福建省辣椒连作土壤改良后微生物群落结构特征分析

为了解福建省设施辣椒连作土壤改良后微生物群落结构的变化,在辣椒连作土壤中按照900 kg·hm^(-2)施用牡蛎钙土壤调理剂改良土壤,后定植辣椒。在种植末期分别采集设施栽培辣椒健康生长(JK)、发生连作障碍(LZ)和经过改良后(GL)的种植土壤进行微生物多样性检测、分析。结果表明:JK土壤的细菌丰富度和多样性最高,LZ土壤的真菌丰富度和多样性最高,GL土壤的细菌和真菌的丰富度及多样性都处于中位。进一步分析发现GL土壤的细菌数量和种类更接近JK,而真菌更接近LZ;细菌丰富度前10的OTU聚类结果显示JK、GL、LZ每组中3个样品都能聚成一个独立的聚类单元,且GL和JK的系统发育关系更近;3种土壤中优势细菌差异较大,真菌的担子菌在LZ中的占比远超过JK和GL。表明添加土壤调理剂能够改变连作土壤的微生物群落组成,且朝着健康土壤的方向转变。

全基因组关联分析在蔬菜育种研究中的应用

全基因组关联分析(GWAS)是一种高效地将表型和基因型进行关联并用于遗传作图和搜寻相关性状候选基因的方法,可同时对多个复杂性状进行关联分析,在蔬菜育种中应用日益广泛。本文对全基因组关联分析方法进行概述,对近年来全基因组关联分析在蔬菜生长发育过程相关性状、品质和产量性状以及抗性性状上的应用研究进行总结,并展望了其在蔬菜育种领域的应用前景。

设施栽培番茄新品种闽农科1号的选育

闽农科1号是以自交系SH5-3-1-1-1-1-1为母本、SH2-1-1-1-1-1-1为父本选育而成的杂交1代高抗设施型番茄新品种。该品种为无限生长类型,植株长势强,单式花序为主,始花节位7~11节,坐果能力强。单果质量170~210 g,果实近圆形,完熟果大红色,无绿肩,有鲜艳色泽,畸裂果率低,硬度高。果实可溶性固形物含量(w,后同)4.4%、番茄红素含量3.70 mg·100 g^(-1)、维生素C含量10.60 mg·100 g^(-1)、总糖含量2.6 g·100 g^(-1)、总酸含量6.11 g·100 g^(-1)、蛋白质含量2.53 g·100 g^(-1)。667 m2产量5000 kg以上,高抗番茄黄化曲叶病毒病(TYLCV)、枯萎病和根结线虫病等病害,适宜于福建省秋冬季设施栽培。2020年9月通过农业农村部非主要农作物品种登记。

27个印度南瓜组合在周宁县的引种适应性评价

为了筛选出适合周宁地区种植的高产、优质的印度南瓜品种,以一品为对照,对福建省农业科学院作物研究所蔬菜研究室配制的27个印度南瓜组合进行比较试验。结果表明:印度南瓜组合2023011和2023015产量高,植株长势旺盛,均为主蔓结瓜,瓜形均为厚扁圆形,成熟期果实皮色均为墨绿色,果实蒂部分别为微凸、平状,果实脐部均为平状,果实大小适中,折合产量分别为33064.1、31491.9 kg·hm^(-2),较对照一品增产6.6%~11.9%,在产量、瓜形、瓜蒂形状等商品性指标符合市场需求,肉质致密,口感粉味,综合性状表现优异,适宜在周宁地区种植。

西葫芦9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶CpNCED2基因的克隆及其干旱响应模式研究

为探究9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)在西葫芦干旱胁迫环境中的调控作用,本研究基于前期构建的转录组数据库从西葫芦中分离到1条1 941 bp的cDNA,该序列包含一个完整的开放阅读框(ORF),命名为CpNCED2;基因预测编码588个氨基酸,其理论分子量(Mw)为65.73 kDa、等电点(pⅠ)为6.89。CpNCED2与同为南瓜属的中国南瓜和印度南瓜中同源蛋白的相似性均为99%,显示出高度的保守性。Pfam分析发现,CpNCED2具有NCED家族的典型特征,即含有4个保守组氨酸位点(His284、His333、His398和His575)和2个NCED蛋白保守结构域(281-289和333-340位)。利用光合仪对干旱胁迫后1、2、3、4 d西葫芦的幼苗进行测量,结果表明,随着干旱胁迫时间的延长,叶片净光合速率(Pn)、光系统Ⅱ最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、非光化学淬灭系数(NPQ)和光化学电子传递效率(ETR)显著降低。同时发现,干旱胁迫后1、2、3、4 d西葫芦叶片中水势逐渐降低,脱落酸(ABA)含量逐渐升高,CpNCED2基因显著上调表达。本试验为进一步研究CpNCED2在西葫芦干旱胁迫应答以及ABA的代谢合成过程的功能提供了理论依据。

