新疆野生樱桃李果实部分表型性状的遗传多样性分析

以中国新疆伊犁地区霍城县大西沟乡的新疆野生樱桃李(Prunus cerasifera Ehrh.)47个实生株系的成熟果实为试材,从果实形态性状、可溶性固形物和矿质元素含量以及挥发性化合物组分等不同层面对野生樱桃李遗传多样性进行了研究,旨在为新疆野生樱桃李的资源保护、合理利用和遗传改良提供基本资料。结果表明:①新疆野生樱桃李实生株系的果实形状主要为圆形,少数为椭圆形、卵圆形、卵形和宽卵形,果实颜色有黄色、红色、紫红色和黑色等4种类型,野生樱桃李果实纵径、横径、单果质量、果形指数以及可溶性固形物含量均存在一定程度的变异,遗传多样性较为丰富,其中以单果质量的变异系数最大(9.13%);②新疆野生樱桃李实生株系果肉组织的Zn、Ca、Mg、Mn、Fe及Cu等6种矿质元素含量变异丰富,其中以Fe元素的含量(平均值为21.2mg·kg-1)和变异系数(26.99%)最高,进一步筛选高铁性状单株的潜力很大;③从新疆野生樱桃李12个实生株系中共鉴定出醇类、醛类、酯类、酮类、烃类及杂环类等6类83种挥发性化合物,各实生株系挥发性化合物总含量、挥发性化合物种类及其含量以及主要挥发性化合物分离比率与含量等存在广泛的遗传变异,遗传多样性较为丰富,其中以甲酸己酯含量最高(平均值为4.33μg.g-1),是野生樱桃李果实香气形成的重要特征性化合物。

野生樱桃李(Prunus cerasifera)果实多酚多样性分析

【目的】分析野生樱桃李资源果实多酚的多样性,以便为其利用和新品种培育提供基本材料。【方法】对收集、保存于辽宁兴城的野生樱桃李(Prunus cerasifera)103份高接株系中筛选出的13份优异资源和‘晚熟红李’(Prunus salicina)成熟果实酚类物质进行分析。【结果】13份野生樱桃李资源多酚质量分数变异幅度为2 597.63~5 802.33 mg·kg^(-1),变异系数为19.51%;绿原酸、原花青素B_1、儿茶素、原花青素B_2、表儿茶素、原花青素C、芦丁、槲皮素-半乳糖、槲皮素-葡萄糖、槲皮素-木糖醇、槲皮素-吡喃阿拉伯糖等组分含量变异系数为30.56%~108.01%,体现出野生樱桃李丰富的多酚含量多样性;野生樱桃李资源与‘晚熟红李’主要多酚组分不同,存在丰富的多酚组成多样性。【结论】13份野生樱桃李资源在多酚组成和含量上存在丰富的多样性。野生樱桃李5、野生樱桃李7、野生樱桃9、野生樱桃李10、野生樱桃12等5个株系是原花青素B_1、儿茶素、绿原酸、原花青素B_2、表儿茶素和原花青素C的良好来源,进一步挖掘利用的潜力很大。

新疆野生樱桃李(Prunus cerasifera)茎段与叶片培养及其植株再生

以新疆野生樱桃李为材料,研究了基本培养基、植物生长调节剂种类、浓度及配比、蔗糖浓度等多种因素对茎段腋芽萌发与生长、增殖以及叶片不定芽再生的影响,建立了其叶片再生体系。结果表明,1)植物生长调节剂组合IAA0.4mg/L+6-BA0.8mg/L较适合于樱桃李茎段腋芽的萌发与生长培养;2)正交试验筛选出不定芽的最佳增殖培养基为3/4MS+IAA0.5mg/L+6-BA1.0mg/L+蔗糖30g/L;3)ZT诱导不定芽再生的效果好于6-BA,ZT1.5mg/L+IBA0.05mg/L为诱导不定芽再生的最适植物生长调节剂组合;4)暗培养为叶片不定芽再生的必要条件,在最适不定芽再生的培养基上,暗培养14d的不定芽再生效果最好;5)樱桃李不定梢的最佳生根培养基为1/2MS+IBA0.4mg/L。

应用RAPD技术探讨红叶李、李和杏的亲缘关系

为了对红叶李Prunuscerasiferacv.Atropurpurea,李P.salicina和杏P.armeniaca的亲缘关系、品种识别及资源保存提供分子生物学依据,也为了验证传统的形态学分类方法,从132个随机引物中筛选出20个引物对红叶李、李和杏的8个材料进行了基因组DNA扩增,均具有多态性,共扩增出264条带,平均每个引物产生13 2个RAPD片段。RAPD带型及聚类分析表明:RAPD技术能将红叶李、李属植物和杏属植物完全分开,红叶李、李和杏之间表现出一定的亲缘关系,各属品种之间都有不同的遗传距离,证明RAPD技术可作为种和属水平的分类鉴定依据;利用红叶李、李和杏品种的特异谱带结合DNA指纹,可将参试的各品种鉴别出来,从而说明了RAPD技术能够用于种或品种之间的鉴定。

