冬瓜种子的休眠特性研究

【目的】探讨影响冬瓜种子休眠的原因,确定种子休眠特性,为探明冬瓜种子休眠机理及破除方法提供理论指导。【方法】以冬瓜种子为材料,对其进行外观观察及形态指标和质量测定,分析数量性状分布规律及其相关性;采用恒温烘干法和2,3,5-氯化三苯基四氮唑染色(TTC)法检测种子含水量和生活力;采用去皮法和吸水法处理种子,计算其发芽率和吸水率;以蒸馏水为对照(CK),分析0.02,0.04,0.06,0.08,0.10 g/mL冬瓜种子种皮、种胚水和甲醇浸提液对白菜种子萌发、幼苗生长的影响;此外还分析了0.02,0.04,0.06,0.08,0.10 g/mL种皮、种胚甲醇浸提液对白菜幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性的影响,探讨冬瓜种子的休眠机理。【结果】冬瓜种子的种皮坚硬且厚,种子长、宽、厚平均值分别为1.155,0.694和0.226 cm,千粒质量平均值为52.820 g,含水量为75.800%。种子长、宽、厚在4~5级分布频率均较高,种子胚根长在9级分布频率最高,种皮质量和种胚质量均在6级分布频率最高,种子千粒质量和含水量主要分布在4~6级。种子厚与种子长、宽,胚根长与种子长,种皮质量与种子长、种子厚、胚根长均呈极显著正相关。在同等条件下培养5 d后,完整冬瓜种子无萌发,而去皮冬瓜种子发芽率达到54.67%。冬瓜种子的种皮透水性良好,吸水处理21 h后,冬瓜完整种子和破壳种子的吸水率仅相差5.80%。冬瓜种子种皮、种胚水和甲醇浸提液对白菜种子萌发和幼苗生长均有不同程度的抑制作用,其中种子种皮、种胚水和甲醇浸提液对白菜幼苗根长的抑制效应大于苗高;随着浸提液质量浓度的增大,种皮、种胚水和甲醇浸提液抑制效应总体增强;种皮和种胚甲醇浸提液的抑制效应大于水浸提液,种胚浸提液的抑制效应大于种皮浸提液。冬瓜种子种皮和种胚甲醇浸提液总体能抑制白菜幼苗的SOD、CAT、POD活性。【结论】种子中的内源抑制物和种皮机械束缚可能是冬瓜种子休眠的重要原因,而种子各部位浸提物可能通过抑制保护酶活性而影响幼苗生长。

冬瓜种子粗提物对白菜种子萌发和幼苗生长的影响及其内源抑制物分析

探究内源抑制物对冬瓜种子萌发的影响,为揭示冬瓜种子的休眠原因及解除种子休眠的方法具有重要意义。以冬瓜种子为材料,采用系统溶剂分离法对冬瓜种子种皮和种胚的甲醇粗提液进行分离得到不同有机相(石油醚相、乙醚相、乙酸乙酯相、甲醇相)和水相,测定各分离相的浸提液对白菜种子萌发及幼苗生长的影响;结合气质联用(GC-MS)技术和模拟研究法,分析冬瓜种子内源抑制物种类、含量及有机化合物的抑制活性。采用55~75℃热水浸泡30 min或250~1000 mg/L GA3浸泡20~120 min,能有效解除冬瓜种子休眠。冬瓜种子的种皮和种胚分离得到的各分离相对白菜种子萌发和幼苗生长均有不同程度的抑制作用,其中乙酸乙酯相、甲醇相和乙醚相抑制作用最强。采用GC-MS技术检测到冬瓜种皮、种胚分别存在34、39种有机化合物,主要为有机酸类、醇类等物质,其中相对含量较高的有机化合物包括2-羟基吡啶、棕榈酸、十八烷酸、2-羟基丙酸等物质,研究结果可为冬瓜种子的休眠解除和休眠机制提供理论依据。

