不同有机肥对土壤及核桃果实品质的影响

为探究“辽宁1号”核桃较适宜的有机肥,在河北省隆尧县红沙峪生态农业科技有限公司核桃园以10年生“辽宁1号”核桃树为试验材料,利用半焦肥、鸡粪及生物菌肥3种有机肥进行施肥处理,检测不同有机肥对土壤性状、核桃产量和品质的影响。结果表明,生物菌肥(2.5 kg/株)能显著提高种仁黄酮含量;鸡粪(40 kg/株)能显著提高种仁Fe、Zn含量以及土壤速效磷、速效钾含量;5.0 kg/株半焦肥能显著提高种仁多酚、土壤有机质含量;10.0 kg/株半焦肥施肥能显著提高青果的横径,坚果的单果质量、纵径、横径、侧径,种仁的脂肪、K、Ca、Mn、Cu含量以及土壤全磷含量。10.0 kg/株半焦肥在相关果实品质方面的综合效果最好,而5.0 kg/株半焦肥的经济效益最高。

钾肥喷施量对桃树光合作用、果实糖酸组分及综合品质的影响

探究不同钾肥喷施量对桃树光合作用、果实糖酸组分及品质的影响,采用原位培养试验,设置不同的钾肥喷施量3个处理:A1(0.4 mg/mL硫酸钾)、A2(0.8 mg/mL硫酸钾)、A3(1.2 mg/mL硫酸钾),以喷施清水为对照(A0),于果实膨大期进行喷施(进行3次)。结果表明,在果实成熟期钾肥喷施处理对桃树光合作用、糖酸组分及果实品质的影响不同。施钾处理叶片钾含量和果实钾含量均提升,A3处理值最高。A1处理显著提高了叶绿素含量、PSⅡ最大光化学量子产量(F_(v)/F_(m))、果实中糖组分(蔗糖、葡萄糖和山梨糖醇)含量,A3钾肥处理显著提高了果实中酸组分(柠檬酸、苹果酸、奎宁酸)含量,说明适度钾肥处理可以促使果实糖组分积累,果实酸组分含量则随钾处理浓度提升而增加。此外,喷钾处理提高了果实果形指数,A1钾肥处理显著提高果实单果重、果实可溶性固形物、叶片和果实可溶性糖含量,A3钾肥处理显著提高了果实硬度。综上,在桃树种植中,叶面喷施钾肥可以提高桃树光合作用,调整果实中糖酸组分含量,并改变果实重量、果形指数、硬度、可溶性固形物含量和可溶性糖含量,以此改善果实的外观品质和内在品质,且以0.4 mg/mL硫酸钾处理效果最佳。

