山葡萄种质资源DNA条形码通用序列的筛选

对山葡萄(Vitis amurensis)种质资源样品的ITS、ITS2、psb A-trn H、rbc L和mat K序列进行PCR扩增及测序,优化PCR反应的退火温度,比较各序列的扩增效率、测序成功率、品种间和品种内的差异及barcoding gap图,使用BLAST和NJ树法比较不同序列的鉴定能力,最终从5条DNA片段中筛选出可用于山葡萄种质资源鉴定的DNA条形码通用序列。结果表明,在采集的11份33个山葡萄样品中,psb A-trn H和ITS2序列的扩增与测序成功率较高,其品种间、品种内差异及barcoding gap较ITS、rbc L和mat K序列具有明显的优势,且ITS2序列能够鉴别psb A-trn H序列无法鉴别的品种。实验证明,ITS2和psb A-trn H序列是较适合鉴别山葡萄资源的DNA条形码序列组合。DNA条形码弥补了形态学鉴定的不足,可为山葡萄种质资源的准确鉴定提供科学依据。     

葡萄PRC1-like核心组分基因克隆及序列分析

克隆葡萄PRC1-like核心组分基因并预测其功能。在NCBI中分别查找与拟南芥PRC1核心组分基因同源性最高的葡萄序列,采用CTAB法提取葡萄品种‘赤霞珠’(Cabernet sauvignon)嫩叶中总RNA,运用RT-PCR技术进行克隆,得到葡萄PRC1-like核心组分基因的CDS序列,并通过各种在线软件对葡萄PRC1-like核心组分基因及其编码的蛋白质进行生物信息学分析。获得4个葡萄PRC1-like核心基因,这些基因CDS全长分别为1 614 bp、1 362 bp、1 293 bp和1 275 bp,分别编码568个、453个、430个和424个氨基酸,预测其蛋白质的相对分子量分别为64.17 kD、50.69 kD、47.99 kD和47.71 kD,推测这些蛋白均为亲水性不稳定蛋白,与已知拟南芥PRC1相应的核心蛋白具有高度的同源性,亚细胞定位预测结果表明这些蛋白主要存在于细胞核中。推测葡萄PRC1-like在葡萄发育中起着重要作用,这为进一步阐明葡萄PRC1-like的功能及作用机制提供了理论依据。     

深畦栽培对干旱胁迫下葡萄叶幕微气候和光合作用的影响

试验以‘京亚’和‘红地球’葡萄品种2年生苗木为材料,在田间遮雨棚内考察了自然干旱胁迫下深畦栽植和平畦栽植葡萄根际土壤湿度、叶幕微气候因子、光合作用参数变化特征,探讨根际土壤湿度与叶幕气候互作对葡萄光合作用的影响。结果显示:(1)在干旱逆境下,葡萄根际土壤湿度和叶幕微气候因子交互作用能通过影响水分条件来影响葡萄的光合作用;土壤湿度阀值是葡萄进行光合作用时水分利用最有效的土壤湿度点值,土壤湿度阀值存在“阀值漂移”现象,与叶幕空气湿度呈明显负相关关系,维持较高的叶幕空气湿度有利于实现在较低的土壤湿度下达到更高的光合效率。(2)在干旱逆境下,与平畦栽植相比,深畦栽植在改善葡萄根际土壤水分和叶幕微气候方面具有明显的优势,在该模式下葡萄具有更强的保水能力和更高的水分利用效率,从而具有更强的光合效率。(3)采用深畦栽植模式时,根际土壤相对含水量30%~50%是显著影响葡萄光合作用的土壤湿度区间;根际土壤相对含水量分别在43.32%~50.00%和40.19%~50.00%是‘京亚’和‘红地球’光合作用适宜的土壤湿度范围,在43.32%和40.19%时分别为2种葡萄光合作用水分利用效率达到最高的最适土壤湿度。研究发现,干旱逆境条件下,葡萄根际土壤湿度和叶幕微气候因子交互作用能改善葡萄的光合作用效率;深畦栽植葡萄光合作用对土壤湿度的需求较低,在相对较低的土壤湿度即可达到相对较高的光合能力;深畦栽植模式可以协调葡萄光合作用和水分消耗之间的关系,具有较高的水分利用效率和光合能力,是干旱地区进行葡萄抗旱节水生产的理想模式。     

