番茄果实内番茄红素含量的遗传

番茄成熟果实内番茄红素含量,决定了以 它为原料的番茄罐头的红度和质量等级,成为 选育优良罐藏番茄品种的主要质量指标之一。 有关番茄红素含量遗传的研究50多年前就开 始了,迄今已知控制或影响番茄红素含量遗传 的基因达17对以上。如番茄果实基本色素基 因R/,和TI 1[91,果实表皮色素基因YZy [l],抑 制番茄红素合成的杏黄果肉基因ar[71, 9-胡萝 卜素基因B/b及其修饰基因MOB"",可提高 番茄红素含量和胡萝卜素含量的高色素基因 仰。‘,,可增加番茄红素含量但降低胡萝卜素含 量的深红基因ogCu21,可抑制果实成熟的基因 tin N nor-, Nr. gr[8J,以及绿条纹基因gs,无绿果 肩基因“,绿肉基因gf,灰绿基因“g等［弋     

果实特异性RNAi介导的Lcy基因沉默来增加番茄中番茄红素的含量

根据GenBank中番茄的番茄红素β-环化酶(Lcy)基因序列和八氢番茄红素去饱和酶基因(Pds)启动子序列设计特异引物从番茄基因组DNA中分别扩增出了Lcy基因的高度保守的长302bp的DNA片段和长1790的Pds启动子片段。根据RNAi的原理,将Lcy基因的DNA片段以正反两个方向通过一段内含子序列连接在一起形成RNAi片段,将该片段与Pds启动子一起插入到pVCT2020的表达载体中,通过农杆菌介导的方法转化番茄,获得转基因植株5棵,PCR检测证实外源片段已成功导入番茄基因组中。收获转色期后20d左右的完全成熟的番茄果实提取番茄红素进行含量分析,结果显示转基因番茄果实中番茄红素的含量极大的增加了。上述结果表明通过RNAi果实特异性的抑制类胡萝卜素代谢途径中生物合成酶基因的表达能够极大的增加番茄果实中番茄红素的含量。这为通过基因工程手段提高番茄果实中的营养价值提供了参考。     

番茄果实成熟过程中番茄红素含量及合成相关基因表达的分析

以2个高代自交系粉果番茄MLK1和红果番茄FL1为材料,利用实时荧光定量PCR技术及色差仪法,对果实成熟过程中4个时期的番茄红素含量分析及八氢番茄红素合成酶(Psy1和Psy2)和番茄红素环化酶(Lcy)基因的表达进行研究。结果表明,在番茄果实成熟的过程中,番茄红素的含量也逐渐增高,在完熟期达到最高,且红果中的含量高于粉果中的。在2个番茄品种果实不同部位中,Psy1、Psy2和Lcy基因在果实逐渐成熟的过程中转录水平均逐渐增加,在完熟期表达量最高,且红果FL1中的表达量高于粉果MLK1表达量,果实中Psy基因的表达量高于Lcy基因的表达量。     

果实特异性RNAi介导的Lcy基因沉默来增加番茄中番茄红素的含量

根据GenBank中番茄的番茄红素β-环化酶（Lcy）基因序列和八氢番茄红素去饱和酶基因（Pds）启动子序列设计特异引物从番茄基因组DNA中分别扩增出了Lcy基因的高度保守的长302bp的DNA片段和长1790的Pds启动子片段。根据RNAi的原理,将Lcy基因的DNA片段以正反两个方向通过一段内含子序列连接在一起形成RNAi片段,将该片段与Pds启动子一起插入到pVCT2020的表达载体中,通过农杆菌介导的方法转化番茄,获得转基因植株5棵,PCR检测证实外源片段已成功导入番茄基因组中。收获转色期后20d左右的完全成熟的番茄果实提取番茄红素进行含量分析,结果显示：转基因番茄果实中番茄红素的含量极大的增加了。上述结果表明：通过RNAi果实特异性的抑制类胡萝卜素代谢途径中生物合成酶基因的表达能够极大的增加番茄果实中番茄红素的含量。这为通过基因工程手段提高番茄果实中的营养价值提供了参考     