‘仓方早生’桃及其早熟芽变不同发育时期果实的转录组分析

【目的】通过对桃品种‘仓方早生’及其早熟芽变不同发育时期的果实进行转录组分析,挖掘参与调控桃果实成熟的关键因子,为深入研究桃果实成熟调控机理提供理论依据。【方法】以桃品种‘仓方早生’及其早熟芽变为试材,每个品种分别选择长势一致的样品树5株,分别于花后30 d(对应‘仓方早生’c1、早熟芽变y1)、45 d(对应c2、y2)、59 d(对应c3、y3)、71 d(对应c4、y4)及89 d(对应c5)对不同发育时期的桃去皮果肉进行取样和转录组测序,并利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对筛选的差异表达基因进行定量验证;利用GO和KEGG对‘仓方早生’及其早熟芽变的差异表达基因进行分析;基于差异表达基因构建加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA),从中鉴定出与果实成熟密切相关的枢纽模块和枢纽基因。【结果】将处于果实相同发育时期的转录组数据进行比较,得到y1与c1、y2与c2、y3与c4和y4与c5四组对比数据,共筛选出差异表达基因4 395个,其中上调表达基因2 212个,下调表达基因2 183个。其中包括10个乙烯、11个脱落酸和18个生长素合成及其信号转导途径基因,并构建了10个IAA蛋白与预测互作ARF蛋白间的相互作用网络。由GO分类统计结果可知,差异表达基因在生物过程板块主要集中于细胞过程、代谢过程和单体过程;在细胞组分板块主要聚集于膜和细胞组分;在分子功能板块主要富集于结合蛋白和催化活性等方面。‘仓方早生’及其早熟芽变果实的差异基因主要集中在y3与c4和y4与c5对比组中,这些差异基因大多被富集到分子功能中结合活力、氧化还原酶活性等方面。对差异表达基因进行KEGG通路分析表明,在果实生长发育成熟过程中伴随着多种次生代谢产物的变化,如倍半萜和三萜生物合成、类黄酮生物合成、类胡萝卜素的生物合成和α-亚麻酸代谢等。同时,本研究发现生长素信号转导途径在不同时间节点均有富集,这意味着植物激素信号转导通路对果实成熟具有极为重要的作用。【结论】在‘仓方早生’及其早熟芽变不同发育时期果实的差异表达基因中,大量激素信号转导途径基因特别是生长素信号途径基因发生了富集,这些基因可能在调控果实发育中具有重要作用,可对这些候选的IAA和ARF功能及其如何通过相互作用调控果实成熟的机制进行进一步的解析。

桃生长势相关基因PpSAUR73功能鉴定

【目的】克隆桃树势相关基因PpSAUR73,分析其对多种激素的响应,鉴定其在调控拟南芥生长势中的作用,为科学合理调控树势提供分子依据。【方法】以‘中油蟠9号’为材料进行激素处理,利用实时荧光定量分析PpSAUR73在24 h内的动态响应;以桃品种‘久艳’为材料克隆PpSAUR73;构建PpSAUR73过量表达载体,将其转化拟南芥;对转基因拟南芥进行表型观察,对同时播种的转基因与野生型拟南芥进行萌芽率统计,对萌发一致的生长7 d拟南芥进行根长及下胚轴的测量,对萌发一致的拟南芥进行不同浓度的激素处理;取7 d大小的两个转基因株系及野生型拟南芥材料进行转录组测序,对差异表达基因进行功能分析、KEGG通路富集分析,并分析调控基因。【结果】PpSAUR73能够对激素处理做出快速响应。过表达PpSAUR73能够影响拟南芥种子萌芽,转基因拟南芥幼苗下胚轴及根长较野生型长,莲座大,整体长势好于野生型,且降低了对生长素的敏感性。过表达PpSAUR73的转录组分析结果显示,在两个对比组中均表达的差异基因有128个,其中有84个上调基因,44个下调基因,并对20个表达量较高的差异基因进行了描述。对过表达PpSAUR73产生的差异表达基因进行GO功能显著性富集分析,结果表明差异表达基因在细胞组分方面富集的基因最多,定位在细胞质、细胞膜、细胞器和细胞外区域。对差异表达基因进行KEGG通路富集分析,结果表明差异表达基因主要富集到苯丙氨酸生物合成通路、植物激素信号转导通路、淀粉蔗糖代谢通路等代谢通路。在苯丙氨酸生物合成通路中,PpSAUR73能够调控编码过氧化物酶基因AT1G05260、AT3G01190、AT3G32980、AT5G15180表达上调,过氧化物酶与木质素合成相关,木质素含量与植株长势呈显著相关,暗示过表达PpSAUR73可能参与调控拟南芥木质素合成从而调控长势。在植物激素信号转导通路中,生长素信号转导中的一些生长素响应基因AtSAUR41、AtSAUR71、AtSAUR51、AtSAUR72和AtSAUR1等表达下调,脱落酸信号转导途径中磷酸酶蛋白AtPP2CA表达上调,而脱落酸信号通路基因AtPYL5表达下调。PpSAUR73能够调控拟南芥长势,参与多种激素信号转导。【结论】PpSAUR73能够快速对激素做出响应,且能够调控转基因拟南芥长势;PpSAUR73过量表达导致的差异基因主要富集到苯丙氨酸生物合成通路、植物激素信号转导通路、淀粉蔗糖代谢通路等代谢通路;PpSAUR73调控IAA、ABA信号转导,推测其在桃树的生长发育过程中起到了重要作用。

