中国特有野生酿酒葡萄的群体基因组学分析

葡萄是中国的重要经济植物,酿酒葡萄更是葡萄产业的重要部分。本研究通过34份酿酒葡萄基因组重测序数据,研究中国三种特有野生酿酒葡萄山葡萄(Vitis amurensis)、刺葡萄(Vitis davidii)和毛葡萄(Vitis heyneana)的群体间遗传结构、遗传多样性与群体历史变化,通过群体遗传学手段筛选选择信号,挖掘中国野生酿酒葡萄特有的重要种质基因。群体结构显示群体间聚成四个分支。与中国主要栽培酿酒葡萄相比,三个野生酿酒葡萄群体多样性较低,且均受东亚大陆末次冰期的影响,导致群体有效数量较低,相关野生种质资源需要得到进一步的保护和收集。通过对中国野生酿酒葡萄共同受选择区域进行定位,本研究共鉴定到272个中国野生酿酒葡萄受选择的基因,这些基因富集到葡萄有性生殖、花粉形成、淀粉和蔗糖代谢,以及自噬体等功能或通路上,研究结果能为栽培酿酒葡萄今后的杂交育种、抗病和酿酒风味等方面提供重要的育种依据。这些基因可能与中国野生葡萄长期受本土环境影响而形成的独特生长发育过程有关。本研究可为中国原产野生酿酒葡萄的保护及育种应用提供重要理论依据。     

DNA分子标记技术在葡萄砧木改良上的应用

葡萄砧木具有抗葡萄根瘤蚜和线虫等土传虫害、抗寒、抗旱、耐盐碱等优良特性,可调控葡萄生长和品质,利用葡萄抗逆砧木进行嫁接栽培已成为葡萄产业发展的必然趋势。因此,开展葡萄砧木改良研究具有十分重要的意义。随着生物技术的发展,DNA分子标记技术已广泛应用于葡萄砧木改良研究,本文对近10年分子标记技术在葡萄砧木品种鉴定、系谱分析、遗传图谱构建等方面的研究应用进行了综述,并指明未来葡萄砧木的研究方向。     

国际葡萄品种目录数据库的使用与分析

葡萄是世界上最重要的果树之一,在世界范围内拥有上万份的种质资源,其遗传多样性非常丰富。近年来,随着葡萄产业与计算机信息通信技术的飞速发展,建立葡萄种质资源网络数据库显得尤为重要。1984年,德国Geilweilerhof葡萄育种研究所在国际植物遗传资源委员会(IPGRI,现更名Bioversity International)与国际葡萄和葡萄酒组织(OIV)支持下,建立了世界上最丰富的葡萄种质数据库——国际葡萄品种目录(VIVC,Vitis International Variety Catalogue)。为了让广大葡萄育种者和科研人员更好地认识VIVC的功能及其所登录的大量葡萄种质的特点,达到促进对葡萄种质资源的利用与创新,本研究介绍了VIVC的主要功能与数据库中登录的葡萄种质资源的情况,并对这些葡萄种质的育种地区、用途、果皮色泽、花器类型、种子有无等性状以及SSR标记在葡萄种质鉴定中的利用等进行了分析。     

中国毛葡萄和刺葡萄分布的气候适宜性

毛葡萄和刺葡萄是起源于中国且用于葡萄酒酿造的两大野生葡萄品种。本研究基于已有中国毛葡萄和刺葡萄的气候影响因子研究成果,利用最大熵原理从充分性与必要性方面确定了影响中国毛葡萄和刺葡萄种植分布的主导气候因子,并基于这些因子综合作用反映的毛葡萄和刺葡萄种植分布的存在概率分析了中国毛葡萄和刺葡萄分布区的气候适宜性。结果表明: 影响中国毛葡萄、刺葡萄分布的主导气候因子是年日照时数、开花期5月降水量、年极端最低气温、最冷月平均气温。中国毛葡萄、刺葡萄气候高适宜区分布在湖南西部和南部、广西中北部、贵州东南部、重庆中部。气候高适宜区、适宜区、低适宜区面积分别占研究区域总面积的2%、14%和16%。毛葡萄、刺葡萄气候适宜及以上区域的年日照时数阈值为1200～1800 h,年极端最低气温-8 ℃以上,最冷月平均气温阈值为2～13 ℃,5月降水量为110～320 mm。     

葡萄蛋白质组学研究进展

人类基因组计划的完成标志着生命科学已进入后基因组时代,蛋白质组学的研究被提升到了前所未有的高度,蛋白质组学旨在阐明基因组所表达的真正执行生命活动的全部蛋白质的表达规律和生物功能。伴随葡萄基因组测序工作的完成,有关葡萄蛋白质组学的研究迅速发展。对近年来蛋白质组学在葡萄上的研究进行了综述,内容主要包括:葡萄蛋白质样品的提取制备,葡萄果实发育和品质形成过程中蛋白质组的变化,葡萄果皮、细胞壁、质膜等特定组织材料的蛋白质组研究,及蛋白质组学在葡萄逆境胁迫、体细胞胚的发生等方面的研究,并对葡萄蛋白质组学的发展趋势进行了展望。     