基于可培养法分析新疆葡萄与葡萄酒相关酵母菌菌群结构

从葡萄、葡萄发酵物、土壤及酒厂设备分离到3 991株新疆本土葡萄酒酵母菌,并通过Wallerstein Laboratory(WL)营养琼脂培养形态分类、代表菌株26S rDNA Dl/D2和5.8S-ITS区域序列鉴定,对新疆葡萄酒酵母菌株进行系统分类和多样性分析,得到22个WL培养类型,7个属13个种。伊犁和于田地区酵母菌种类最多,达10个种;叶城地区和中信国安、乡都酒业、野果林(伊犁)酒厂酵母菌种类最少,仅有1种。新疆优势种为葡萄汁有孢汉逊酵母(Hanseniaspora uvarum)和酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。陆生毕赤酵母(Pichia terricola)、Metschnikowia aff、核果梅奇酵母(Metschnikwoia fructicola)、韩国梅奇酵母(Metschnikwoia koreensis)在新疆地区首次分离鉴定到。对新疆葡萄酒相关的酵母菌群落结构进行全面分析,结果显示新疆与葡萄酒相关的酵母菌丰富多样。为新疆葡萄酒酵母资源的开发利用和葡萄酒的质量控制等奠定了菌种基础。     

气温和根区温度对葡萄叶片光合荧光特性的影响

为探究气温和根区温度对葡萄(Vitis vinifera)叶片光合荧光特性的影响, 以一年生巨峰葡萄为试材, 设置对照、高气温、高根区温度和两者交叉作用共4组处理。结果表明, 相较于对照和高气温, 高根区温度以及交叉处理叶片最大光化学效率(F_v/F_m)降低更明显; 与对照相比, 高根区温度以及高气温与高根区温度交叉处理下光系统II (PSII)实际光化学效率Y(II)显著降低, 非调节能量耗散的量子产量Y(NPQ)及Q_A氧化还原状态(1-q_P)值显著上升。同时, 高根区温度以及高气温与高根区温度交叉处理显著增加了J点的可变荧光(V_j), 而用于电子传递的量子产额(φ_Eo)及性能指数(PI_ABS)显著降低。此外, 高根区温度以及高气温与高根区温度交叉处理下单位面积有活性的反应中心数目(RC/CS_m)也显著下降, K点相对可变荧光(W_k)明显上升。综上所述, 高根区温度是高气温与根区高温交叉胁迫的主导因子, PSII受体侧是主要的伤害位点, 高气温加剧了高根区温度对PSII造成的伤害。     

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。     

葡萄BRX基因家族生物信息学分析

BRX基因家族是一类植物特有的转录因子家族,在拟南芥中参与调节根细胞的增殖与伸长。利用生物信息学方法对葡萄基因组中存在的BRX基因家族进行了电子克隆,并对其进行了基因组的定位、蛋白质的结构、理化性质、二级结构及亚细胞定位的预测与分析,并对其与其它植物进化的亲缘关系进行了研究。基因组定位结果发现:葡萄基因组中6个BRX基因集中分布在3条染色体上,其中Vv BRX1和Vv BRX2分布在第2条染色体上,Vv BRX3和Vv BRX4分布在第9条染色体上,Vv BRX5和Vv BRX6分布在第11条染色体上;编码蛋白的氨基酸数目为360~560个,Vv BRX5的相对分子量(61 884.4)和理论等电点(9.38)均最大,而Vv BRX1的相对分子量(40 239.1)和理论等电点(6.23)均最小。研究显示,不同成员间氨基酸数目、氨基酸序列间存在一定的差异,但都为疏水性蛋白;α-螺旋和无规则卷曲为6个BRX氨基酸序列的主要组成部分;均不存在跨膜域及信号肽。基因结构分析表明,6个BRX基因都含有外显子和内含子结构。亚细胞定位分析表明:6个Vv BRX基因均定位于细胞核。系统进化分析结果表明,Vv BRX1、Vv BRX2基因与胡杨的亲缘关系最近,相似性达96%;Vv BRX3、Vv BRX4与蓖麻、麻疯树、柑橘、可可、大豆聚为一类,说明其进化关系较近;Vv BRX5与其它Vv BRX基因明显分开;Vv BRX6基因与莲的亲缘关系最近。试验结果为葡萄BRX基因家族的克隆和功能分析奠定了一定的研究基础。     

