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。     

藤稔葡萄花发育相关基因启动子的克隆及功能分析

采用基于热不对称交错式PCR的基因组步移法,从藤稔葡萄(Vitis vinifera×V.labrusca‘Fujiminori’)的基因组总DNA中扩增花发育相关基因FT、FLC、AP3和AG的启动子上游序列片段,并通过序列分析及PlantCARE在线预测对FT、FLC和AP3启动子片段的序列及顺式调控作用元件和功能进行了分析.扩增结果表明:AG的第1轮扩增产物无明显条带,第2轮扩增产物条带弥散,不能用于序列分析及顺式调控作用元件和功能分析;FT、FLC和AP3基因2轮扩增产物均有特异条带,FT、FLC和AP3启动子序列的实际长度分别为1 470、1 698和1 061 bp,GenBank登录号分别为HM192806、HM192805和HM192804.PlantCARE在线预测结果表明:FT、FLC和AP3启动子片段中均含有TATA-box、CAAT-box等启动子的特异表达元件及光响应元件、真菌刺激响应元件、MYB结合位点等多个顺式调控作用元件,共同受真菌刺激、MYB和光等因素的调控;FT、FLC和AP3均可能在花的分生组织中表达,且FT和AP3还可能在胚乳中表达.根据研究结果推测:FT、FLC和AP3基因的启动子序列片段中均存在多种诱导响应元件,可能均为诱导型启动子.     

葡萄VvIQD10果形相关基因定位及其互作研究

以葡萄6个不同果形品种盛花期花序为材料,通过荧光定量PCR方法分析比较葡萄IQ67结构域(IQ67 domain, IQD)基因家族成员VvIQD10的表达;从椭圆形葡萄品种‘天山’中克隆出VvIQD10基因编码区序列,对其进行生物信息学分析,采用亚细胞定位瞬时表达载体转化烟草的方法研究VvIQD10蛋白在细胞中的分布情况,并通过酵母双杂交实验和双分子荧光互补试验进行蛋白互作研究。结果表明:(1)VvIQD10基因在长果形葡萄品种中的表达量高于近圆形葡萄品种。(2)VvIQD10基因开放阅读框长度为1 401 bp,编码466个氨基酸。(3)VvIQD10蛋白为不稳定亲水性蛋白,无信号肽和跨膜区,但含保守的IQ67结构域,主要结构为α螺旋和随机卷曲,与猕猴桃IQD家族成员(PSS09955.1)亲缘关系最为接近。(4)VvIQD10蛋白主要定位于微管和质膜,并且直接与细胞骨架组织相关蛋白——钙调素类蛋白(VvCML)相互作用。研究认为,VvIQD10基因可能参与葡萄果形调控,葡萄VvCML蛋白从胞质到微管的募集依赖于VvIQD10,推测VvIQD10蛋白可能通过和钙调素类蛋白相结合来调控细胞骨架运动,进而参与葡萄果实形状的变化。     

离体条件下葡萄砧木＇5BB＇植株再生体系研究

以葡萄砧木＇5BB＇组培苗为试材,研究不同外植体类型、基本培养基、植物生长调节剂的种类及其浓度组合对＇5BB＇植株再生的影响.结果表明：MS基本培养基为适合叶柄不定芽再生的基本培养基;着生于顶端第2、3节位的叶柄为适宜的外植体;适于叶柄不定芽再生的植物生长调节剂种类及质量浓度组合为2.5 mg/L BA＋0.05mg/L IBA;叶柄不定芽再生率最高可达到43.33%.     

‘阳光玫瑰’雄性不育株花蕾发育期抗氧化酶活性和内源激素含量的变化北大核心CSCD

以葡萄品种‘阳光玫瑰’及其实生后代雄性不育株‘Y-14’为试材,研究花蕾发育期抗氧化酶活性和内源激素含量的变化,阐明葡萄雄性不育新种质的生理生化特征。结果表明:(1)与‘阳光玫瑰’相比,雄性不育株‘Y-14’花蕾的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性显著降低,而丙二醛(MDA)含量显著增高。(2)‘Y-14’花蕾的生长素(IAA)含量高于‘阳光玫瑰’,而脱落酸(ABA)含量显著低于‘阳光玫瑰’;‘Y-14’花蕾的赤霉素含量(GA_(3))在花蕾发育前期低于‘阳光玫瑰’,而其茉莉酸甲酯(MeJA)在后期显著低于‘阳光玫瑰’;‘Y-14’花蕾的反式玉米素核苷(TZR)含量较‘阳光玫瑰’偏低。(3)在单核早期,‘Y-14’花蕾的ABA含量变化平缓,而‘阳光玫瑰’的ABA含量急剧升高,与此同时GA_(3)含量开始高于‘阳光玫瑰’,而MeJA含量则在单核早期低于‘阳光玫瑰’且差异逐渐显著。研究认为,‘阳光玫瑰’实生后代不育株‘Y-14’花蕾发育期SOD、POD、CAT活性和MDA、IAA、ABA、GA_(3)、MeJA含量异常变化可能导致了雄性不育的发生,而且单核早期可能是‘Y-14’雄性不育产生的关键时期。     

