刺葡萄种内遗传多样性研究进展

刺萄萄主要分布在我国长江中下游及以南地区,是中国野生萄萄中果粒最大的一个种,其果实高抗炭疽病和白腐病,在湖南、江西、福建、贵州等省的部分地区一直作为鲜食和酿酒品种栽培利用。刺葡萄种内遗传多样性较为丰富,为了充分挖掘利用刺葡萄资源,提高刺葡萄资源的利用效率,本文从刺葡萄的物候学、花器类型、形态性状、果实理化性状、花粉形态、DNA遗传水平和抗性等方面进行种内多样性的研究和综述,以期为刺葡萄种质资源的保护、鉴定评价和发掘利用奠定基础。     

刺葡萄抗白腐病转录因子VdWRKY53基因克隆及表达

利用同源克隆的方法,分别获得‘刺葡萄0943’的转录因子VdWRKY53基因的编码区和启动子区域,分析其序列特征,通过实时荧光定量检测其对白腐病菌侵染和水杨酸诱导的反应,并以感病品种欧亚种‘黑比诺’为对照,分析不同种质中转录因子VdWRKY53基因序列及表达差异。结果表明:‘刺葡萄0943’的VdWRKY53基因,在其编码区和启动子区域都有抗病基因的序列和位点特征,在DNA和氨基酸水平上与‘黑比诺’VvWRKY53有5处差异,这5处氨基酸差异可能造成了其功能的差异;‘刺葡萄0943’和‘黑比诺’中的WRKY53基因启动子受葡萄白腐病菌和水杨酸诱导后表达量增加,且VdWRKY53基因表达量和趋势不同于‘黑比诺’VvWRKY53。生物信息学分析和实时荧光定量表明,在‘刺葡萄0943’抗病途径中VdWRKY53转录因子具有重要的生物学作用。     

中国野生葡萄mybA转录因子SNP特征分析

本研究以中国野生葡萄14个种为材料,对控制花色苷合成的mybA转录因子进行克隆和序列分析,获得VvmybA1和VlmybA2两个转录因子的全长基因序列,共检测到121个SNP,表现出丰富的遗传多样性。3种中性检测方法比较序列变异模式,结果表明,中国野生种葡萄VvmybA1和VlmybA2基因没有偏离中性模型,反映出基因漂移和选择性中性突变之间的平衡。不同野生种材料的mybA 基因结构存在很高的同源相似性。但是在启动子区、内含子区以及第三个外显子区存在不同程度碱基的缺失、插入和替换,而且野生种葡萄mybA基因存在一些特有序列或突变,这些突变可以作为分子标记区分不同的野生种材料。通过基因结构比对和系统进化树分析,可将野生种葡萄细分为5个类群。初步推测桦叶葡萄和变叶葡萄进化地位较为原始。     

葡萄品种DNA指纹数据库的构建及遗传多样性分析

利用SSR分子标记技术对314份葡萄品种进行了DNA指纹数据库构建和遗传多样性分析,为葡萄品种鉴定、亲缘关系分析和植物品种权保护提供科学依据。结果表明:9对引物共扩增出199个等位基因,多态性位点为199个,多态性比率达100%,每个标记检测到的位点数在17~31之间,平均为22.1个;多态性信息含量(PIC)值变幅在0.793~0.886之间,平均值为0.839。本研究发现3组同名异物品种和9组疑似同物异名品种,除此之外的290份品种中,70份品种仅需1对引物即可区分开,其余品种需要引物组合来实现品种之间的区分。最少选用8对引物即可完全区分开290份葡萄品种。最终利用8对多态性SSR引物构建了314份供试材料的DNA指纹数据库,聚类分析结果表明:263份二倍体供试材料可被分为真葡萄亚属和圆叶葡萄亚属两大类,而真葡萄亚属又被分为15个亚类。51份多倍体供试材料被分为3组,聚类结果与供试材料已知的系谱来源基本吻合。     