辣椒不同栽培土壤/基质真菌群落结构特征分析

为对比分析辣椒不同栽培土壤/基质中真菌差异、揭示辣椒无土栽培基质中真菌群落结构特性,分别采集辣椒无土栽培根际基质(SlPlRh)、无土栽培非根际基质(SlPlNRh)、根际土壤(PlRh)、非根际土壤(PlNRh)以及非耕作土壤(NPl)作为试验素材。利用Illumina-Seq高通量测序技术检测5种土壤/基质中真菌多样性及丰度,分析真菌群落结构特征。结果表明:PlNRh真菌丰度和多样性最高,SlPlNRh最低,两者丰度存在显著差异,其他样品间丰度和多样性均无显著差异;真菌群落组成在门分类水平PlRh、SlPlRh和SlPlNRh的组成较相似,平均相对丰度占比有差异,属分类水平NPl、PlRh和PlNRh组成相似,SlPlRh和SlPlNRh组成相似;真菌群落聚类分析表明NPl、PlRh、PlNRh 3种土壤和SlPlRh、SlPlNRh 2种基质明显分成两个类群;LEfSe分析结果显示PlRh和PlNRh两种土壤的显著性差异物种最多、SlPlRh最少。通过检测辣椒种植土壤和无土栽培基质中真菌多样性及群落组成,比较分析不同类型种植基质根际真菌微生物组的差别,初步揭示辣椒无土栽培基质真菌多样性和群落结构特征,为今后无土栽培基质选择、基质组分配比和改良提供科学依据。

低温弱光下普通丝瓜的生理响应及转录组测序分析

对普通丝瓜(Luffa cylindrica)品种农福806的幼苗分别进行10℃和5℃低温弱光胁迫处理,通过测定其生理指标、光合参数和叶绿素荧光参数,应用相关性分析、主成分分析和转录组测序等方法研究了普通丝瓜幼苗对低温弱光胁迫的生理响应机制。研究结果表明:在5℃弱光处理期间(0~24 h),普通丝瓜幼苗的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性以及丙二醛(MDA)、游离脯氨酸(Pro)含量总体上均呈先上升后下降的变化趋势,可溶性糖含量总体上一直呈上升趋势;在10℃弱光处理期间(0~10 d),丝瓜幼苗的POD活性以及MDA、可溶性糖含量总体上一直呈上升趋势,其他3个指标总体上呈先升后降的变化趋势;丝瓜幼苗的可溶性糖含量与POD、SOD活性呈极显著正相关,与CAT活性呈极显著负相关;Pro含量与MDA含量呈极显著负相关;SOD活性与CAT活性呈极显著负相关,与POD活性呈显著正相关。对6个生理指标进行主成分分析,在5℃下提取出3个主成分,在10℃下提取出2个主成分。转录组测序获得了7.13亿条Clean data,在3个低温处理组丝瓜幼苗的差异表达基因中,上调基因共有4945个,下调基因共有5065个,涉及24种生物学过程,差异表达基因涉及代谢过程、植物激素信号转导、内吞作用和植物─病原互作。总之,低温弱光对普通丝瓜幼苗的光保护系统破坏性较大,光合效率降低会间接引起幼苗脱水萎蔫;SOD活性是丝瓜幼苗响应低温弱光胁迫的主要生理指标;差异表达基因涉及Ca^(2+)转运、海藻糖代谢等生物途径。

不同果肉厚度的苦瓜种质细胞大小和形态差异分析

为探讨苦瓜果肉生长规律及细胞大小和形态对果肉发育的影响,以2份不同果肉厚度苦瓜种质(分别为LX13、ZK54)为材料,分析不同时期果肉厚度动态变化以及细胞大小和形态参数,研究不同指标之间的相关性。结果表明:(1)2份苦瓜种质果肉厚度随果实发育不断增大,在花后17、23 d种质间差异显著。(2)LX13细胞面积在花后10、17和23 d差异显著,细胞周长、长度、宽度在4个取样时间差异显著,ZK54细胞面积花后17 d显著大于花后10 d,细胞周长、长度在花后3、10和17 d差异显著,细胞宽度在4个时间差异显著;在花后17、23 d,LX13细胞面积、细胞周长、长度和宽度均显著大于ZK54。(3)LX13细胞纵横比和圆度在花后17、23 d显著大于花后3、10 d,ZK54两个指标在花后17 d显著大于花后3、10 d,但花后23 d这两个指标均显著小于花后17 d;在花后17、23 d,LX13的细胞纵横比和圆度显著大于ZK54。(4)相关分析显示细胞参数与果肉厚度之间均呈显著或极显著正相关,表明细胞发育对苦瓜果实的生长起关键作用。

