基于转录组测序筛选新疆野苹果组培苗应答冻害谷胱甘肽代谢相关的基因

【目的】探索新疆野苹果组培苗谷胱甘肽代谢对冻害胁迫的响应,筛选新疆野苹果谷胱代谢相关应答冻害基因,解析新疆野苹果组培苗抗冻的可能作用方式。【方法】以单株系的新疆野苹果组培苗为研究对象,在-3℃模拟冻害条件下,观察及检测CK、T6h、T12h、T36h、HF24h处理新疆野苹果组培苗的形态、荧光参数Fv/Fm值、相对电导率及丙二醛、过氧化氢、还原性谷胱甘肽含量,并对对照、T6h、T12h3个处理的幼苗叶片进行转录组测序分析。【结果】使用-3℃模拟冻害对新疆野苹果组培苗进行胁迫,处理12h时新疆野苹果组培苗叶尖卷缩,处理36h时整个植株完全萎蔫,在HF24h时萎蔫的植株完全恢复;与对照相比,随着冻害处理时间的延长,相对电导率及丙二醛、过氧化氢、还原性谷胱甘肽含量显著上升,荧光参数Fv/Fm值显著下降。在HF24h,相对电导率、丙二醛、过氧化氢的含量相比T36h呈现下降趋势,荧光参数恢复到与对照相当,还原性谷胱甘肽含量相比T36h没有显著变化。利用KEGG数据库对转录组数据进行分析,筛选到18个谷胱甘肽代谢途(map00480)差异基因,分别注释为GGCT、GSS、GGT1_5、CARP、speE和IDH1。它们参与GSH的降解与合成、GSH与GSSG的动态平衡和GSH消除氧化电位高的物质反应中。【结论】新疆野苹果组培苗在-3℃模拟冻害条件下,随着处理时间的延长,新疆野苹果组培苗受到的伤害不断加深,恢复处理24h后,组培苗有显著的恢复,在转录组水平,基因GST和GPX显著上调表达,表明新疆野苹果可以通过GSH代谢抵御低温胁迫。

水分胁迫对苹果组培苗^(14)C-光合产物运输和分配的影响

通过调节PEG(6000)溶液的渗透势模拟不同程度水分胁迫条件,研究其对“红富士”苹果组培苗14C-光合产物运输和分配的影响。结果表明,1)水分胁迫使饲喂叶中14C-光合产物输出百分率显著下降:试验结束时对照14C-光合产物输出率为轻度胁迫(PEG渗透势为-0.75 MPa)的1.42倍、中度胁迫(PEG渗透势为-1.5 MPa)的3.41倍、重度胁迫(PEG渗透势为-2.5 MPa)的10.18倍;且轻度和中度胁迫使叶片14C-光合产物的输出在24 h内分别达到48 h的94.22%和93.95%,显著高于对照(55.65%),在时间上表现得更为集中。2)正常水分条件下,苹果叶片输出14C-光合产物的89.43%运往地上部,仅10.57%运往根部,重度胁迫则使高达64.78%的14C-光合产物运往地下部;地上部、特别是茎尖对光合产物的竞争能力(14C-分配系数,K)由对照的3.42显著下降至不同程度水分胁迫处理后的1.30~0.48,其对光合产物的竞争能力显著下降;而地下部、特别是细根14C-分配系数由对照的0.16增加至0.82~1.26,其获取光合产物的能力显著增强。

培养基渗透压对延缓生长的苹果组培苗生理代谢指标影响

以富士、乔纳金苹果试管苗为试材,研究了不同渗透压处理下苹果组培苗延缓生长以及恢复生长后SOD、POD活性和MDA含量的变化,以期为筛选苹果组培苗延缓生长种质保存的适宜方法提供依据。结果表明:在延缓生长保存期间,随培养基中蔗糖、琼脂浓度提高,添加甘露醇,试管苗SOD、POD活性逐渐升高,而MDA含量呈下降趋势,依品种不同分别在蔗糖浓度达到50～60g/L、琼脂浓度达到10～14g/L、甘露醇浓度达到30～40g/L时达显著差异水平。恢复生长当代试管苗的SOD活性、POD活性以及MDA含量处理间表现相同。研究认为添加50～60g/L的蔗糖适宜苹果试管苗延缓生长法种质保存。