草莓ζ-胡萝卜素脱氢酶基因ZDS的克隆及特征分析

用RT-PCR和RACE技术从草莓(Fragaria ananassa Duchesne)果实中克隆到ζ-胡萝卜素脱氢酶基因ZDS,命名为FaZDS,其cDNA全长2148 bp,具有1个1710 bp的完整开放阅读框(ORF),编码569个氨基酸。序列分析表明,FaZDS编码的氨基酸序列与其它植物的ZDS蛋白有很高的相似性。系统进化树分析表明,草莓与苹果的ZDS蛋白亲缘关系较近。原核表达结果表明FaZDS基因在大肠杆菌中能高效表达。用半定量RT-PCR技术进行组织表达模式分析表明,FaZDS基因在草莓的花、叶片和果实中均有表达,表达量为花>红果>粉红果>白果>青果>叶。

中国南瓜CmHSP70基因的克隆及表达分析

为了探究中国南瓜(Cucurbita moschata)热激蛋白70基因的功能,该研究采用转录组测序和RT-PCR方法,从中国南瓜中分离获得3个HSP70基因的开放阅读框(ORF)全长,分别命名为CmHSP70-1、CmHSP70-2和CmHSP70-3,三者的序列长度分别为1 998、1 941和2 118 bp,编码666、647和706个氨基酸。蛋白序列分析显示,3个CmHSP70蛋白均属于亲水性蛋白,都含有典型的NBD和SBD保守结构域;CmHSP70-1蛋白含有信号肽和跨膜结构,亚细胞主要定位于内质网;CmHSP70-2蛋白和CmHSP70-3蛋白不含信号肽和跨膜结构,亚细胞主要定位于细胞质和叶绿体。同源比对和进化分析发现,3个CmHSP70蛋白与苦瓜、甜瓜和黄瓜的HSP70蛋白的相似性最高且遗传距离最近。qRT-PCR分析显示,42℃处理能够诱导3个CmHSP70基因在根、茎、嫩叶和成熟叶中表达,并且表达量存在明显的组织特异性,成熟叶中基因的表达量最高;高温条件下,成熟叶中3个CmHSP70基因均能够在短时间内(处理0~2 h)响应热胁迫而大量表达,尤其是CmHSP70-2基因,推测该基因可能在中国南瓜热胁迫过程发挥重要的调节作用。该研究结果为深入了解HSP70基因功能以及阐明中国南瓜的耐热机制提供理论依据。

铜胁迫对小白菜叶肉细胞超微结构的影响

利用透射电镜技术对铜胁迫下2个小白菜品种("五月慢"和"上海青")叶肉细胞超微结构的变化进行了观察。结果表明:未胁迫下,小白菜叶肉细胞中各细胞器结构完整。铜胁迫下,两个小白菜品种单位面积叶绿体数目随铜处理浓度的增大而减少。"五月慢"叶肉细胞超微结构在10mg·L-1、20mg·L-1铜处理下叶绿体受损较轻,在高铜胁迫(40mg·L-1、50mg·L-1)下,叶绿体被膜破损,线粒体嵴减少,出现晶体结构。"上海青"叶肉细胞超微结构随铜浓度的升高损伤不断加重,在高浓度铜胁迫下出现质壁分离,叶绿体内、外膜解体消失,线粒体嵴混乱,有泡状小球出现。以上结果还表明,"五月慢"较"上海青"耐铜。

南瓜5个品种果肉的挥发性成分分析

为了解南瓜(Cucurbita sp.)果实中的特征风味物质,采用顶空固相微萃取气质联用(HS-SPME-GC-MS)技术对5个品种(‘新美玉’、宝丰’、‘金磨盘’、‘健宝’和‘东升’)果肉的挥发性成分和含量进行测定并进行主成分分析。结果表明,从5个品种南瓜果肉中共检测出68种挥发性成分,以醇类、醛类和烃类为主,其中壬醛、正己醛、反,反-2,4-庚二烯醛、顺-壬-3-烯-1-醇和正己醇等化合物为南瓜果肉的主要风味物质。主成分分析表明,南瓜5个品种果肉的风味差异化合物主要有9种,其中十一醛和反-2-壬烯醛为‘健宝’和‘东升’的特征风味物质;1,9-壬二醇是‘宝丰’的标志性风味物质;‘金磨盘’和‘新美玉’因3-壬炔-1-醇相对含量较高而区别于其他品种。因此,特征挥发性物质为南瓜品种改良和品质评价提供参考。

