晚熟芽变脐橙在果实成熟阶段与原品种在糖酸代谢的差异

奉节晚橙(Citrus sinensis) (FW)为奉节72-1脐橙(FJ)的一个晚熟芽变品种, 比原品种成熟期推迟1个月以上. 测定了两个品种在成熟阶段果肉和果皮的糖组分(蔗糖、葡萄糖和果糖)和酸组分(苹果酸和柠檬酸)的含量, 并分析了相关代谢酶基因的转录情况. 结果表明, FW中的糖分和酸代谢受到芽变的影响. FW果肉组织中的各糖分含量在花后227天前显著低于FJ, 不过在花后263天则显著高于后者. FW果肉中的蔗糖合成酶基因(CitSS1)的表达比原品种延迟, 而酸性转化酶基因(CitAI)的表达水平在花后207和263天高于原品种. 在FW果皮组织中, 仅有蔗糖含量在果实成熟早期(花后165和187天)显著低于FJ, 不过蔗糖相关裂解酶基因与后者相比在成熟时期不同阶段表现出较高的表达水平. 分析两品种酸代谢变化发现, 芽变品种果肉中苹果酸含量在整个果实成熟期都显著低于原品种, 不过在果皮中则显著低于后者; FW 果皮和果肉中柠檬酸的含量在果实成熟前期高于FJ, 但是在果实成熟后期则低于后者. 柠檬酸含量差异部分与柑橘线粒体柠檬酸合成酶基因高量表达及柑橘质体乌头酸酶基因的低水平表达相关. 明确了芽变品种在果实成熟过程中糖酸代谢相关指标的差异变化, 可以认为发生在FW中的突变影响了其糖酸代谢, 这种代谢的变化可能与其他晚熟特征相关.     

FaPYL9基因调控草莓果实成熟的分子机理

该研究以草莓品种‘红颜’(Fragaria ananassa‘Benihoppe’)果实为试材,从红颜草莓果实中克隆得到1个ABA受体基因FaPYL9,该基因含有1个555bp核苷酸的开放阅读框,编码184个氨基酸序列,含有1个氨基酸保守区域PYR_PYL_RCAR_like。FaPYL9基因在草莓果实发育7个时期的表达量分析表明,随着草莓果实的成熟,FaPYL9基因的表达量迅速升高,并且在果实全红时表达量达到最高;干扰草莓果实中的FaPYL9基因,会延迟草莓果实成熟期3~5d,同时会降低与草莓果实着色相关的FaCHS和FaUFGT基因的表达量,并且果实中的蔗糖含量以及花青素含量也随之降低,ABA含量和果实硬度增加。研究表明,FaPYL9基因在草莓果实成熟发育过程中起重要作用,能促进草莓果实成熟。     

CPPU处理对猕猴桃果实品质的影响

以猕猴桃(Actinidia)品种‘东红’和‘金玉’为材料,在果实发育不同时期用20 mg/L的氯吡脲(CPPU)浸果处理,比较不同实验组的果重、可溶性固形物含量、糖含量、酸含量、Vc含量和花青素含量等果实品质的差异,探讨CPPU处理的最佳时期;并在‘东红’和‘金玉’的CPPU处理组和对照组中,采用实时荧光PCR技术(RT-qPCR)分析花青素相关基因的表达水平,探究CPPU调控花青素积累的分子机理。结果显示,花后14 d(14 DAF)为CPPU处理‘东红’的最佳时期,处理后单果重提高了24%,总糖含量提高了38%。相关性分析表明,果重与花青素含量成正相关。‘金玉’果实经CPPU处理后内果皮并未出现明显变化。‘东红’果实经处理后,其花青素含量显著提高,内果皮颜色更加红艳。RT-qPCR分析结果发现,CPPU处理后花青素合成相关基因AcF3GT、AcF3H、AcLDOX、AcMYB10和AcMYB110表达量上调,促进花青素的积累。研究结果表明CPPU处理能提升‘东红’和‘金玉’猕猴桃果实品质,处理‘东红’猕猴桃的最佳处理时期是花后14 d。CPPU处理导致上述5个基因表达水平提高,从...     