中国三种濒危葡萄属(Vitis L.)植物的地理分布模拟

收集云南葡萄、庐山葡萄和温州葡萄3个濒危种的地理分布资料,利用地理信息系统软件ArcGIS绘制其现状分布图,在分布信息数据矢量化的基础上研究了影响其分布的主要环境因子,同时采用BIOCLIM模型对3种野葡萄的生态位进行了模拟,预测了其在当前和未来的可能潜在分布区。结果表明:3种野葡萄主要集中分布于我国的长江以南地区,江西北部和浙江东南部分别是庐山葡萄和温州葡萄最为集中的地区,云南葡萄分布比较分散;最干季的均温、年均温差和年降雨量是影响云南葡萄地理分布的主要环境因子;年均温、降雨量的季节性变化、最湿季均温和平均月温差是影响庐山葡萄地理分布的主要环境因子;极端最低温、年降雨量、最干月降雨量是影响温州葡萄地理分布的主要环境因子;3种野葡萄当前的潜在分布区与实际分布区有很好的一致性,说明BIOCLIM模型模拟的精确度较高,3种野葡萄当前和未来可能潜在分布中心依然位于我国的南部地区,在未来气候变化情景下,3种野葡萄适宜区面积变化范围不明显,但适宜区向北部移动。     

中国野生葡萄资源在生产和育种中利用的概况

中国自古就有采食葡萄野果的习惯。自从2000多年前葡萄的栽培种——欧亚种传入我国,国内原产野生葡萄逐渐失去重视,但其栽培利用在一些地方一直延续至今。刺葡萄是中国野生葡萄中果粒最大的一个种,因其耐湿热和抗病性强,在江西、福建、湖南、贵州等地区一直作为鲜食葡萄栽培利用至今。长期以来,毛葡萄在广西、湖北、陕西、西藏等地被用作生产独具地方特点的野葡萄酒。山葡萄在东北被用作酿酒原料的历史有90年以上。一些野生葡萄被用作抗性砧木育种的亲本材料。新中国成立以来,野生葡萄的栽培利用和遗传改良不断得到重视,实现了山葡萄的人工栽培,选育了大量优良单株,培育了一系列葡萄新品种,在我国葡萄产业发展中发挥了或正在发挥作用。本文对中国野生葡萄资源在遗传改良和栽培利用中的成就进行了总结,旨在引起葡萄育种工作者对中国原产野生葡萄的重视,加强中国野生葡萄在葡萄遗传改良中的利用。     

褪黑素UPLC-MS/MS检测方法优化及其对干旱和盐胁迫下葡萄幼苗褪黑素含量的分析

褪黑素是一种吲哚类激素,对植物的生理活动和抗逆性起到显著的调节作用。该研究建立了褪黑素超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)检测方法,并分别对干旱胁迫和盐胁迫条件下‘赤霞珠’葡萄幼苗根系和叶片中褪黑素含量的变化进行分析,以探讨葡萄中褪黑素的生理功能及其响应逆境胁迫的调控机制。结果显示:(1)褪黑素UPLC-MS/MS检测方法的优化条件为:采用超声波破碎法提取葡萄组织中的褪黑素;色谱条件为:色谱柱为Agilent Eclipse XDB-C18(1.8μm,3.0×50mm),流动相A为0.1%(v/v)的甲酸水溶液,流动相B为纯甲醇,梯度洗脱,柱温42℃,进样量1μL,流速0.2mL/min;质谱条件为:电喷雾正离子模式(ESI+)电离,多反应监测模式(MRM)检测,检测离子对为m/z 233→174。该方法测量结果的相对标准偏差(RSD)低于7%,最低检测限(LOD)和最低定量限(LOQ)分别为0.04ng/mL和0.12ng/mL。(2)干旱胁迫和盐胁迫下葡萄幼苗根系和叶片中褪黑素含量较对照组均显著增加,且胁迫程度越强增幅越大;用120mmol/L的NaCl溶液处理幼苗以后,幼苗根系和叶片中褪黑素含量分别达到627.25和3 220.42pg/g,大约都是相应对照组幼苗根系和叶片中褪黑素含量的7倍;10%PEG6000处理植株后其根系和叶片中褪黑素含量也远远高于对照组。研究表明,超高效液相色谱串联质谱法可作为一种准确、高效、简便易操作且具有较高的灵敏度和精确度的植物内源褪黑素含量检测方法;葡萄中褪黑素的合成是其对逆境胁迫的一种应激响应,暗示着褪黑素在缓解逆境胁迫方面具有重要作用。     