果实特异性RNAi介导的Lcy基因沉默来增加番茄中番茄红素的含量

根据GenBank中番茄的番茄红素β-环化酶（Lcy）基因序列和八氢番茄红素去饱和酶基因（Pds）启动子序列设计特异引物从番茄基因组DNA中分别扩增出了Lcy基因的高度保守的长302bp的DNA片段和长1790的Pds启动子片段。根据RNAi的原理,将Lcy基因的DNA片段以正反两个方向通过一段内含子序列连接在一起形成RNAi片段,将该片段与Pds启动子一起插入到pVCT2020的表达载体中,通过农杆菌介导的方法转化番茄,获得转基因植株5棵,PCR检测证实外源片段已成功导入番茄基因组中。收获转色期后20d左右的完全成熟的番茄果实提取番茄红素进行含量分析,结果显示：转基因番茄果实中番茄红素的含量极大的增加了。上述结果表明：通过RNAi果实特异性的抑制类胡萝卜素代谢途径中生物合成酶基因的表达能够极大的增加番茄果实中番茄红素的含量。这为通过基因工程手段提高番茄果实中的营养价值提供了参考     

加工番茄高光效特性与其产量和品质的协调性研究

以6个加工番茄品种为试材,通过盆栽试验对各品种叶片光合色素含量、可溶性蛋白含量、光合特性以及果实产量和相关品质性状进行了鉴定,探讨不同品种光效特性与产量和品质性状的相关关系及其可能机理。结果表明,番茄由苗期进入花期后,各品种叶片光合色素和可溶性蛋白含量均显著增加,叶绿素b和类胡萝卜素比例亦提高,"库"和"源"的增加呈对应关系;各品种的果实产量与花期叶片净光合速率和可溶性蛋白含量呈正相关,与光合色素含量相关性不显著;在本栽培地区和试验条件下,花期‘石红9号’品种的叶片净光合速率和可溶性蛋白含量以及果实产量显著高于其它品种,且其果实Vc含量、番茄红素含量、可溶性糖含量及糖酸比等品质指标也均表现良好,综合性状最优,而‘UC-82’品种的光合色素含量、番茄红素含量和产量等指标均显著低于其它品种。研究发现,加工番茄品种的高光效特征与产量和品质提高具有一定协调性。     

接种刺状无梗囊霉对番茄生长及psy1与psy2基因表达的影响

本研究利用前期筛选获得的丛枝菌根真菌(AMF)刺状无梗囊霉XJ27侵染矮化观赏型番茄品种"小汤姆",分析番茄植株生物量、叶绿素含量以及果实番茄红素含量等相关指标,并采用半定量RT-PCR与实时PCR检测对番茄红素合成相关基因psy1与psy2的表达情况.结果表明:与对照组相比,刺状无梗囊霉处理组番茄的生物量显著增加,增产效果明显;番茄红素合成相关基因psy1与psy2表达增强,果实中的番茄红素含量显著提高.表明刺状无梗囊霉XJ27是一株很有应用潜力的AM真菌.     

接种刺状无梗囊霉对番茄生长及psy1与psy2基因表达的影响

本研究利用前期筛选获得的丛枝菌根真菌(AMF)刺状无梗囊霉XJ27侵染矮化观赏型番茄品种“小汤姆”,分析番茄植株生物量、叶绿素含量以及果实番茄红素含量等相关指标,并采用半定量RT-PCR与实时PCR检测对番茄红素合成相关基因psy1与psy2的表达情况.结果表明：与对照组相比,刺状无梗囊霉处理组番茄的生物量显著增加,增产效果明显;番茄红素合成相关基因psy1与psy2表达增强,果实中的番茄红素含量显著提高.表明刺状无梗囊霉XJ27是一株很有应用潜力的AM真菌.     