赤霉素与细胞分裂素对葡萄果实邻近叶光合特性及果实品质的影响

以‘阳光玫瑰’葡萄为材料,在连栋避雨大棚栽培条件下,研究了花后两周同一浓度赤霉素(GA3)与不同浓度细胞分裂素(CPPU)组合对葡萄果穗邻近叶片的光合特性及果实品质的影响.结果表明:非直角双曲线模型较为适合果穗邻近叶光响应曲线拟合.在25 mg·L-1GA3分别与5、10、15、20 mg·L-1CPPU组合处理下,葡萄果穗邻近叶的净光合速率和气孔导度均随着光合有效辐射的增加而增加,胞间CO2浓度降低.25 mg·L-1GA3分别与5、10、15mg·L-1CPPU组合处理下,果实品质随着CPPU浓度的增加而提高.25 mg·L-1 GA3+20mg · L-1CPPU处理下,虽然果穗邻近叶的光合能力高于其他浓度处理,但果实品质相关指标较25 mg·L-1GA3+15 mg·L-1CPPU处理时低,表明适宜的CPPU浓度可以提高果实邻近叶的光合能力及果实品质,浓度过高反而使果实品质下降.花后两周较为合理的组合为25mg·L-1 GA3+15 mg·L-1CPPU.     

蓝浆果叶片高效再生体系的建立

以高丛蓝浆果(V accin ium corym bosum)叶片为外植体,研究了影响离体再生的多个因素,建立了高效的再生体系。结果表明:改良1/2 M S ZR 5 m g.L-1培养基最适合不定芽分化,再生率达100%。不同节位叶片对蓝浆果叶片不定芽的分化具显著效应,以幼嫩的1~2节位的叶片比较容易分化不定芽;叶片远轴面接触培养基、叶片创造伤口和不经暗处理或短时间处理有利于不定芽分化。低浓度IBA有利于叶片再生茎段的生根,在改良1/2 M S IBA 0.1 m g.L-1培养基上蓝丰(B luecrop)生根率为66.7%,而伯克利(B erk ly)仅为33.3%。     

葡萄VvSUN基因的克隆及其控制果形功能初探

SUN基因是控制番茄果实形状的主效基因。该研究从NCBI中查找与番茄SUN相似性最高的葡萄序列,设计特异性引物,采用RT-PCR技术从‘天山’葡萄花穗中克隆出该序列,命名为VvSUN基因。序列分析表明,VvSUN基因开放阅读框长度为1 278bp,共编码425个氨基酸;预测蛋白质分子量为48.11kD,理论等电点为10.63。VvSUN蛋白不具有信号肽,为非跨膜蛋白,可能定位于细胞核和线粒体膜上,属于亲水性蛋白;二级结构分析表明α螺旋和无规则卷曲是VvSUN蛋白中主要的结构元件。VvSUN基因编码的氨基酸具有IQ保守结构域,与NCBI中其他7种植物IQD家族成员基因序列相似性在43%~53%;系统进化树分析表明,VvSUN基因与拟南芥IQD12基因亲缘关系最近;推测葡萄VvSUN蛋白质与番茄SUN蛋白质具有相似的功能。荧光定量PCR分析表明,VvSUN基因在两个葡萄品种中均在盛花期表达量最高,花后果实中的表达量均较低;GA3处理后果实果形指数显著增大,且幼果中VvSUN基因表达量明显上升。研究推测葡萄VvSUN基因可能参与果形拉长的调控。     

巨峰葡萄查尔酮异构酶基因克隆及表达分析

从一年生'巨峰'扦插苗中克隆了CHI基因,并采用半定量RT-PCR技术,以actin基因为内参,分析了CHI基因在'巨峰'葡萄果实不同发育阶段及组织的表达.序列分析表明:CHI基因序列中含有3个内含子,4个外显子.信息学分析显示,CHI基因编码的多肽链既没有信号肽,也不存在跨膜结构域,且亚细胞定位于细胞质中.半定量RT-PCR分析结果表明,CHI基因在果皮、果肉、种子及幼叶和幼根中都表达,但不同的组织中表达方式不同.CHI基因在花后30 d和90 d的果皮中强烈表达;但在果肉中,CHI基因在花后90 d表达强烈,而在种子中于花后45 d表达强烈,随果实发育,其表达逐渐下降.在上述实验的同时,高温处理抑制CHI基因在一年生盆栽'巨峰'葡萄幼叶中的表达,随处理时间延长,其表达又有所恢复;高温诱导CHI基因在幼根的表达.