内生解淀粉芽孢杆菌TB2菌株活性物质诱导辣椒果抗疫病的生化机理

利用内生解淀粉芽孢杆菌TB2菌株的活性物质喷施辣椒果后0、24、48、72 h接种辣椒疫霉病菌进行防治辣椒疫病试验,结果表明,TB2菌株的活性物质对辣椒果疫病的发生有一定控制作用,活性物质处理间隔24 h后再接种病菌,其防病效果得到显著提高。生化机制研究表明,TB2的活性物质处理可使辣椒果的可溶性蛋白含量、丙二(MDA)含量、超氧阴离子自由基(O.-2)产生速率及过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性发生显著变化。病菌处理的辣椒果,可溶性蛋白含量、MDA含量和O.-2产生速率及POD、SOD、过氧化氢酶(CAT)、苯丙氨酸氨解酶(PAL)活性均会显著升高,且其最大值高于活性物质处理果的相应最大值。活性物质和病菌共同处理的辣椒果,POD和PAL的活性可上升到高于病菌单独处理的峰值,但MDA含量和O.-2产生速率及SOD和CAT活性均较低,与对照的接近,表现出相对稳定状态。由此推断,TB2的活性物质诱导辣椒果抗疫病与POD、PAL等酶的活性相关。

黄秋葵八氢番茄红素脱氢酶基因的克隆与分析

该研究根据黄秋葵( Hibiscus esculentus L.)转录组测序获得的八氢番茄红素脱氢酶基因( HePDS )序列(GenBank登录号为MG372370)设计引物,克隆验证得到1条 HePDS 基因全长为2 020 bp cDNA,开放阅读框(ORF)包含1 686个碱基;预测其编码561个氨基酸,理论分子量为62.62 kD,等电点为8.155;编码的蛋白与海岛棉( Gossypium barbadense )、雷蒙德氏棉( Gossypium raimondii )、陆地棉( Gossypium hirsutum )同源蛋白的相似性均在93%以上,均含有1个保守的二核苷酸结合域和1个类胡萝卜素结合域,显示其高度的保守性。荧光定量PCR 分析表明, HePDS 基因在黄秋葵根、茎、叶、花和果荚中均有表达;叶发育过程以嫩叶中表达最高,果实发育中以花后2 d表达量最高。类胡萝卜素含量随着叶、果实发育逐渐升高,成熟叶的含量最高,果实以花后4 d含量最高,且 HePDS 基因的表达与类胡萝卜素含量存在密切的相关性。该研究结果为进一步探讨 HePDS 基因的功能和调控机制,以及采用VIGS和CRISPR/Cas9技术开展黄秋葵基因功能的反向遗传学研究奠定了基础。

丝瓜LcPPO1基因CRISPR/Cas9基因编辑载体的构建

[目的]通过CRISPR/Cas9系统构建丝瓜LcPPO1基因编辑载体。[方法]根据前期已经克隆得到的LcPPO1基因序列,设计2个sgRNA靶位点序列,退火制备sgRNA双链,分别与线性PCA1301-Cas9载体连接获得2个重组载体,将重组载体转化DH5α感受态细胞,再对其进行PCR鉴定及测序比对分析。[结果]2个sgRNA靶位点序列已经分别准确地连入PCA1301-Cas9载体,插入序列无突变。[结论]成功构建了丝瓜LcPPO1基因编辑载体PCA1301-Cas9-sgRNA1和PCA1301-Cas9-sgRNA2,为后续研究丝瓜LcPPO1基因功能奠定了基础。