葡萄酒综合评价

本文旨在围绕葡萄理化指标、葡萄酒理化指标、以及葡萄酒质量三者进行研究。运用秩检验、Cronbach系数、系统聚类分析、多元线性回归和灰色关联度等理论,解决判断评酒员评分可信度、葡萄酒评价与葡萄等级分类、研究葡萄与葡萄酒理化指标间联系等问题。实践证明,本文提出的模型具有较高的实用性,可为解决相关问题奠定理论基础。     

葡萄花青素苷生物合成研究进展

花青素苷是一类重要的天然色素物质,是植物主要呈色物质之一,并在人类健康保护方面发挥越来越重要的作用。同时,它又是一类复杂性状,不仅与遗传基因相关,还与外界温度、湿度、光质及栽培措施等因素息息相关。葡萄花青素苷是近年来花青素苷研究的热点,主要从葡萄花青素苷的结构多样性和合成途径等方面展开简要综述,以期为葡萄花青素苷复杂性状的遗传机理和调控作用机制与分子育种及葡萄优质早熟栽培研究上提供有益的信息。     

葡萄种子休眠研究进展

种子是葡萄新品种选育的重要材料,但因具有明显的休眠特性,葡萄育种的效率极低.为提高葡萄育种效率很有必要研究其种子休眠特性,从而高效打破葡萄种子休眠.目前,葡萄种子休眠研究已成为葡萄育种的一个重要研究方向.鉴于葡萄种子休眠过程是一个复杂的过程,且因葡萄种群不同其休眠特性也存在重要差异,因而相关研究颇受关注,人们从休眠理论...     

葡萄属植物叶片显微和超微结构观察

利用光学显微镜和透射电镜,对葡萄属(Vitis L.)15种、1亚种和4栽培品种植物的叶片显微和超微结构进行了观察研究。结果显示:(1)东亚种群中桦叶葡萄的叶片总厚度和各组织厚度最大;北美种群的河岸葡萄和沙地葡葡叶片总厚度、上表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度和下表皮厚度较大,但叶片组织紧密度最小。(2)各种类间栅栏组织中叶绿体数目均多于海绵组织,且刺葡萄、桦叶葡萄、葛藟葡萄和秋葡萄叶肉细胞中叶绿体数目最多,北红、蘡薁、网脉葡萄和菱叶葡萄叶片中叶绿体数目最少,巨峰和桦叶葡萄叶绿体中含有大量的淀粉粒,桦叶葡萄、网脉葡萄、秋葡萄、葛藟葡萄、刺葡萄和华东葡萄含有较多的嗜锇颗粒。研究表明,中国野生葡萄的许多种类在叶片组织紧密度、叶绿体数量、淀粉粒数量、嗜锇颗粒数量方面均高于北美种群的河岸葡萄和沙地葡萄,具有更高的结构抗性基础。     

葡萄植株中白藜芦醇及葡萄素含量动态积累规律研究

对葡萄生长期间不同部位中主要活性成分白藜芦醇和葡萄素含量进行了分析,探索了活性成分代谢积累规律.以湖南省境内的主要葡萄品种红地球的主藤、侧藤、支藤、根、叶、叶柄为研究对象,从2010年4月到2011年1月考察了白藜芦醇与葡萄素含量的动态变化,采用超声波辅助甲醇提取法对实验材料进行白藜芦醇和葡萄素提取,以高效液相色谱法进行白藜芦醇和葡萄素含量测定来考察白藜芦醇和葡萄素在葡萄植株中动态变化的规律.结果表明:葡萄植株中不同部位白藜芦醇和葡萄素含量差异显著,主藤＞侧藤＞支藤＞根＞叶片≈叶柄;各部位白藜芦醇和葡萄素在生长期含量变化趋势是先升后降,尤其是葡萄素变化趋势很明显,白藜芦醇变化趋势较小,各部位芪化物含量在9～10月含量处于峰值.     

