子的上游转录调节因子。构建的cDNA文库库容为1×10~7 CFU,插入片段长度平均在1 500 bp左右。酵母单杂交筛选结果经测序和Blast同源性分析,获得PpDAM3和PpDAM5两个转录因子。酵母单杂交进一步证实PpDAM3和PpDAM5能与PpABI5启动子结合。这些研究结果表明,PpDAM3和PpDAM5可能参与调控PpABI5的转录,并为深入研究ABA信号转导通路奠定基础。

幼果期喷钙对‘黄金梨’采后果实贮藏性能的影响

以‘黄金梨’(Pyrus pyrifolia cv.‘Whangkeumbae’)为试材,研究幼果期喷0.5%氨基酸钙和0.5%硝酸钙对套袋果实采后相关生理指标的影响,旨在为延长‘黄金梨’果实贮藏期提供理论依据及技术途径。结果表明,在‘黄金梨’幼果期喷钙可以有效保持贮藏期间果实硬度,降低乙烯释放量;减少丙二醛(MDA)含量的积累,提高过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性;两种钙处理均可以增加贮藏期‘黄金梨’果实中原果胶含量,降低可溶性果胶含量,对多聚半乳糖醛酸酶(PG)和纤维素酶活性有明显的抑制作用,改善了果实的贮藏性能。两种喷钙处理中,氨基酸钙的综合效果优于硝酸钙。因此,在幼果期喷钙(尤其是氨基酸钙)是有效延缓采后‘黄金梨’果实衰老、提升贮藏性能的重要措施,具有较高的应用价值。

喷钙对‘黄金梨’钙动态及亚细胞分布的影响

以‘黄金梨’(Pyrus pyrifolia ‘Whangkeumbae’)为试材,研究幼果期喷0.5%氨基酸钙和0.5%硝酸钙对树体钙含量变化、果实钙组分及亚细胞分布的影响。结果表明,叶片和新梢在果实发育前期对钙的吸收速率较快,喷施氨基酸钙明显提高了果实发育期的叶片钙含量,而对新梢和多年生枝影响不显著。果皮和果肉的钙含量在幼果期最高,随着果实生长,总钙含量逐渐下降。与对照相比,喷施氨基酸钙及硝酸钙均可以显著增加果实钙素养分。而且喷钙可以提高梨果肉中各钙组分的含量。通过透射电镜观察,钙处理影响了梨果肉中钙亚细胞分布,显著提高了细胞间质与细胞壁中钙的分布,且细胞中钙均匀分布于液泡膜和细胞膜上。因此,在幼果期喷钙是有效提高‘黄金梨’钙含量的重要措施。

桃MADS-box家族PpCMB1基因调控花发育分子机制

花器官的发育是重要的农艺性状,因此候选基因的筛选十分重要。MADS-box基因家族在调控花发育中发挥了重要作用,在这篇论文中,对桃(Prunus persica)MADS-box家族PpCMB1(PpMADS2)基因进行了研究。从‘春雪’桃花中克隆了PpCMB1基因,通过定量PCR进行组织特异性分析,结果显示该基因在雌蕊与萼片中表达,这表明PpCMB1与桃花的发育密切相关。将PpCMB1转入拟南芥(Arabidopsis thaliana),与野生型对照相比,PpCMB1过表达株系具有显著促进抽薹早花的表型。通过酵母双杂交(Y2H)实验与双分子荧光互补(BiFC)实验证明PpCMB1与PpDAM5蛋白互作,提示PpCMB1蛋白可能通过抑制PpDAM5蛋白的功能促进花发育。本研究为调控桃花发育的基因研究提供了新的见解。

控制蟠桃果实扁平性状的候选基因分析

蟠桃(Prunus persica ‘Compressa’)果实扁平性状是质量性状,由S (saucer-shaped)位点控制。利用番茄(Lycopersicon esculentum)果实形状控制基因,搜寻蟠桃基因组中S位点的候选基因,筛选到一个基因——Ovate Family Protein 1 (PpOFP1);利用转录组数据,分析候选基因在不同组织中的表达模式,确定其编码一个由421个氨基酸构成的卵形家族蛋白(OVATE family protein),含有N端核定位信号和C端ovate结构域,为拟南芥(Arabidopsis thaliana) AtOFP1直系同源物。利用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)方法检测候选基因在不同桃树品种中的表达模式,发现PpOFP1基因在被检测的蟠桃品种中的表达量均显著高于圆桃品种以及蟠桃芽变后的圆形桃。综上,桃树PpOFP1是一个控制蟠桃果实扁平性状的重要基因,是S位点的候选基因。