SlCBL1基因调控番茄果实成熟发育的分子机理

以番茄(Solanum lycopersicum L.)品种‘Micro Tom’为试材,从其果实中克隆得到番茄类钙调磷酸酶B基因(Tomato Calcineurin B-Like gene,SlCBL1),构建其带有报告基因的e-GFP植物表达载体,分析番茄果实中SlCBL1基因超表达与成熟发育进程的相互关系。结果显示:(1)与对照非转基因植株以及转空载植株相比,转SlCBL1基因番茄中SlCBL1基因过量表达,而且能够使番茄果实成熟期提前3~5d,表明SlCBL1基因可促进番茄果实成熟。(2)番茄果实成熟相关基因的表达量也受到不同程度调控,其中番茄成熟过程中的色素合成基因、乙烯路径基因以及果实成熟相关转录因子都受到强烈的调控,与对照相比表达量分别上调5~10倍。研究表明,SlCBL1基因能够促进番茄果实成熟,而且通过影响色素合成基因以及果实成熟相关转录因子来调控番茄果实成熟。     

葡萄早熟芽变与其亲本果实发育特征比较分析

‘峰早’和‘洛浦早生’葡萄分别是‘巨峰’和‘京亚’的早熟芽变,本研究对比分析了早熟芽变与其亲本间在果实发育过程中与成熟有关的生理指标动态变化的差异。结果表明,与亲本相比,两个早熟芽变品种在果实横径、纵径、单粒重的增长速率,叶绿素、类黄酮和总酚含量变化趋势,以及β-半乳糖苷酶活性等方面的变化趋势差别不大。可溶性固形物和可溶性糖的变化趋势、类胡萝卜素的含量及脂氧合酶（LOX）活性的变化趋势在两对芽变与亲本间无明显一致的趋势,表现出的情形比较复杂。但两芽变品种花色素苷的增长速率在花后50 d均显著快于亲本,且在成熟时的绝对含量均大于对应时期亲本,这可能是早熟芽变品种果实先着色的原因之一。两芽变与亲本间果胶甲酯酶（PE）活性和多聚半乳糖醛酸酶（PG）活性变化模式相一致,且两芽变的PG酶活性增长速率均明显大于其亲本,这种变化幅度也与早熟芽变性状变化的幅度相关,所以PG酶活性增加加快了芽变品种的成熟软化,这可能是芽变比亲本早熟的原因之一。     

光照强度对成熟红颜草莓果实着色和花青素生物合成的影响及可能的分子机制

为了研究光照对红颜草莓（Fragaria×ananassa Duch.‘Benihoppe’）果实着色、花青素含量及花青素合成相关基因表达的影响,本文采用高效液相色谱法（HPLC）和实时荧光定量PCR技术测定了不同遮阴处理下（透光率100%、75%、25%）草莓果实花青素含量及色素相关基因的表达情况。结果显示,与100%透光率下的草莓果实相比,在75%和25%透光率下合成的花青素含量分别下降了41.58%和92.54%;和花青素合成相关基因的表达也都有不同程度的下降,其中二氢黄酮醇4-还原酶基因（FaDFR）、类黄酮-3'羟化酶基因（FaF3'H）和类黄酮3-O-糖基转移酶基因（FaUFGT）的表达与花青素含量相关性达到显著水平;此外,在遮光条件下转录因子FaMYB10、FaMYB1表达也明显下调。可见,光照是影响草莓果实着色的关键环境因素,遮光抑制色素相关功能基因和转录因子的表达,阻碍了果实中花青素的合成,最终导致果实着色差异。     