鲜食番茄果实中番茄红素含量的主基因－多基因混合遗传分析

选择2个番茄红素含量显著不同的鲜食番茄品系,通过P₁、P₂、F₁、F₂、B₁和B₂6世代联合分析法,研究分析了番茄红素的遗传规律。结果表明：番茄红素的遗传符合一个主基因和加性－显性－上位性多基因模型,主基因遗传力在B₁、B₂和F₂分别为6.85%、34.78％和58.33％,多基因遗传力在B₁、B₂和F₂分别为58.48％、30.69％和0。      

CO2浓度倍增和UV-B辐射增强对冬季大棚番茄生长、果实品质和产量的影响

在CO₂浓度倍增(700μmol·mol^-1)条件下,对补充5个不同低剂量的UV-B辐射对大棚番茄幼苗的株高、茎粗、干重、鲜重,果实的紫外吸收物、可溶性糖、有机酸、Vc、番茄红素等含量,以及果实产量的影响进行了研究。结果表明,CO₂倍增能够明显促进番茄幼苗的生长,提高了番茄果实的紫外吸收物、可溶性糖、有机酸、Vc、番茄红素等含量以及果实的产量。在CO₂倍增条件下,补充低剂量UV-B辐射可以进一步促进番茄幼苗的生长,提高番茄果实的紫外吸收物、可溶性糖、有机酸、Vc、番茄红素等含量,说明在CO₂倍增的条件下低剂量UV-B辐射对番茄的生长有促进效应,但对果实的产量影响不大。当UV-B的辐射剂量为1.163kJ·m^-2时,这种促进效应最明显,超过这一剂量时,UV-B辐射对番茄的促进效应开始减弱。     

CO2浓度倍增和UV-B辐射增强对冬季大棚番茄生长、果实品质和产量的影响

在CO2浓度倍增(700μmol.mol-1)条件下,对补充5个不同低剂量的UV-B辐射对大棚番茄幼苗的株高、茎粗、干重、鲜重,果实的紫外吸收物、可溶性糖、有机酸、Vc、番茄红素等含量,以及果实产量的影响进行了研究。结果表明,CO2倍增能够明显促进番茄幼苗的生长,提高了番茄果实的紫外吸收物、可溶性糖、有机酸、Vc、番茄红素等含量以及果实的产量。在CO2倍增条件下,补充低剂量UV-B辐射可以进一步促进番茄幼苗的生长,提高番茄果实的紫外吸收物、可溶性糖、有机酸、Vc、番茄红素等含量,说明在CO2倍增的条件下低剂量UV-B辐射对番茄的生长有促进效应,但对果实的产量影响不大。当UV-B的辐射剂量为1.163 kJ.m-2时,这种促进效应最明显,超过这一剂量时,UV-B辐射对番茄的促进效应开始减弱。     

SlCBL1基因调控番茄果实成熟发育的分子机理

以番茄(Solanum lycopersicum L.)品种‘Micro Tom’为试材,从其果实中克隆得到番茄类钙调磷酸酶B基因(Tomato Calcineurin B-Like gene,SlCBL1),构建其带有报告基因的e-GFP植物表达载体,分析番茄果实中SlCBL1基因超表达与成熟发育进程的相互关系。结果显示:(1)与对照非转基因植株以及转空载植株相比,转SlCBL1基因番茄中SlCBL1基因过量表达,而且能够使番茄果实成熟期提前3~5d,表明SlCBL1基因可促进番茄果实成熟。(2)番茄果实成熟相关基因的表达量也受到不同程度调控,其中番茄成熟过程中的色素合成基因、乙烯路径基因以及果实成熟相关转录因子都受到强烈的调控,与对照相比表达量分别上调5~10倍。研究表明,SlCBL1基因能够促进番茄果实成熟,而且通过影响色素合成基因以及果实成熟相关转录因子来调控番茄果实成熟。     

