枸杞SWEET基因家族的鉴定与糖含量关系分析

【目的】糖外排转运蛋白（sugars will eventually be exported transporters, SWEETs）在植物生长发育过程中发挥重要作用,为解析SWEETs基因在枸杞（Lycium barbarum L.）果实发育过程中对糖积累作用,进一步为揭示SWEET基因在枸杞果实发育过程中作用提供参考。【方法】研究基于枸杞基因组数据,采用生物信息学方法对枸杞SWEET基因（LbaSWEET）进行全基因组鉴定,并利用已发表的转录数据分析了LbaSWEETs在果实发育时期的基因表达情况。【结果】结果表明,枸杞SWEET基因家族共有37个成员,随机分布于10条染色体上,分别编码152~621个氨基酸,蛋白质分子量为16.87~69.97 kD,等电点为4.96~9.86。亚细胞定位预测位于叶绿体或质膜,大多数含有7个跨膜螺旋。系统进化分析发现,37个LbaSWEET蛋白可分为4个亚群,每个亚群的基因结构和保守基序组成相似。启动子元件分析发现,LbaSWEET基因启动子富含大量激素响应、逆境胁迫和生长发育响应元件。转录组数据和qRT-PCR分析表明,LbaSWEET9和LbaSWEET29基因表达量随着果实成熟呈现显著增加。相关性分析结果表明,LbaSWEET9和LbaSWEET29基因表达量与果糖含量呈显著正相关。【结论】研究推测LbaSWEET9和LbaSWEET29基因是果糖积累的关键基因。     

干旱胁迫对宁夏枸杞生长及果实糖分积累的影响

文章研究不同干旱胁迫下宁夏枸杞生长及果实糖分积累的变化规律,为宁夏枸杞在干旱地区高产栽培提供参考依据。采用盆栽控水试验,设置正常灌水、轻度干旱、中度干旱和重度干旱处理,研究了干旱胁迫对宁夏枸杞植株生长、生物量分配以及果实糖分积累的影响。结果表明：干旱抑制宁夏枸杞新稍、果实、株高和地径的生长：随着干旱程度加剧,根和茎中干物质分配率逐渐升高,而枝条、叶和果实中干物质分配率大幅降低;轻度干旱有利于果实发育过程中果糖的积累,中度和重度干旱胁迫则不利于成熟期果糖和蔗糖积累;干旱胁迫明显降低成熟期转化酶、蔗糖磷酸合成酶（SPS）和蔗糖合成酶（SS）的活性;果实发育过程中果糖的含量与SPS和转化酶活性存在极显著相关。可见,在果实发育期,土壤含水量为田间持水量55％以上,能促进宁夏枸杞果实中糖分积累,有效提高果实品质。     

枸杞属一份野生新种质的描述

对枸杞属一份野生新种质进行了描述,命名为昌吉枸杞(Lycium changjicum W.A.et Y.J.W,sp.nov.)。该种与宁夏枸杞(Lyciun barbarum L.)相近,差异之处在于果实颜色、花丝基部绒毛和花冠喉部的鹅黄色轮廓。该种质的果实为红褐色,绒毛浓密,且密闭花冠筒,花冠喉部的鹅黄色轮廓呈五角形排列,而宁夏枸杞的果实为红色,花丝基部绒毛较稀疏,花冠喉部的鹅黄色轮廓露出很少。该种质发现于新疆昌吉市吉木萨尔县,2010年9月8日由安巍、王亚军、巫鹏举和秦垦发现并采集。模式标本存于宁夏枸杞工程技术研究中心标本室,模式标本号:NO.A.W2010090801。     