SlCBL1基因在番茄抗灰霉病中的作用

以番茄(Solanum lycopersicum L.)品种‘Micro Tom’为试材,分析番茄叶片和果实的灰霉病发病规律,及番茄类钙调磷酸酶B基因(tomato calcineurin B-like gene,SlCBL1)在叶片和果实中的表达变化;比较转SlCBL1基因番茄与对照的叶片和果实的灰霉病发病过程,分析转基因番茄抗病相关转录因子表达变化。结果表明:(1)非转基因番茄中,不同叶龄的叶片均在接种灰霉病4d开始发病;不同发育阶段的果实接种灰霉病后发病时间也不同,其中绿果(花后16~18d)接种5d还未发病,白果(花后34~36d)接种11d开始发病,红果(花后40~42d)接种5d开始发病;SlCBL1基因表达量在番茄叶片中较低,在绿果期和白果期的果实中表达量最高,红果期果实中表达量最低。(2)转SlCBL1基因后,SlCBL1基因的过量表达能够抑制番茄叶片和果实灰霉病发生;同时番茄叶片和果实中几乎所有的抗病转录因子的表达量都上调,其中WRKY转录因子家族基因SlWRKY33和SlWRKY70受到强烈调控。研究说明,SlCBL1基因过量表达能够提高番茄的抗灰霉能力,其主要机理是通过影响抗病相关转录因子进而调控番茄抗灰霉病的能力。     

苹果果实HD-ZipⅠ转录因子亚家族基因鉴定及表达分析

转录因子在调控苹果果实成熟衰老过程中起到至关重要的作用。利用生物信息学方法从苹果基因组数据库筛选出22个HD-ZipⅠ转录因子家族成员并进行分类。通过对不同组织基因表达特异性分析,筛选出6个在成熟果实中表达的基因,进一步分析其在果实成熟贮藏过程中的表达差异。实时荧光定量PCR分析结果表明,在‘富士’果实采后贮藏过程中,有3个家族成员的表达与乙烯存在不同程度的联系,其中 MdHZ 6在果实常温贮藏中的表达与内源乙烯含量变化有较高的相关性,且均在35 d达到峰值; MdHZ 15和 MdHZ 17在内源乙烯高峰之前有显著上调,预测三者与苹果的成熟衰老相关。     

香蕉果实XET cDNA的克隆及其在成熟软化的果实果皮和果肉中的表达分析

木葡聚糖内糖基转移酶(Xyloglucan endotransglycosylase,XET)通过分解细胞壁半纤维素多糖的主要成分--木葡聚糖而参与果实软化.为了阐明香蕉(Musa acuminata.Colla cv.GrandNain)果实成熟过程中的软化与细胞壁代谢酶XET基因表达模式的关系,采用RT-PCR和RACE-PCR方法,首次从成熟香蕉果实果肉中分离了编码XT基因的全长cDNA(MA-XET1,全长1 095 bp).序列分析表明,MA-XET1的5'端和3'端的非翻译区分别为66 bp和1 89bp,该片段含有一个完整的开放读码框,编码280个氨基酸,推导的MA-XET1蛋白质中存在XET蛋白的催化活性部位DEIDFEFL.Southern杂交表明,MA-XET1在香蕉基因组中由多拷贝基因编码.Northern分析显示,跃变前期的果肉中,不能检测MA-XET1基因的表达,跃变期的果实果肉中MA-XET1表达增加,跃变后期该基因表达略有减弱;在跃变前期的果实果皮中,MA-XET1的积累较低,跃变期的果实果皮中积累大幅增加,而后迅速下降.Propylene(丙烯,乙烯的类似物)处理降低香蕉果实果皮和果肉的硬度,而且propylene促进MA-XET1在果皮和果肉中的积累.这些结果表明,MA-XET1参与香蕉果实成熟过程中的果皮和果肉软化,并且,MA-XET1的表达在转录水平上受乙烯调控.     