生长延缓剂延长苹果组培苗继代间隔的保护酶机制

以‘富士’(Malus domestica‘Fuji’)、‘乔纳金’(M.‘Jonagold’)苹果试管苗为试材,研究了比久(丁酰肼,B9)、矮壮素(CCC)、多效唑(PP333)等生长延缓剂处理下苹果组培苗延缓生长以及恢复生长后SOD、POD活性和MDA含量的变化,以期为筛选苹果组培苗延缓生长种质保存的适宜方法提供理论依据。结果表明:生长延缓剂可提高试管苗SOD、POD活性,降低MDA含量,效应依处理浓度不同而异,分别在B9100～120 mg/L、CCC 50～75mg/L、PP3333～4 mg/L时达显著差异水平。恢复生长当代试管苗的SOD活性、POD活性以及MDA含量处理间表现相同。说明保护酶在一定程度上可减轻逆境对植物的伤害,延缓衰老。2品种相比,‘富士’试管苗SOD、POD活性及MDA含量变化对处理响应较快,且延缓保存效果优于‘乔纳金’。

植物生长调节剂对苹果组培苗延缓生长保存的效应

以富士、乔纳金、金矮生、嘎拉组培苗为试材,在继代培养基中加入不同浓度的比久、矮壮素、多效唑及脱落酸,研究了植物生长延缓剂和生长抑制剂对苹果组培苗种质延缓生长保存的效应。结果表明:比久、矮壮素均有明显抑制苹果组培苗生长的作用,且茎尖存活率高,试管苗生长状况较好,转入常规继代培养基当代即可恢复生长,可用于苹果种质资源的离体保存,比久适宜的浓度为80mg/L,矮壮素为75mg/L左右;多效唑处理虽能明显抑制苹果试管苗生长,但易使有些品种试管苗玻璃化,可选择性应用;脱落酸作用过于剧烈,绝大部分处理苗死亡,不宜在苹果种质保存中使用。

VA菌根菌对苹果组培苗水分吸收和利用的影响

为给VA菌根菌在生产上的应用提供依据 ,以脱毒富士苹果组培苗为试验材料 ,采用塑料盆栽控水措施 ,研究VA菌根菌对苹果组培苗水分利用的影响。结果表明 ,在 4个土壤含水量水平下 ,菌根化苹果植株制造 1g干物质的用水量均低于对照 ,节水效果为 12 5%～39 6 %。

苹果组培生产技术总结

由于苹果各品种特性不同，在组培生产中所需要的培养基也不同，而培养基是植物组织培养中的重要物质基础，选择得当与否是组织培养成败的关键之一。我们组培研究室在长期生产中摸索出了一套行之有效的组培生产技术，采用合适的培养基配方，合适的温度、湿度，可以在短时间内大量扩繁苹果组培苗，尤其是生根与驯化炼苗一体化的创新中，大大提高了过渡移栽成活率，并节省了资源。

培养基蔗糖浓度对苹果组培苗扩繁和生根的影响

在苹果组培苗生根前一代继代扩繁和生根时适当提高蔗糖浓度,可以提高苹果组培苗的生根率和移栽成活率,生根前一代扩繁培养时蔗糖的适宜浓度范围为30g/L^40g/L,生根培养时的蔗糖适宜浓度为20g/L^25g/L。

空气湿度和光照对苹果组培苗移栽成活率的影响

以苹果生根试管苗为试材,研究了空气相对湿度、光照强度和基质对生根试管苗移栽成活率的影响。结果表明,在空气相对湿度90%~100%、光照强度20000lx^25000lx、以蛭石和调配的营养土为基质的条件下,移栽成活率85%~93%。

不同苹果砧木组培苗抗旱性的比较研究

【目的】为了提供苹果耐旱育种及栽培材料,【方法】以5种苹果砧木组培苗为试材,PEG-6000作为胁迫剂,模拟室外干旱进行处理,运用模糊隶属函数抗旱性综合分析,比较了5个苹果砧木组培苗的耐旱性。【结果】结果表明,在PEG-6000胁迫条件下,不同苹果砧木的叶绿素含量总体均呈下降趋势,叶片的相对电导率和MDA含量随PEG-6000胁迫质量分数的升高逐渐升高。在整个胁迫过程中,各苹果砧木组培苗叶片内蛋白质含量随胁迫质量分数的升高而增大。SOD活性随PEG-6000胁迫质量分数的升高呈先升高后下降趋势,且在20%PEG-6000胁迫条件下SOD活性达到了最大。POD活性随胁迫质量分数的升高呈现出逐渐升高的趋势。【结论】5种苹果砧木的抗旱性顺序依次为:新疆野苹果>平邑甜茶>八棱海棠>‘M26’>‘M9’。