枸杞果糖激酶基因LbFRK7的克隆及表达分析

该研究以‘宁杞1号’枸杞果实为材料,基于转录组测序TR28373|c0_g1序列,利用RT-PCR技术,克隆出枸杞果糖激酶基因LbFRK7的全长序列为1 060bp,其中,ORF开放阅读框为1 044bp,编码有348个氨基酸,蛋白质分子量为37.44kD,理论等电点5.05;LbFRK7编码的氨基酸序列包含有pfkB碳水化合物激酶家族高度保守的3个特异性区域,2个底物识别位点,4个ATP结合位点;LbFRK7与烟草和辣椒的FRP7基因序列相似性较高,达到90%;利用实时荧光定量技术分析发现,不同组织中LbFRK7基因均有表达,且果实中的表达量最高,根中最低;随着果实的发育,果实中LbFRK7基因的表达量呈先升后降的变化趋势,并于开花后15d达到最高。在果实发育前期,LbFRK7基因的表达量与果糖含量的变化趋势相同,但在果实发育中期和后期,LbFRK7基因的表达量与果糖含量的变化趋势相反。相关分析结果显示,LbFRK7表达量与果糖和蔗糖含量的相关系数分别为-0.326和-0.339,但均未达到显著水平。研究表明,LbFRK7基因在枸杞果实发育过程中对果糖转化起到一定作用,特别是在果实成熟过程中对果糖含量的升高具有重要的作用。该研究结果为进一步探讨枸杞LbFRK7的功能及果糖代谢奠定了基础。     

采后枸杞鲜果褐变与其活性氧代谢的关系

以采后'宁杞3号'枸杞鲜果为试材,研究其在(4±1)℃和(10±1)℃贮藏过程中果实褐变与活性氧代谢的关系.结果表明:枸杞果实褐变指数在两种贮藏温度下的贮藏初期(0～10 d)增加幅度均较小(分别为17.6%和5.1%),(10±1)℃下的果实从第15天显著增大(64.1%),而(4±1)℃下从第20天显著增大(67.9%).(4±1)℃贮藏果实的超氧歧化酶(SOD)活性和还原型抗坏血酸(AsA)含量在采后贮藏的前10 d增大,之后降低,贮藏后期又增大;超氧阴离子(O2-)产量在采后0～5 d降低,而后逐渐增大;过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量在采后0～5 d增大.之后前者降低又缓慢升高.与(10±1)℃贮藏果实相比,(4±1)℃下贮藏果实O2-产量显著降低,H2O2含量在贮藏第5天和第25天也显著降低,MDA含量在贮藏5～20 d显著降低;SOD活性在贮藏5～10 d显著提高.过氧化氢酶(cAT)活性和AsA含量明显提高;多酚氧化酶(PPO)活性在贮藏15～25 d显著下降,总酚含量在贮藏5～20 d显著增加.研究发现,枸杞果实褐变可能是细胞活性氧代谢失调,使PPO与酚类物质接触,导致酚类物质氧化的结果;(4±1)℃低温贮藏能通过调整鲜果活性氧代谢来有效延缓褐变进程.     

枸杞己糖激酶基因LbHXK的克隆及表达分析

该研究以宁夏枸杞‘宁杞1号’果实为材料,利用RT PCR技术, 分离出枸杞己糖激酶基因LbHXK的全长序列(1 494 bp),该基因包含完整开放阅读框ORF,编码498个氨基酸,蛋白质分子量为53.88 kD ,理论等电点5.96; LbHXK基因编码的蛋白具有己糖激酶家族显著的特征,包含一个己糖激酶小亚基 (Gly91~Val228)和一个大亚基结构(Asn229~Asp476),该蛋白三级结构为V型,并且存在一个葡萄糖结合结构域;LbHXK与茄科烟草的同源性最高为93.36%。 实时荧光定量分析发现,LbHXK基因在不同组织均有表达,叶中最高,茎中次之,根中最低,且组织间差异不显著;随着果实发育LbHXK基因表达量呈先升后降的变化趋势,并在色变期(开花后约22 d)达到最高,随后到果实成熟期降至最低,且果实发育前中期显著高于后期。该研究结果为进一步探讨枸杞LbHXK基因的功能奠定了基础。     