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。     

不同盐碱类型胁迫对红地球/贝达葡萄植株离子分布的影响

以盆栽红地球/贝达葡萄为试材,定量浇灌NaCl、Na2 SO4、NaHCO3、NH4Cl和(NH4) 2SO4,筛选导致葡萄叶片黄化的盐、碱离子,研究不同盐碱类型胁迫对葡萄植株离子分布的影响.结果表明:NaHCO3对植株影响最大,叶片在处理14 d时出现黄化症状,而NaCl和NH4Cl处理28 d时出现黄化症状.NaHCO3和NaCl处理均显著增加了植株各器官中Na+含量,NaHCO3处理根中Na+含量是对照的6.4倍;这两种盐处理均降低了除叶片外其他器官中的K+含量,NaHCO3处理显著降低了各器官中K/Na,根中K/Na仅为0.1,NaCl处理降低了除茎外其他器官中K/Na;这两种盐处理还降低了Ca2+、Mg2+、Fe2+向地上部的运输.NH4Cl、(NH4) 2SO4和Na2SO4处理降低了植株各器官中K/Na,以NH4Cl处理显著.碱性盐NaHCO3对葡萄叶片黄化影响最大,其次是中性盐NaCl,再次是NH4Cl,而(NH4)2SO4和Na2SO4影响较小.     

葡萄半不育花粉粒形态和细胞学观察及相关基因表达分析

以葡萄品种‘魏可’(可育)及其自交后代单株‘魏可实生-3’和‘魏可实生-12’以及品种‘钟山红’(雄性不育)为材料,对花器官特征、花粉萌发率、花粉粒形态以及小孢子发育过程的细胞学特征进行观察,并对绒毡层发育相关基因(DYT1、TDF1和MYB4)的表达进行分析,以初步鉴定葡萄半不育单株的不育特征,揭示花粉败育与基因调控的关系。结果显示:(1)‘魏可实生-3’和‘魏可实生-12’的花粉萌发率均在10%左右,属于半不育花粉;其雄蕊主要特征为花丝卷曲,花丝短于花柱,花药内花粉量少,花药中既有正常长球形花粉粒也有异常近球形花粉粒。(2)‘魏可实生-3’、‘魏可实生-12’没有明显的药室壁结构,小孢子母细胞稀少、疏松;‘魏可实生-3’双核期绒毡层未完全降解,绒毡层细胞中的营养物质滞留没有及时供应小孢子的发育,致后期部分小孢子败育;‘魏可实生-12’绒毡层细胞在单核早期就大部分降解而导致营养供应异常,使部分小孢子败育。(3)在减数分裂期,‘魏可’的绒毡层发育相关基因DYT1和TDF1的表达均最高,MYB4最低,‘钟山红’的3个基因的表达与‘魏可’相反,‘魏可实生-3’和‘魏可实生-12’的表达水平均在‘魏可’与‘钟山红’之间;单核早期以后,3个基因在‘魏可’的表达一直均较低,钟山红’的DYT1基因表达一直最高,其余2个基因均在最低水平,而‘魏可实生-3’的TDF1、MYB4基因在单核早期表达量最高,‘魏可实生-12’的TDF1在双核期表达量最高。研究表明,‘魏可实生-3’的花粉败育发生在单核晚期至双核期,‘魏可实生-12’的花粉败育发生在单核早期;部分药室绒毡层的异常降解,小孢子发育营养供应不均衡可能是导致其花粉半不育发生的原因;‘魏可实生-3’的绒毡层延迟降解与减数分裂期DYT1基因的表达量不足、单核期TDF1基因的过量表达以及MYB4基因在单核期的异常表达有关,而‘魏可实生-12’的绒毡层提前降解与减数分裂期DYT1基因的表达量不足而MYB4基因过量表达,以及双核期TDF1基因过量表达有关。