利用苹果砧木组培苗进行耐盐筛选和诱变技术研究

用 0 .6 %NaCl处理供试苹果砧木继代苗、生根苗 ,结果表明M7、八楞海棠、SH15的无根继代苗与生根植株间存在耐盐相关性。以苹果砧木继代苗的叶片为材料 ,用 6 0 Co -γ射线处理 ,发现照射剂量对叶片植株再生有明显影响。M7离体叶片诱变处理的适宜剂量范围是 2 .5～3.0KR ,因砧木种类不同 ,适宜剂量有所不同。剂量率在 5～ 4 0R/min范围内未对叶片再生产生不良影响。

不同浓度根皮苷对苹果砧木根系生长及生理特性的影响

本试验以苹果砧木组培苗为试材,设置0(CK)、0.1、0.5、1.0 mmol/L和1.5 mmol/L共5个根皮苷浓度处理,研究砂培条件下各处理对苹果砧木组培苗生长、根系构型及根系生理生化特性的影响。结果表明,与CK相比,外施不同浓度根皮苷均抑制苹果砧木组培苗根系生长,显著降低组培苗鲜重和干重,均显著降低根长、根表面积、根体积、根平均直径和株高净增长量(0.1 mmol/L浓度处理除外),且随着根皮苷浓度升高而降幅增大。外源根皮苷胁迫导致苹果砧木组培苗根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性降低,与根系根皮苷代谢相关的查尔酮合酶、查尔酮异构酶及根皮苷水解酶活性显著降低,丙二醛(MDA)、超氧阴离子、脯氨酸含量显著升高,可溶性蛋白含量显著降低。综之,随着根皮苷浓度增加,苹果砧木组培苗根系抗氧化保护性酶活性和可溶性蛋白含量降低,MDA、超氧阴离子含量及脯氨酸含量升高,根系生长受到抑制,从而抑制苹果砧木组培苗生长。

植物无糖培养微繁殖技术在苹果工厂化育苗中的应用

为促进植物无糖培养微繁殖技术在苹果工厂化育苗中的应用,以苹果品种M9T337试管苗为试验材料,进行了该技术在苹果工厂化育苗过程中的生根培养阶段的应用试验,同时,对该技术的实际应用情况进行了研究。应用试验结果表明,在苹果工厂化育苗过程中的生根培养阶段应用植物无糖培养微繁殖技术,与传统的有糖组培技术相比,可有效提高苹果组培苗的植株长势和根系生长质量,明显缩短生根时间和种苗生产周期。实际应用结果也证明,植物无糖培养微繁殖技术在苹果工厂化育苗中的实际应用效果较好。

湖泊或水库富营养化后产生的藻毒素影响果树生长的实验室证据

随着人口的增长和工农业生产的发展，水环境质量日趋恶化，淡水湖泊或水库中蓝藻水华频繁发生。微囊藻毒素（Microcystins，MCs）是蓝藻水华引起的危害最大的一类藻毒素，它进入生物体内对蛋白磷酸酶1和2A起抑制作用，被认为是一种促肝癌剂。本研究利用滇池蓝藻水华提取液探讨了微囊藻毒素在苹果组培苗中的积累情况及其对苹果苗生长和愈伤组织形成的影响。

河北省果树内生菌资源调查与研究

自2003年4月开始,对河北省主要果树苹果、葡萄、梨树、桃树、杏树、核桃等6个树种的VAM菌根资源进行了调查,测定其侵染率及其根际土壤中真菌孢子含量。同时进行苹果幼苗接种实验,探讨了接种方法,观测接种苹果苗根系生长情况。观测发现:在苹果、葡萄、梨树、桃树、杏树、核桃等6个树种的根际土壤中分布着球囊霉属、无轴孢囊霉属、巨孢囊霉属等3个菌属;通过对苹果组培苗接种后4周的观察,发现根系生长接种的与不接种的有显著差异;从不同地区、不同树种分离出的菌种,在苗木上接种后其生长状况有显著差异,同一树种上菌种接种后,苗木生长效果最好。