新疆野生樱桃李S-RNase基因分离与鉴定的初步研究

从4对已报道的李属树种S-RNase基因引物组合中筛选出扩增效果较好的PruC2和PruC4R组合,对新疆野生樱桃李(Prunus cerasifera Ehrh.)的45个株系的基因组DNA进行S-RNase基因特异性PCR扩增,并对其PCR产物进行克隆测序。这些核酸序列及其相应的氨基酸序列在GenBank中进行比对,皆与李属的S-RNase基因有最大同源性,为新疆野生樱桃李的4种S-RNase基因,分别命名为S1(511bp)、S2(787bp)、S3(1859bp)和S4(464bp),在GenBank的登录号分别为EF638726、EF641276、EF661873和EF661874。45个株系中,43个株系的S基因型分别为S1S2、S1S3、S2S3、S2S4和S3S4,而10号和15号株系分别只鉴定了1种S-RNase基因,其S基因型组成有待于进一步研究。

野生樱桃李实生后代果实性状变异分析及优异种质挖掘

以定植在山东青岛胶州的新疆野生樱桃李(Prunus cerasifera Ehrh.)2.8万株实生苗及其35个随机实生株系成熟果实为试材,进行了实生后代性状变异及优异种质挖掘的初步研究,旨在为野生樱桃李资源保护与利用提供基本资料。研究结果表明:①除果形指数及Mg含量之外,单果质量等果实形态性状、果皮花青素、果肉可溶性固形物、果糖、葡萄糖、蔗糖、苹果酸、草酸、乳酸、柠檬酸、琥珀酸及Ca、Fe、Zn等矿质元素含量存在较丰富的变异,变异系数均在10%以上,其中单果质量变异幅度2.62～22.66g,变异系数高达70.10%,进一步选择的潜力很大;②依据单果质量、自然坐果率及树姿等特性,在定植成活的2.8万株实生苗群体中选育出了41个优良单株,进一步挖掘出了单果质量在11g以上、果肉可溶性固形物含量在12%以上的大果型、高糖型及高酸型等优异种质7份。

南方根结线虫诱发新疆野生樱桃李形成的根结形态和发育

以新疆野生樱桃李(Prunus sogdiana Vassilcz.)扦插苗为试材,通过人工接种南方根结线虫(Meloidogyneincognita)鉴定其抗性,同时对抗病与感病单株在接种后的酶活性变化以及根结的形成发育过程进行了研究。结果表明:新疆野生樱桃李对根结线虫抗性发生分离,大部分单株表现为感病,只有28%单株表现为抗病,并且其抗性与本试验室之前克隆得到的抗根结线虫相关基因psoRPM1的表达存在着相关关系。接种根结线虫后CAT、POD酶在抗病植株中的活性高于感病植株,说明它们可能参与了抗根结线虫的生理过程,而PPO和PAL活性则在接种后7～14日抗病植株高于感病植株,之后在两者之间差异不大。接种根结线虫后线虫由皮层进入中柱,并在10d时观察到形成了大量多核的巨型细胞,随后巨型细胞经过发育到接种后22d可观察到根系开始出现明显的根结。接种后30d观察到巨型细胞出现空洞。

新疆野生樱桃李抗根癌农杆菌与致瘤菌表达以及组织形态学观察

以新疆野生樱桃李实生群体为试材,通过接菌对其抗性进行鉴定,并对冠瘿瘤形成过程进行了观察,同时对抗病机理进行了初步探讨,结果显示:在对126棵新疆野生樱桃李抗根癌农杆菌的鉴定中,有25棵表现为高度抗病,约占鉴定总数的20%,说明新疆野生樱桃李是优良的抗根癌农杆菌种质资源。冠瘿瘤内部导管来源于寄主的木质部组织并先于筛管形成;冠瘿瘤形成早期对水分和养分的需求可能会大于同化产物。冠瘿瘤中存在有树状和球状2种结构维管束,树状维管束在冠瘿瘤不断扩大生长中发挥作用,而发育完成的冠瘿瘤主要以球状结构维管束行使运输功能。抗病植株中在侵染根癌农杆菌后玉米素核苷含量与对照差异不大,但感病植株在接菌18d时玉米素核苷含量显著增高;同时,ipt、iaaM和iaaH表达也明显高于抗病植株。说明ipt基因大量表达导致玉米素核苷含量在感病植株中快速上升,从而导致发病。

樱桃李新品种‘森果红露’

‘森果红露’是从青岛胶州新疆野生樱桃李(Prunus cerasifera Ehrh.)种质资源迁地保存圃内的自然授粉实生后代中选育而来。树姿开张,枝条下垂,丰产性强。果实近圆形,平均单果质量18.89g,最大22.88g。果皮底色黄色,果面着紫红色,有果粉;果肉黄色,细腻多汁,含可溶性固形物12.0%,总糖127.35mg·g-1FW,总酸4.14mg·g-1FW,酸中带甜,风味独特。在青岛胶州地区8月上旬果实成熟,果实发育期105d。