‘砀山酥梨’及其褐皮芽变果皮中多胺类物质含量和相关基因表达分析

为研究多胺类物质在‘砀山酥梨’芽变品系‘锈酥’果皮褐色形成中的作用,以‘砀山酥梨’和‘锈酥’花后不同时期果皮为试材,采用HPLC方法测定果皮中多胺类物质的含量,利用RACE技术克隆多胺合成过程中的关键基因,通过Protparam网站与MEGA5.0软件分析相关基因蛋白的理化性质及其系统进化,用荧光定量qRT-PCR方法分析不同时期果皮中相关基因的相对表达量。结果表明:(1)除花后50和150d外,其它时期‘砀山酥梨’果皮中腐胺含量均显著高于‘锈酥’,花后50d、75d、150d时,‘锈酥’果皮中的亚精胺、精胺含量显著高于‘砀山酥梨’果皮。(2)克隆出多胺合成的基因ADC、SPDS和SPMS(GenBank登录号分别为KM923903、KM923905和KM923906),预测ADC和SPMS均为水溶性蛋白、SPDS为疏水性蛋白,它们与苹果的亲缘关系最近。(3)荧光定量PCR结果显示,花后50d,多胺合成中ADC、SPDS和SPMS在‘锈酥’果皮中表达量均显著高于‘砀山酥梨’。研究推测,‘锈酥’果皮中多胺代谢及相关基因的上调表达可能与‘锈酥’的果皮褐色形成有关。     

苦荞R2R3-MYB转录因子调控原花青素生物合成的研究

基于苦荞花期转录组数据,该研究筛选并克隆获得一个黄酮代谢相关的MYB类转录因子,并命名为FtMYB23。该基因ORF框长879bp,编码292个氨基酸;系统进化树分析显示,FtMYB23与SG5-MYB亚家族成员聚为一簇,属于典型的R2R3-MYB型转录因子。β-半乳糖苷酶滤纸分析表明,其具有转录激活活性。FtMYB23过表达转基因拟南芥株系的表型分析表明,3个阳性株系的种皮颜色均呈现出比野生型更深的褐色,其叶中原花青素含量均极显著增加(P 0.01),分别为野生型的4.68、3.5和2.8倍。qRT-PCR分析表明,转基因拟南芥中黄酮合成相关的AtCHS、AtCHI、AtF3H、AtF3′H、AtFLS、AtDFR和AtBAN等基因的表达量显著升高(P 0.05),而AtTT12的表达量极显著降低(P 0.01)。研究认为,FtMYB23作为典型的Subgroup5-MYB(SG5-MYB)激活型转录因子,通过促进黄酮合成途径早期关键酶基因的表达,从而提高原花青素的合成与积累。     

番茄果实成熟过程中番茄红素含量及合成相关基因表达的分析

以2个高代自交系粉果番茄MLK1和红果番茄FL1为材料,利用实时荧光定量PCR技术及色差仪法,对果实成熟过程中4个时期的番茄红素含量分析及八氢番茄红素合成酶(Psy1和Psy2)和番茄红素环化酶(Lcy)基因的表达进行研究。结果表明,在番茄果实成熟的过程中,番茄红素的含量也逐渐增高,在完熟期达到最高,且红果中的含量高于粉果中的。在2个番茄品种果实不同部位中,Psy1、Psy2和Lcy基因在果实逐渐成熟的过程中转录水平均逐渐增加,在完熟期表达量最高,且红果FL1中的表达量高于粉果MLK1表达量,果实中Psy基因的表达量高于Lcy基因的表达量。     