葡萄属野生资源分类研究进展

葡萄属野生资源在整个葡萄属(Vitis L.)的系统演化中占有十分重要的地位。葡萄属野生资源分布广泛,种间杂交容易,形态变异较为复杂,造成分类工作难度较大。长期以来,部分野生种的分类一直存在争议。本文从世界葡萄属植物的分类历史出发,对葡萄属野生种分类研究进展进行了综述。传统的分类方法不能够很好地解决不同种之间的亲缘关系,近十几年来,多种分子标记被应用于葡萄属的系统发育研究,并构建了葡萄属系统发育的基本框架。但是,分子系统学研究工作开展的远远不够,而且多数研究仍然受到资源的限制。未来建议加强葡萄属野生资源的收集和保护,并开展更全面的分类学修订工作。同时,充分利用分子系统学的相关技术手段,进一步阐明各野生种的分类地位。     

中国野生葡萄叶绿体分离及叶绿体DNA提取的研究

以中国野生刺葡萄、山葡萄、桑叶葡萄和东南葡萄的成熟叶片为材料,比较柱式植物叶绿体DNAout试剂盒和改良的高盐-低pH法分离叶绿体及提取cpDNA效果。结果显示:(1)2种方法均分离得到了中国野生葡萄的叶绿体,但与柱式植物叶绿体DNAout试剂盒相比,改良的高盐-低pH法得到的叶绿体浓度高、杂质少,更适合中国野生葡萄叶绿体分离。(2)柱式植物叶绿体DNAout试剂盒提取的cpDNA,其OD260/OD280在1.28~1.36之间,质量浓度为4.2~7.8ng·μL~(-1),质量低,不能满足后续测序要求;而改良的高盐-低pH法提取的cpDNA,其OD260/OD280值在1.84~1.90之间,质量浓度为2 514.4~4 133.7ng·μL~(-1),质量高,纯度好,能满足后续测序要求。研究表明,改良的高盐-低pH法能简便、快速获得中国野生葡萄完整叶绿体及高质量cpDNA,并且提取的cpDNA可满足后续测序要求,为葡萄属植物叶绿体基因组的深入研究奠定了基础。     

葡萄初级核心种质资源MybA基因型分析

探究MybA类基因在不同类型葡萄品种中的分布,可为葡萄品种鉴定,以及有色葡萄育种的亲本选择提供依据。本研究以欧亚种、欧美杂种、法美杂种、山欧杂种以及美洲种在内的118个葡萄初级核心种质为材料,对其MybA基因型进行分析。结果表明:欧亚种及其杂种普遍具有VvmybA1基因的等位基因VvmybA1a,仅10个欧亚种及其杂种品种中没有检测到VvmybA1a基因;欧亚种、欧美杂种以及法美杂种中普遍同时具有VvmybA1、VvmybA2和VvmybA3基因,仅少数品种未检测到VvmybA2或VvmybA3基因;山欧杂种中北玫、公酿1号和熊岳白葡萄同时具有VvmybA1、VvmybA2和VvmybA3基因,北醇和北红中仅检测到VvmybA1和VvmybA3基因;仅在具有美洲种血缘的葡萄品种中检测到VlmybA2基因,而5个认为是美洲种的品种未检测到VlmybA2基因,且检测到了欧亚种特有的VvmybA1a等位基因,推测它们为含美洲种血缘较多的欧美杂种,而非纯美洲种。