樱桃李鲜食新品种‘森果佳人’

樱桃李新品种‘森果佳人’是从新疆野生樱桃李(Prunus cerasifera Ehrh.)种质资源迁地保存圃(山东胶州)自然授粉实生后代中选育而来。果实近圆形,平均单果质量15.5g,最大18.0g。果实底色黄色,果面着红色,有果粉。果肉黄色,细腻多汁,可溶性固形物含量16.3%,总糖166.4mg·g-1FW,总酸2.42mg·g-1FW,甜酸适口,风味浓。果核小,离核。树体开张,早实丰产。在青岛胶州地区7月下旬果实成熟,果实发育期95d。

新疆野生樱桃李过敏性反应及其对南方根结线虫的抗性

以新疆野生樱桃李（Prunus sogdiana Vassilcz.）扦插苗为试材,接种南方根结线虫（Meloidogyne incognita）鉴定其抗性,并对抗病机理进行初步分析。结果显示：新疆野生樱桃李抗病植株发生过敏性（HR）反应,在接种后1d根系就出现典型的HR反应,并且在线虫周围细胞中发生HR反应的比例始终高于感病植株。在抗性植株发生HR反应的同时其体内大量产生过氧化氢,尤其在接种后1~2d过氧化氢和超氧阴离子的积累快速增加,这与HR反应特征基本一致。在接种南方根结线虫后,抗病植株中的VAD1和PO2表达均高于感病植株,说明新疆野生樱桃李抗南方根结线虫的机制在于侵染后首先引起过氧化氢和超氧阴离子的上升,进而产生HR反应限制了巨细胞的发育,使线虫得不到足够的营养而发育受阻,导致不能形成根结。同时VAD1和PO2基因表达上调可能启动抗病反应,从而使植株产生抗性。

新疆野生樱桃李抗根结线虫相关基因片段的克隆与表达分析

为选育抗根结线虫的李属砧木,以新疆野生樱桃李(Prunus sogdiana)扦插苗为试验材料,对其接种南方根结线虫(Meloidogyne incognita),从中筛选出12株抗病植株。根据已知的抗根结线虫基因的NBS-LRR保守结构域设计简并引物,并以抗病植株的DNA和cDNA为模板对抗根结线虫同源基因序列进行扩增。获得6个抗根结线虫同源基因片段,依次命名为psoRPM1、psoRPM2、psoRPM3、psoRPM4、psoRPM5和psoRPM6,GenBank登录号为:HM593974、HM593975、HM593970、HM593971、HM593972和HM593973。其中前4个基因片段与桃、甜樱桃、酸樱桃以及樱花中的抗病基因的同源性高达90%以上。基因序列分析表明,这6个基因片段均具有典型的NBS保守结构域。根据其氨基酸序列的特点,推断这6个基因片段均属于non TIR-NBS-LRR型抗病基因。RT-PCR表达分析结果显示,psoRPM1和psoRPM6在接种南方根结线虫12和24 h后表达量显著增加,预示着这2个基因片段可能参与了樱桃李对根结线虫的识别和防御过程。本研究在樱桃李中克隆出抗根结线虫相关的NBS-LRR型基因片段,为进一步克隆樱桃李中的抗根结线虫基因全长序列及转基因育种奠定了基础。

CCS52A基因与核内复制在新疆野生樱桃李巨细胞发育中的作用

为探究新疆野生樱桃李在接种南方根结线虫形成根结的过程中,线虫建立的取食位点诱导巨细胞形成过程中常出现的核内复制现象的原因,以扦插繁殖的新疆野生樱桃李为材料接种南方根结线虫进一步鉴定其抗性,通过石蜡切片观察根结发育以及核内复制现象,并分析了相关酶活性变化以及CCS52A基因表达方面的差异。结果显示:新疆野生樱桃李实生群体中大约1/4的个体表现为抗病。抗病植株中的POD、SOD和GLU酶活性在接种南方根结线虫6d时达到峰值并明显高于感病植株,而CHI酶活性在接种后8d达到最高,一直到14d都明显高于感病植株。组织学观察发现,接种后5d巨细胞内可以观察到正在分裂的细胞,到7d巨细胞内细胞核开始聚集,这种状态一直维持到接种后21d。说明接种后5~7d是巨细胞核进行分裂的时期,而7~21d是进行核内复制的主要过程。CCS52A基因在接种后7d也开始大量表达并持续到21d,与核内复制过程正好吻合。同时原位杂交结果也显示CCS52A基因主要在巨细胞中表达。说明CCS52A基因在巨细胞进行的核内复制过程中起作用,其高表达有利于线虫取食位点的成功建立。