桃树体不同部位果实着色差异及其与环境因子的关系研究

为探讨树体冠层不同部位桃果实着色机制差异及其与环境因子的关系,以晚熟桃品种‘霞晖8号’为试材,研究了果实3个典型发育时期(硬核期、膨大期、成熟期)树体冠层上部、中部外围、中部内膛和下部的温度、光照环境因子变化动态,并就其对果皮色泽、色素含量的影响及与果实着色相关的基因表达特点进行解析。结果表明:(1)与冠层下部果实相比,‘霞晖8号’冠层上部、中部外围和中部内膛成熟果实果皮a~*/b~*(红色饱和度/黄色饱和度)显著较高。(2)冠层下部成熟果实的果皮花色素苷含量最低而叶绿素含量最高,且与其他部位间差异显著。(3)果实不同发育时期花色素苷合成相关基因的表达量差异表明,果皮花色素苷合成是多基因协同调控的过程。(4)果实转色前,低光照强度抑制了花色素苷合成相关基因的表达,其中对UFGT、DFR、CHS基因的调控作用最明显;果实成熟期,与高光照条件相比,低光照条件下果皮花色素苷合成相关基因上调表达。研究认为,树体冠层不同部位光照条件差异可能是导致果实着色差异的主要环境因素之一,它通过调节与果皮花色素苷积累相关的基因表达水平控制果皮的着色。     

滇山茶狮子头及其芽变品种大玛瑙间花色差异分析

滇山茶是世界著名观赏花木,花色是其重要的观赏性状。滇山茶狮子头花色为深红色,而其芽变品种大玛瑙是滇山茶中唯一红白双色的名贵品种,极具观赏价值。以上述2个品种为研究材料,采用RHSCC比色卡比色法和色差仪测定2个品种滇山茶花蕾期和盛花期花瓣的花色表型,并基于转录组与代谢组分析挖掘呈色相关的关键代谢物及关键基因。花青素靶向代谢分析表明,在滇山茶2个品种中共鉴定出28种花青素代谢物,其中狮子头与大玛瑙红色区域花瓣间没有差异代谢物,狮子头与大玛瑙白色区域花瓣间的关键差异代谢物为矢车菊素-3-O-桑布双糖苷、原花青素B2、原花青素B3、阿福豆苷,大玛瑙花瓣的红白区域关键差异代谢物为矢车菊素-3-O-桑布双糖苷、原花青素B2、阿福豆苷。转录组KEGG分析结果表明,苯丙醇生物合成和类黄酮生物合成途径与大玛瑙红白双色花瓣的形成有关;植物激素信号转导和昼夜节律-植物途径与滇山茶花色芽变有关。转录代谢联合分析共筛选出与滇山茶呈色高度相关的差异表达基因共17条,包括4条CHS、3条HCT、2条F3′H、1条LAR、5条MYB和2条b HLH。本研究结果对进一步揭示花色芽变育种具有一定的参考意义。     

光照对紫色芽叶茶花青素合成的调控机理

紫色芽叶茶作为特异的茶树种质资源,具有高花青素、芽叶紫红的特性,因而受到学者们的重视。植物的花青素合成途径及其关键基因的研究成为热点,目前,从不同物种中已克隆、鉴定了花青素合成和代谢相关的主要调节基因和结构基因。前人研究表明,花青素合成和代谢与环境密切相关,而光照是主要的影响因素,但其调控机理尚不明确。通过综述光照对其他紫色植物的花青素的调控,进一步探讨了光照对紫色芽叶茶花青素合成相关基因的调控,为研究茶树特异种质资源和生物技术育种提供依据。     

黑果枸杞果实成熟发育过程表达谱差异分析

对黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murr.)3个不同发育时期的果实进行转录组测序,分析对比黑果枸杞果实不同发育时期相关基因表达谱的变化。提取果实RNA进行Illumina高通量测序,利用GO、KEGG等公共数据库进行功能注释、分类,利用数字基因表达谱技术对比分析。结果显示,KEGG pathway富集分析表明亮氨酸生物合成途径在变色期对比青果期有7个差异表达基因,黑熟期对比变色期有35个差异表达基因,且全部为上调表达。在糖酵解途径中3个不可逆的反应步骤限速酶基因在黑熟期均为上调表达。对黑果枸杞亮氨酸合成和糖酵解涉及到的基因进行了功能和代谢通路的分析,为黑果枸杞种质资源探索提供理论基础。     