52份苦瓜种质种子低温发芽能力鉴定与评价

为评价苦瓜种子的低温发芽能力,测定了52份苦瓜种质种子在15℃处理下的8个发芽指标,并运用因子分析、相关分析、主成分分析、隶属函数分析、聚类分析、回归分析等方法进行综合性评价。结果表明:(1)52份苦瓜种质种子的发芽率、发芽势、生长势、发芽指数、活力指数、平均发芽时间、平均发芽速度和种子萌发指数均出现不同程度的差异,变异幅度为25.648%~127.182%。(2)发芽率、发芽势、生长势、发芽指数、活力指数、种子萌发指数两两之间呈极显著正相关,平均发芽速度与其他所有的指标均呈极显著负相关。(3)主成分分析共提取到两个主成分,累积贡献率为87.773%,其中主成分1贡献率为71.313%,主成分2贡献率为16.460%。(4)聚类分析将参试材料分成4个类型,基于综合评价值排序发现BG9、BG5、BG15、BG8和BG55的低温发芽能力强。(5)建立低温发芽能力评价方程D=0.162+0.001×X_(1)+0.003×X_(2)+0.137×X_(3)+0.02×X_(5),为挖掘及培育耐冷品种提供科学依据,也为简化生产流程、提高生产效率提供理论参考。

黄秋葵实时荧光定量PCR内参基因的克隆与筛选评价

为筛选黄秋葵实时荧光定量PCR的稳定内参基因,本研究以绿白1号为试验材料,根据黄秋葵RNA-seq数据库,筛选并验证获得18SrRNA、ACT、EF-1α、TUA、TUB、GAPDH等6个内参基因ORF序列;以黄秋葵不同组织、不同发育时期果实、不同发育时期叶片和低温、高温、干旱胁迫处理的叶片为材料,利用实时荧光定量PCR技术分析测定基因表达量,并结合GeNorm、NormFinder和BestKeeper软件评价6个内参基因的稳定性。结果表明,6个基因在不同组织、各发育阶段及不同胁迫下均有表达,但表达稳定性不尽相同,其中,EF-1α在黄秋葵果荚发育、高温胁迫下表达稳定性最好;18SrRNA在黄秋葵各组织、叶发育和干旱胁迫下表达稳定性最优;ACT在低温胁迫下表现最稳定。此外,在29个处理中,18SrRNA、EF-1α、ACT表达均较稳定,可以用于荧光定量表达分析。本研究结果为黄秋葵基因功能分析和调控机理研究提供了基础。

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。

六个品种花椰菜花球的营养成分分析与评价

为评价花椰菜(Brassica oleracea var.botrytis)的营养品质,测定了6个品种花球的10项营养指标,运用主成分分析和聚类分析方法对花椰菜品质进行综合评价。结果表明,6个品种的10项品质指标均存在不同程度的差异,变异幅度为12.22%~131.21%。维生素C(Vc)、总黄酮、总多酚、Fe、Ca、P、蛋白质含量间存在显著或极显著的关联性。系统聚类分析将6种花椰菜分为4类,黄色花椰菜‘209’、‘100’和‘217’各为1类,白色花椰菜‘210’、‘214’和‘218’聚为1类。主成分分析提取了花椰菜品质综合评价的3个主成分,获得6个营养评价指标:Vc、总黄酮、总多酚、Fe、Ca和P。通过建立评价函数模型:F=0.5591Z_(1)+0.2189Z_(2)+0.1669Z_(3),筛选出‘209’花椰菜的营养品质最高。这为挖掘及选育优良花椰菜品种提供了科学依据。