富油微藻布朗葡萄藻分子生态学研究进展

分子生态学是研究生命系统与环境系统相互作用机理及其分子机制的科学,可以从宏观和微观结合的角度真实反映生态现象的本质。简述产烃布朗葡萄藻形态与化学种等生理生态特征的基础上,综述了近年来国内外布朗葡萄藻分子生态学研究的新进展,主要包括分子系统发育学及其与化学种、基因组、地理来源等之间的关系。经典分类学上,关于布朗葡萄藻属于绿藻门(Chlorophyta)还是黄藻门(Xanthophyta)存在争议,而基于18S核糖体核糖核酸(18S ribosomal ribonucleic acid,18S rRNA)序列的分子系统发育学研究结果将布朗葡萄藻界定为绿藻门、共球藻纲(Trebouxiophyceae)。依据藻株的产烃种类和化学结构特征,可将布朗葡萄藻划分为A、B和L 3个化学种,而布朗葡萄藻的分子系统学进化关系与化学种间高度统一。在基因组大小上,位于同一大亚聚群中的化学种B与L间却存在明显差异,而进化关系较远的化学种B与A间则更相近。不同地理来源布朗葡萄藻的18S rRNA序列和内部转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)多态性较高,提示不同地缘藻株间存有较高的遗传多样性。探讨了布朗葡萄藻分子生态学研究尚待解决的问题,并对今后相关研究做了展望。     

葡萄主要香气物质遗传调控研究进展

【目的】葡萄是重要的经济作物之一,香气是构成葡萄果实品质的重要组分之一。葡萄香气复杂,由包括萜烯类化合物、挥发性脂肪族化合物、芳香族化合物、吡嗪类化合物以及含硫化合物等多种化合物构成,同时受多因素影响。遗传是影响其香气分布的主要因素,选育不同香气类型的葡萄品种是目前重要的育种目标之一,因此分析葡萄香气物质遗传模式是实现育种目标的基础。【评论】本文在综述葡萄香气测定方法的基础上,对葡萄果实香气性状遗传规律、香气性状的QTL定位研究进行归纳与分析。【展望】以期为未来葡萄香气遗传规律解析奠定理论支撑,为葡萄香气性状定向育种提供参考。     

中国葡萄属植物野生种多样性分析

中国是葡萄属植物的主要起源地之一,也是世界葡萄属植物种类最多、遗传资源最丰富的国家之一,起源于中国的葡萄属植物共有40种、1亚种、13变种。本研究根据《葡萄种质资源描述规范和数据标准》,选择多项性状指标作为形态鉴定参数,对起源于中国的葡萄属植物23个种的生物学性状、植物学特征、农艺性状等进行鉴定,分析其遗传多样性特点。结果表明,中国葡萄属植物的主要物候期,嫩梢新梢的绒毛、颜色,叶片的形状、颜色、锯齿,果实大小、颜色、香型和花器官等形态性状都有丰富的变化,表现出丰富的多样性。上述研究结果将为葡萄属植物的分类鉴定提供依据,也将为葡萄属植物演化研究和育种利用提供参考。根据本研究结果,建议对目前使用的《葡萄种质资源描述规范和数据标准》作进一步修订和完善,以适应我国野生葡萄资源多样性评价研究。     

刻苦钻研,勇于开拓——记山东莱州葡萄研究会理事长綦书岭

他,组织起全国第一家葡萄科研团体——葡萄研究会,会员遍及五个省、市、自治区。 他,建起我国北方最大的葡萄良种繁育基地,在全国推广的良种葡萄已达2.8万多亩。 他自己以及与伙伴儿一起先后完成了葡萄火炕育苗、嫩枝嫁接、无核化研究、ABT生根粉试验等12项科研项目,向全国26个省、市、自治区的8000多家园艺场和葡萄生产专业户推广葡萄栽培生产新技术16项,累计可创社会经济效益约3亿多元。 他,就是我们要介绍的山东莱州市葡萄研究会理事长、莱州市苗家镇林业站站长——綦书岭。     

一种测定葡萄木质部压力梯度的新方法

通过同时测定葡萄木质部导管液流平均流量和流速,应用变形的哈根-泊萧叶方程,研究了测定葡萄木质部压力梯度的新方法。结果表明,在直径分别为7mm的葡萄茎段和4mm的葡萄叶柄上,用此新方法测得的木质部压力梯度与实际加在其上的压力梯度吻合的很好,说明此新方法可用于连续、实时测定葡萄木质部压力梯度。用此新方法在离体葡萄枝上测定发现,随光照强度增强,其木质部压力梯度成线性正相关增加。     

葡萄SBP基因家族生物信息学分析

SBP(squamosa promoter binding protein,SBP)基因家族是植物所特有的一类重要转录因子,广泛参与植物生长、发育以及多种生理生化反应的信号传导。葡萄是继拟南芥、水稻和杨树之后完成全基因组测序的第四种开花植物,因此葡萄逐渐成为分子生物学研究的重点对象,进行葡萄基因组信息挖掘与分析对于葡萄功能基因组学的发展具有重要意义。本文利用生物信息学方法对葡萄家族45条SBP蛋白序列的系统发生和SBP基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级和三级结构进行预测和分析,同时还分析了葡萄与拟南芥的SBP基因家族之间的联系。结果显示这45条蛋白序列与拟南芥16个SBP基因蛋白序列一起分成了3个亚族,说明拟南芥与葡萄SBP基因间具有较高的保守性;进一步的基因组定位结果发现其分布在14条染色体上,较拟南芥在染色体上的分布更为分散。研究还发现不同亚家族间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异;而二级结构预测结果发现,41条氨基酸序列以随机卷曲为主要组成部分,这与拟南芥相似,且45条氨基酸序列三维结构十分相似。本文实验结果均为葡萄SBP基因家族的进一步功能分析提供了重要研究基础。     