赤霞珠葡萄果实苹果酸生物合成关键转录因子的筛选与鉴定

该研究以宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄种植区栽培面积最大的‘赤霞珠’为材料,在前期完成从果实形成至成熟不同发育时期的转录组测序以及关键有机酸含量测定基础上,进一步通过转录因子结合位点预测、差异表达基因分析、加权基因共表达网络关联分析(WGCNA),逐步筛选出与‘赤霞珠’果实苹果酸生物合成相关功能基因特异结合的、影响苹果酸生物合成的相应转录因子,并对其进行qRT PCR验证,以揭示这些关键功能基因及其关键转录因子在葡萄不同种植区、果实不同发育时期存在的相互调控作用机制,为以后培育优质酿酒葡萄提供新的理论依据与思路。结果表明：(1)GC/MS分析发现, ‘赤霞珠’果实在4个发育时期的延胡索酸和苹果酸含量变化趋势基本一致,两种酸含量均从果实硬果期到绿果期逐步升至最高(3.63和626.53 μg/g),之后缓慢下降,经转色期到成熟期后逐渐降至最低(2.14和244.26 μg/g),而草酰乙酸的变化趋势却相反,在硬果期含量最高(315.54 μg/g),经绿果期、转色期到成熟期逐渐降至最低值(126.11 μg/g)。(2)‘赤霞珠’果实发育时期样本转录组测序共获得可能与苹果酸生物合成途径12种功能基因结合的转录因子6 411个,其中延胡索酸水化酶(FH)的3个功能基因有86个转录因子,苹果酸脱氢酶(MDH)的10个功能基因有717个转录因子。(3)转录组测序数据及其与有机酸含量WGCNA关联结果的Veen分析确定了‘赤霞珠’果实成熟过程中与苹果酸生物合成相关度最高的3个FH基因(VIT_14s0060g01700、VIT_13s0019g03330、VIT_07s0005g00880)、2个MDH基因(VIT_10s0003g01000、VIT_13s0019g05250)及相应的18个关键转录因子。(4)qRT PCR验证及相关性分析表明, FH基因VIT_13s0019g03330与其转录因子VIT_01s0011g06200、VIT_08s0056g01230以及MDH基因VIT_13s0019g05250与其转录因子VIT_06s0004g04960、VIT_10s0003g02070的表达水平与苹果酸的积累存在显著正相关关系,推测这4个关键转录因子可能通过调控功能基因的转录,综合影响‘赤霞珠’果实苹果酸的生物合成。     

蔗糖调节拟南芥花青素的生物合成

为了探讨糖在花青素合成过程中的调节作用,采用蔗糖和其代谢糖（葡萄糖 和果糖）组合处理拟南芥幼苗.实验结果表明,60 mmol/L蔗糖处理显著提高拟南芥 幼苗的花青素、还原糖含量,并上调花青素合成相关基因（CHS, FLS-1, DFR, LDOX, BANYULS）的转录,对叶绿素含量和UGT78D2基因的转录无影响;20 mmol/L 葡萄糖+20 mmol/L果糖处理,对花青素、叶绿素和还原糖的含量无影响,对花青素 合成相关基因转录影响不一;20 mmol/L蔗糖+20 mmol/L葡萄糖+20 mmol/L果糖处 理后,花青素和还原糖含量介于前两个处理之间,也上调花青素合成相关基因的转 录;但和蔗糖处理组相比,上调UGT78D2基因转录,下调FLS-1基因转录.在不同处 理组之间,花青素含量变化和还原糖含量变化趋势相同,有可能糖在调节花青素 合成的同时也调节还原糖含量.因此,蔗糖既可以通过蔗糖特异信号途径,也可以 和其代谢糖通过其他途径共同调节拟南芥花青素的生物合成.