黄秋葵MYB转录因子的鉴定及与果实老化关系分析

黄秋葵(Hibiscus esculentus L.)纤维素和木质素的大量积累极易引起果实老化,而植物MYB转录因子参与纤维素和木质素等生物合成与沉积,在次生细胞壁形成中起着重要的调控作用。为研究MYB转录因子在黄秋葵老化中的作用,从黄秋葵果实转录组测序数据库中筛选得到10条功能注释为MYB基因的片段序列,克隆获得了HeMYB4、HeMYB6、HeMYB26、HeMYB28、HeMYB44、HeMYB46、HeMYB59、HeMYB86、HeMY108和HeMYB113的基因全长,分析其核苷酸及编码氨基酸序列特征,同时进行了亚细胞定位、磷酸化位点、功能域、进化等生物信息学分析。结果显示,10个MYB基因均定位于细胞质膜上,具有丰富的磷酸化位点和功能域,与拟南芥等物种中参与纤维素和木质素合成的MYB蛋白亲缘关系较近。通过实时荧光定量PCR分析黄秋葵MYB基因家族的10个基因在果实发育过程、采后常温贮藏期间的表达,结果发现,HeMYB46、HeMYB86、HeMY108的表达量与纤维素含量呈极显著正相关,推测上述基因在黄秋葵果实衰老过程纤维素合成中起重要作用;HeMYB46、HeMYB59的表达量与木质素含量呈极显著正相关,推测其在木质素合成中起到重要调控作用。本研究结果初步明确了黄秋葵MYB转录因子在黄秋葵老化过程中的作用,为黄秋葵的生产、分子育种等提供了理论基础。

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。

普通丝瓜GH3基因家族全基因组鉴定及表达分析

以普通丝瓜[Luffa cylindrica(L.)Roem.]为试验材料,基于其全基因组,对生长素酰胺合成酶基因(gretchen hagen 3,GH3)家族成员进行鉴定和生物信息学分析,并分析其在普通丝瓜长果品种、短果品种中的表达情况。结果表明,普通丝瓜全基因组中共存在14个GH3基因家族成员,暂命名为LcGH3.1~LcGH3.14,蛋白序列长度为515~843aa,相对分子量在58.366~96.406 ku之间,LcGH3.8、LcGH3.14为碱性蛋白,其他LcGH3蛋白均为酸性蛋白。LcGH3.1为稳定蛋白,其他LcGH3均为不稳定蛋白。14个LcGH3蛋白均是亲水蛋白,其中LcGH3蛋白主要含有10个基序(Motif),14个LcGH3蛋白均含有Motif 1、Motif 4、Motif5、Motif6、Motif7和Motif 9保守基序。系统进化树分析结果表明,14个LcGH3蛋白聚类在GroupⅡ、GroupⅢ2类。在普通丝瓜长果品种、短果品种商品果中,共有6个GH3基因家族成员存在差异表达,其中LcGH3.1、LcGH3.2、LcGH3.5在短果品种中的相对表达量高于长果品种,LcGH3.8、LcGH3.12、LcGH3.13在短果品种中的相对表达量低于长果品种。推测LcGH3基因家族与普通丝瓜果实发育相关,且与果长密切相关。

丝瓜新品种(系)对枯萎病抗性的鉴定与评价

为鉴定与评价丝瓜自交系及新品种的枯萎病抗性水平,通过室内人工接种,鉴定了11个丝瓜自交系及3个杂交种。结果表明,SP08012、SP09001和SP08006这3个自交系对枯萎病表现为中抗,SP05008、SP11012、15006、15007和SP15008这5个自交系对枯萎病表现为高感,福研2号、福研3号、福研6号这3个新品种对枯萎病表现为中抗。说明目前选育的丝瓜新品种(系)大多数对枯萎病表现为抗或中抗,可为丝瓜抗病育种提供新材料。

黄秋葵纤维素合酶基因家族鉴定及表达分析

为了研究黄秋葵(Hibiscus esculentus L.)果实老化的机理,测定了其发育过程和采后纤维素含量,显微观察了纤维素在细胞结构中的分布。结果表明,黄秋葵果实老化过程中纤维素含量及在细胞壁的分布大量增加,推测纤维素增加是果实老化的主导因素。从黄秋葵果实转录组测序的RNA-seq数据库中筛选得到9条功能注释为CESA基因家族的片段序列,克隆获得黄秋葵纤维素合酶基因家族CESA1、CESA2、CES43、CESA4、CESA6、CESA7、CES4A等7个基因全长及CESA5、CES4A的片段。通过荧光定量PCR分析这9个基因的表达,结果表明HeCESA1、HeCESA3、He CESA6表达模式相同且其蛋白具有初生细胞壁特异性CESA的保守序列CQIC和SVICEXWF基序;HeCESA4、HeCESA8、HeCESA7的表达模式基本一致,并且在果实发育过程中和采后常温贮藏中纤维素显著增加时表达量显著上调,且远远高于同一时期其他CESA。由此推测HeCESA4、HeCES48和HeCESA7在黄秋葵果实衰老过程纤维素合成中起重要作用。