CNR转录因子在番茄果实成熟过程中的功能

SPL转录因子在植物中广泛存在并参与植物生长、发育和成熟过程,CNR是SPL转录因子家族中的一个成员,其作用机制尚不清楚。通过RNA-seq、qRT-PCR和染色质免疫共沉淀技术(ChIP)确定转录因子CNR直接作用的新的靶基因,旨在揭示番茄果实成熟过程中CNR的转录调控网络。通过RNA-seq筛选出野生型AC和突变体Cnr番茄果实中有10223个差异表达基因,这些基因涉及番茄果实生长和发育的许多方面。qRT-PCR验证的结果和转录组测序数据一致,发现甘露聚糖-1,4-β-甘露糖苷酶基因、亚油酸9S-脂氧合酶基因、果胶酯酶基因、八氢番茄红素合成酶基因、1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶基因、乙烯响应因子基因、多聚半乳糖醛酸酶基因和果胶裂解酶基因在AC和Cnr番茄果实中的表达量有显著差异。同时,在这些基因的启动子区域发现了转录因子CNR的结合位点GTAC基序,揭示CNR可能直接调控这些基因的转录,最后通过ChIP分析进一步验证了这个假设。转录因子CNR新靶基因涉及脂代谢、细胞壁、番茄红素合成和乙烯生物合成途径,CNR通过这些途径在番茄果实成熟过程中起作用。     

LeCOP1LIKE基因的克隆、反义构建及微型番茄的转化

本文报告利用EST筛选结合RT-PCR的方法从番茄中克隆了LeCOP1LIKE基因的1060bpcDNA片段,并利用其非保守域构建反义RNA表达载体。利用农杆菌介导法．将LeCOP1LIKE基因的反义RNA表达载体转入微型番茄Micro-Tom．获得了10株反义LeCOP1LIKE转基因微型番茄。RT-PCR分析表明其中4个转基因株系中的LeCOP1LIKE表达被显著抑制．并发现抑制LeCOP1LIKE基因的表达导致转基因番茄的株高下降、叶片的叶绿素含量提高、果实中番茄红素含量增加,并且明显抑制转基因种子的发育。这些实验结果证明了LeCOP1LIKE基因为番茄发育过程中光形态建成的抑制因子。     

番茄果实特异性启动子的克隆与遗传转化研究

为了实现外源基因在番茄果实中的高效和特异表达,克隆了番茄果实特异基因多聚半乳糖醛酸酶基因( Polygalacturonase,PG)的启动子.以中蔬四号番茄为材料,建立并优化了以子叶为外植体的番茄高效再生和遗传转化体系;以GUS为报告基因,构建PG:GUS植物表达载体,转化番茄.结果表明,在1.0 mg/L ZT的MS分化培养中,番茄子叶的发芽率最高,芽的诱导率高达91％,且发生畸态芽和褐化的外植体最少;通过抗生素浓度对农杆菌的抑制效果试验发现,当头孢霉素的浓度为200 mg/L时,抑制农杆菌的效果最好;成功克隆了番茄PG启动子,将PG启动子驱动的GUS基因转入番茄,对转基因后代果实的GUS染色表明,PG启动子驱动的外源基因在果实中特异表达.     

昼夜温差对番茄生长发育、产量及果实品质的影响

在3间人工气候室精密受控环境中,保持日平均温度为22 ℃,设置昼夜温差分别为6 ℃(25 ℃/19 ℃)、8 ℃(26 ℃/18 ℃)、10 ℃(27 ℃/17 ℃),研究昼夜温差对番茄生长的影响.结果表明: 番茄不同品种、不同生长时期适宜的昼夜温差条件不同.番茄开花前,与6 ℃温差相比,8 ℃温差可显著加快野生种醋栗番茄LA1781生长发育,使幼苗株高增加23.1%,出叶加快1～2片,开花提前7 d;10 ℃温差对LA1781苗期的促进作用与8 ℃温差相似.对栽培种普通番茄LA2397和LA0490来说,6 ℃温差使幼苗生长良好,8 ℃温差对幼苗无显著促进作用;与6 ℃温差相比,10 ℃温差对苗期生长及开花有抑制作用,使株高降低12.0%～18.3%,出叶慢2～3片,开花推迟2～4 d.10 ℃温差使3个品种番茄地上部分干质量增加25.2%～44.2%.番茄开花后,与6 ℃温差相比,10 ℃温差可显著提高LA1781的产量和果实品质,使果实数增加34.7%,单株产量增加92.1%,平均单果质量增加40.0%,果实可溶性糖含量增加16.3%,番茄红素含量增加95.6%.与6 ℃温差相比,LA2397和LA0490在8 ℃温差下产量和果实品质提高,番茄红素含量增加超过2倍;在10 ℃温差下产量略有降低(5.0%),果实含糖量降低,但果实尺寸和番茄红素含量增加.表明番茄苗期生长温差不宜过大,花果期适当增大昼夜温差可提高产量和果实品质,但温差过大易造成生长不良和减产.     