核桃JrJAZ基因家族鉴定与转录表达分析

为了揭示核桃JAZ基因家族在核桃生长发育中的作用,本研究通过构建隐马尔科夫模型与转录组数据结合的方法,在核桃全基因组数据库搜索JAZ家族基因,对该家族进行理化性质、基因结构、保守基序、启动子元件、蛋白互作预测等生物信息学和低温胁迫下的转录表达分析。结果表明,核桃JAZ基因家族包含17个成员,蛋白长度范围为138~385个氨基酸,开放阅读框为417~1149 bp,等电点为8.47~10,全部为碱性不稳定亲水蛋白;含有典型的TIFY和jas 2个高度保守的结构域,聚类分析发现,该类基因可分为Group A、Group B、Group C和Group D 4个亚族。在低温胁迫48 h后经转录表达分析,JrJAZ1、JrJAZ3、JrJAZ4、JrJAZ5、JrJAZ7、JrJAZ9、JrJAZ15、JrJAZ16为差异表达基因,推测可能响应低温胁迫。本研究结果将为进一步研究该类基因的功能提供了重要线索和依据。

不同发育时期核桃内果皮的差异代谢物分析

为探明核桃内果皮发育过程中代谢物的变化和木质化发育规律,以不同发育期的‘赞美’核桃内果皮为材料进行了代谢物测定,同时结合转录组信息,研究不同发育时期核桃内果皮中代谢物质的变化及相关基因的转录与表达。结果表明:不同发育期核桃内果皮中代谢物具有显著差异。通过高效液相色谱-质谱联用(UPLC-MS)对样品进行检测分析共鉴定出7 837个代谢物,对其进行筛选后,共得到2 633个差异代谢物,包括核苷酸及其衍生物、脂质、酚酸、氨基酸及其衍生物、生物碱、糖苷、有机酸、木脂素、黄酮类等,被注释到35个代谢通路中,其中玉米素生物合成、组氨酸代谢、核黄素代谢、硫胺素代谢、苯丙氨酸和酪氨酸及色氨酸生物合成通路最显著;硫代葡萄糖苷生物合成、嘌呤代谢、卟啉和叶绿素代谢和苯丙烷类生物合成通路富集到最多差异代谢物。花后45 d时,大部分的差异代谢物的含量较花后20 d时降低。转录组与代谢组联合分析发现,二者具有22个相同的代谢通路,包括玉米素生物合成通路等;激素代谢相关通路和苯丙烷生物合成相关通路中差异代谢物变化与酶编码基因的表达情况一致。核桃内果皮代谢物分析为揭示内果皮发育规律,提高其利用价值提供了理论依据。

核桃JrPUBs(U-box)基因家族鉴定与响应冷温胁迫基因筛选

为了解析核桃U-box基因家族在冷胁迫中的生物学功能,本文通过生物信息学在核桃全基因组中挖掘U-box(JrPUBs)成员,并对该家族成员进行分析,结合转录组数据筛选响应冷胁迫的差异表达基因,并分析该差异基因在不同组织中的转录水平差异。结果表明:在核桃(Juglans regia)全基因组中鉴定出55个JrPUBs基因,编码55条蛋白序列;聚类分析发现,核桃U-box家族成员分为2个亚组;冷胁迫下获得15个差异表达基因,其中JrPUB7、JrPUB9、JrPUB17、JrPUB18、JrPUB20、JrPUB21在根中转录水平较高;JrPUB42和JrPUB48在老叶中转录水平较高。推测该家族15个成员可能响应冷胁迫并参与植物器官发育的调控。