黄秋葵果实老化与内切葡聚糖酶基因的关系分析

黄秋葵(Hibiscus esculentus L.)果实极易老化,采收期和货架期都极短,为研究黄秋葵老化的机理,该文通过实验测定了黄秋葵果实发育过程中和采后纤维素含量变化,显微镜观察了细胞纤维素组织结构变化。黄秋葵果实老化过程中纤维素含量大量增加,细胞内纤维组织增多,推测纤维素增加是黄秋葵果实老化的主导因素。植物内切葡聚糖酶基因与纤维素的合成密切相关,该研究从黄秋葵果实转录组测序的RNA-seq数据库中筛选得到7条功能注释为endoglucanase基因家族的片段序列,克隆获得黄秋葵内切葡聚糖酶基因家族的endoglucanase1、endoglucanase3、endoglucanase6、endoglucanase10、endoglucanase11、endoglucanase23、endoglucanas25基因全长,分别将其命名为HeCEL1、HeCEL3、HeCEL6、HeCEL10、HeCEL11、HeCEL23、HeCEL25 7个基因,它们均属于GH9家族。通过荧光定量PCR分析黄秋葵内切葡聚糖酶基因家族7个基因的表达情况,结果表明黄秋葵果实发育时HeCEL3、HeCEL10、HeCEL25表达模式相同,HeCEL6、HeCEL23表达模式一致;HeCEL25果实采后0~2天表达量平稳,其余6个基因在采后1天表达水平急剧下降。黄秋葵果实发育过程中的纤维素、采后常温贮藏其纤维素含量与HeCEL3、HeCEL6、HeCEL10、HeCEL25、HeCEL23表达量呈显著负相关,推测HeCEL3、HeCEL6、HeCEL10、HeCEL25、HeCEL23在黄秋葵果实纤维素积累中起重要作用,与黄秋葵果实的老化密切相关。

普通丝瓜LcSUN1基因的克隆及表达分析

果长是普通丝瓜的重要的性状之一,相关研究表明SUN基因与果长有关,但是目前关于普通丝瓜SUN基因的研究鲜见报道。为深入研究普通丝瓜中的SUN基因,该研究基于丝瓜基因组数据,筛选出4个SUN基因,暂将其命名为LcSUN1~LcSUN4,并采用RT-PCR克隆出普通丝瓜LcSUN1基因。生物信息学分析表明,该蛋白含有一个跨膜结构域和一个SUN结构域。系统进化树分析表明,该蛋白与南瓜和冬瓜的SUN蛋白亲缘比较近。实时荧光定量PCR分析显示,LcSUN1基因在普通丝瓜果实发育过程中表达量呈现先上升后下降的趋势;LcSUN1基因在花后12天短果中的表达量高于长果,且表达量存在极显著差异。这些结果说明普通丝瓜LcSUN1在调控果长方面具有保守性,这将为普通丝瓜果长性状的相关研究提供理论基础。

冬瓜BhMAPK15基因的克隆及其非生物胁迫下的表达分析

该文为探究MAPK15基因的结构和功能,根据冬瓜(Benincasa hispida(Thunb.)Cogn.)转录组高通量测序结果,采用RT-PCR方法从冬瓜中分离得到MAPK15基因的完整编码序列,命名为BhMAPK15。序列分析表明,BhMAPK15开放阅读框(ORF)长1704 bp,编码567个氨基酸。亚细胞定位预测表明,BhMAPK15可能定位于细胞核或细胞质。以NCBI数据库为基础,从数据库中获得模式植物水稻、拟南芥和其他不同物种间的MAPK15家族成员,分析该基因与这些成员的氨基酸序列、保守基序,并构建系统进化树。经系统进化树分析表明,BhMAPK15属于D组家族成员,与甜瓜、南瓜、黄瓜和苦瓜的相似性较高。氨基酸序列和保守基序结果表明,该基因家族成员保守性较高。实时荧光定量PCR分析表明,BhMAPK15在不同组织器官中均有表达,且非生物胁迫处理可以上调BhMAPK15的表达水平。上述研究结果表明,BhMAPK15基因可能在冬瓜响应非生物胁迫中发挥作用。