番茄果实乙烯释放量的遗传模型分析

本试验选择2个番茄果实乙烯释放量显著不同的番茄品系,通过P_1、P_2、F_1、F_2、B_1和B_2六世代的分析方法,研究了番茄果实乙烯释放量的遗传规律.结果表明:番茄果实乙烯释放量遗传符合1对负向完全显性主基因+加性-显性多基因模型(D-4),主基因效应在B_1、B_2和F_(23)个世代的遗传率分别为36.33%、44.09%和35.14%,多基因效应在B_1、B_2和F_(23)个世代的遗传率分别为54.73%、40.50%和54.88%.     

ACC氧化酶和ACC合成酶反义RNA融合基因导入番茄和乙烯合成的抑制

从番茄品种强力米寿的总DNA中克隆番茄果实特异启动子2A11,以番茄成熟果实的RNA为模板,进行RT-PCR扩增,克隆番茄全长的ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因片段。完成两个基因的克隆和测序后,将888bp的番茄ACC氧化酶基因和943bp的ACC合成酶基因片段串联,构成全长1837bp的融合基因。将该融合基因以反义的方向插入植物双元载体pYPX145中番茄果实表达特异启动子下游,获得ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因融合的植物双元载体pOSACC。该载体外源基因表达单元的两端含两个烟草SAR序列,利于转基因的稳定遗传。以番茄栽培品种合作903子叶和下胚轴为外植体,利用根癌农杆菌进行基因转化,通过200mg/L卡那霉素选择和GUS检测,获得了105株番茄GUS阳性植株,转基因番茄果实在当代表现明显耐贮特点。经过4代的耐贮和果实农艺性状的综合选择,获得了两个表现良好的株系DR-1和DR-2,两株系果实乙烯释放量显著下降,是未转基因材料的9.5%,番茄的贮存期在50天以上。     

破色期番茄果实均一化cDNA沉默文库的构建和功能基因筛选模型的初步建立

番茄果实的成熟是由多基因精细调控的一个过程．利用破色期番茄果实,根据复性动力学原理在mRNA水平进行均一化操作使高丰度和低丰度的mRNA丰度接近．然后把均一化之后mRNA反转录得到cDNA,再与基因沉默载体pTRV重组,最后把构建好的载体通过电转化的方法转入到GV3101农杆菌中,从而建立起破色期番茄果实均一化cDNA沉默文库．通过番茄果实中病毒诱导基因沉默技术,对cDNA沉默文库进行初步筛选,从而确定功能基因筛选模型．在模型建立阶段,以番茄红素合成途径相关的PDS基因作为内标基因,在100个混合农杆菌样中,成功筛选到了PDS基因．     

转基因表达OPH提高番茄果实降解有机磷农药能力的研究

拟通过基因工程提高番茄果实降解有机磷农药残留的能力。构建了E8启动子基因驱动有机磷降解基因(OPD)的植物表达载体pSE8OP,经农杆菌介导遗传转化番茄子叶后,进行GUS染色、PCR和Southern blotting分析。证明OPD基因已整合进转基因植株基因组中,为1个拷贝。HPLC比较分析发现,转基因番茄果实能显著提高降解毒死蜱和对硫磷的能力,大大减少了番茄中的农药残留。