不同果色枸杞果实糖积累特征及其与蔗糖代谢酶活性的关系

以‘宁杞1号’（红色）、‘宁夏黄果’（黄色）和‘黑果’（黑色）3份不同果色枸杞为试材,测定枸杞果实发育过程中糖含量与蔗糖代谢酶活性的变化,并分析糖含量与蔗糖代谢酶活性的相关性,以探讨不同果色枸杞糖积累差异的生理基础,为进一步阐明枸杞品质形成及调控机理提供理论依据。结果显示：（1）气相色谱（GC）法检测结果为 ‘宁杞1号’果实含8种糖,‘宁夏黄果’含7种糖,‘黑果’仅检测到4种糖;且成熟期枸杞果实均以果糖、葡萄糖和蔗糖为主。（2）在枸杞果实发育过程中,各材料果实的果糖和葡萄糖含量呈现逐渐升高趋势,果实发育的后期升高幅度高于初期;而各材料蔗糖和赤藓糖含量却呈现出不同的变化趋势,不同发育时期材料间差异各异。（3）不同果色枸杞蔗糖代谢酶活性在枸杞果实发育过程中差异较大,其中酸性转化酶（AI）在果实发育的初期活性较低,材料间差别小,但在果实发育的后期活性高,材料间差异较大;从枸杞果实发育色变期到成熟期,供试材料AI和蔗糖合成酶（SS）活性高于中性转化酶（NI）和磷酸蔗糖合成酶（SPS）;在整个果实发育过程中‘黑果’保持着较低果糖含量和蔗糖代谢酶活性。（4）3种果色枸杞果糖含量均与AI活性达到显著相关关系,红色与黑色枸杞己糖（果糖和葡萄糖）含量与NI达到显著相关关系。研究表明,不同果色枸杞果实中的糖种类与含量、蔗糖代谢酶活性差异较大,AI活性升高有利于枸杞果糖的积累,转化酶在枸杞果实己糖积累过程中发挥着重要的作用。     

干旱胁迫对宁夏枸杞叶片蔗糖代谢及光合特性的影响

以宁夏枸杞品种‘宁杞1号’为材料,采用防雨棚内盆栽控水法研究了轻度干旱(LD)、中度干旱(MD)、重度干旱(SD)和正常灌水(CK)4种土壤水分条件下枸杞叶片糖分含量、蔗糖代谢酶活性和光合参数的响应规律,为宁夏枸杞在干旱地区高产栽培提供参考依据。结果显示:(1)干旱胁迫降低了枸杞青果期叶片蔗糖和淀粉含量,轻度干旱胁迫可提高枸杞色变期叶片果糖和蔗糖含量,而成熟期叶片淀粉含量则随着干旱加重而升高。(2)干旱胁迫降低了青果期枸杞叶片中性转化酶(NI)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)的活性,降低了色变期和成熟期叶片酸性转化酶(AI)和SS的活性,但提高了色变期和成熟期叶片NI的活性。(3)随着干旱胁迫的加剧,叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)呈降低趋势,瞬时水分利用率(WUE)呈现:LD>CK>SD>MD的变化趋势。研究认为,轻度干旱胁迫能促进宁夏枸杞成熟期叶片蔗糖积累和水分利用率提高,有利于更多光合同化物输送到果实中。     

基于全长转录组信息的枸杞SSR标记开发北大核心CSCD

枸杞是茄科枸杞属的重要经济植物,广泛分布于我国西北地区,环境适应性强。本研究分析了枸杞基因组中SSR的分布特征,并基于宁杞1号全长转录组开发SSR分子标记,对28个枸杞种质进行遗传多样性分析和亲缘关系分析。用MISA软件搜索全长转录组中SSR位点,设计并筛选多态性好的SSR引物,对206对引物经过毛细管电泳筛选后最终选出23对引物对28个不同分布区的枸杞种质进行遗传多样性分析,遗传相似系数用非加权组平均法(UPGMA)聚类。23对引物共扩增得到240个等位基因,每个位点的等位基因数范围为4~17,Shannon信息指数范围为1.177~2.487,期望杂合度和观测杂合度的范围分别为0.635~0.909和0.250~0.964,PIC的范围是0.580~0.902。遗传距离聚类分析显示28份枸杞种质在遗传相似系数为0.71时被分为4类,宁夏枸杞为Ⅰ类,中国枸杞为Ⅱ类,黑果枸杞为Ⅲ类,Ⅳ类中只有中国枸杞种的枸杞岛种质。利用全长转录组序列可以高质量实现枸杞SSR标记开发,新开发的23对引物后续可用于枸杞种质遗传多样性分析和分子标记辅助育种工作。