葡萄CHS和STS基因家族生物信息学鉴定和表达分析

查尔酮合成酶(CHS,chalcone synthase)是植物体类黄酮类化合物合成的第1个关键酶和限速酶,它能够催化丙二酰-Co A和对香豆酸-Co A合成柚皮素查尔酮。二苯乙烯合成酶(STS,stilbene synthase)是芪类化合物合成路径的关键酶,与查尔酮合成酶有共同的作用底物,二者具有很高的相似度。为更好地了解葡萄中CHS和STS基因的种类和数量,本研究采用生物信息学方法检索获得葡萄(Vitis vinifera L.)基因组数据库中的CHS和STS基因,通过分析其染色体定位、系统进化和保守基序,发现葡萄基因组可能含有33个STS基因,9个CHS基因,这些基因集中分布在6条葡萄染色体上,部分家族基因在染色体上形成基因簇。葡萄CHS和STS基因家族蛋白长度、基因结构和蛋白基序非常保守,具有很近的进化关系。葡萄芯片数据结果表明,葡萄CHS和STS基因在葡萄果实不同发育时期的果皮和果肉中均有表达,尤其葡萄CHS GroupsⅢ亚家族基因在葡萄果皮中大量表达。葡萄STS基因家族在果实中的表达量较低,部分探针在葡萄果实成熟期的果皮中表达量急剧增加。本研究结果可为葡萄CHS和STS基因在果实发育过程中的功能研究提供参考。     

196份葡萄属(Vitis L.)种质资源耐热性评价

以国家果树种质郑州葡萄圃保存的196份代表性葡萄属种质为试材,利用叶绿素荧光参数法对其耐热性进行了鉴定评价。结果表明:196份葡萄属植物的耐热性叶绿素荧光参数Fv/Fm数值在0.0792~0.6836之间,品种间抗性存在差异,耐热性服从正态分布,表现为多基因控制的数量性状。利用有序样品最优分割聚类法,将其耐热性分为弱、中、强3种类型,叶绿素荧光参数分级阈值分别对应≤0.3、(0.3,0.5]、0.5,利用该分级标准筛选出了腺枝葡萄双溪03、刺葡萄梅岭山1301、菱叶葡萄0945和和田绿葡萄等48份耐热性强的葡萄种质,起源于我国的野生葡萄耐热性整体上高于其他类群或品种。研究结果对于利用抗性亲本选育耐热葡萄新品种和葡萄抗热机理研究具有参考意义。     

葡萄原生质体分离及瞬时转化体系的建立

为了建立葡萄原生质体进行遗传转化的技术,该研究以葡萄品种‘黑香蕉’的叶片和愈伤组织为材料,分析纤维素酶和离析酶的浓度与配比、渗透压和酶解时间等主要因素对葡萄原生质体分离的影响,探讨建立稳定、高效的葡萄原生质体分离与瞬时转化体系,为鉴定目标基因的功能奠定基础。结果表明:(1)葡萄叶片原生质体的分离以3.0%纤维素酶和0.75%离析酶的酶组合,在0.6mol/L甘露醇溶液中,酶解14h为宜,每克游离产量为4.09×106个原生质体,活力为83.12%。(2)葡萄愈伤组织原生质体的分离以2.0%纤维素酶和0.5%离析酶的酶组合,在0.5mol/L甘露醇溶液中,酶解14h为宜,每克游离产量为6.05×106个原生质体,活力为84.13%。(3)利用该方法得到的葡萄原生质体为受体,采用40%PEG-4000介导转化质粒载体pEZS-NL,目标基因瞬时表达产物检测表明,GFP蛋白表达稳定、清晰。该研究建立的葡萄原生质体制备和转化体系,可以用较少量的质粒DNA获得外源基因在原生质体内的表达,为葡萄功能基因的研究提供技术支持。     

葡萄培育中土壤的成分控制

与其他的作物相比,葡萄具有很好的适应性,在很多环境下都可以生长,但是土壤中成分的不同,葡萄果实的产量和口感等,也会有一定的差异,本文在葡萄培育理念的基础上,结合土壤成分控制在葡萄培育中的作用,从施加化肥和引渠灌溉两个方面,对葡萄培育中土壤成分控制措施,进行了深入的研究。