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葡萄PYL基因家族的鉴定与表达分析

果树学报 2018年第3期35卷 265-274页

作者：马宗桓陈佰鸿李文芳毛娟甘肃农业大学园艺学院兰州730070

【目的】通过分析葡萄(Vitis vinifera L.)PYL基因在非生物胁迫条件下的响应情况,丰富PYR/PYL/RCAR(Pyrabactin Resistance/Pyr1-Like/Regulatory Components of ABA Receptor)在ABA信号和启动信号转导中的功能。【方法】利用生物信息学方法,筛选葡萄中的PYL基因,并对其进行生物信息学及非生物胁迫下的响应分析。【结果】从葡萄基因组中共鉴定出6个PYL基因,Vv PYL家族无染色体偏好性,Vv PYL5无内含子结构;除Vv PYL4外均富含酸性氨基酸,该家族成员主要定位于细胞质中,并有多个保守位点。10%(ω)PEG和100μmol·L^(-1)ABA处理6 h后,Vv PYL1和Vv PYL2表达水平与对照相比差异显著,分别为对照的1.3~1.8倍。50μmol·L^(-1)ABA处理6 h后,Vv PYL1表达水平与对照差异显著,为对照的1.5倍;400 mmol·L^(-1)Na Cl、10%PEG、50μmol·L^(-1)ABA和100μmol·L^(-1)ABA处理24 h后,Vv PYL1和Vv PYL2的表达水平显著高于对照,为对照的1.2~2.2倍,400 mmol·L^(-1)Na Cl处理24 h后,Vv PYL6的表达水平显著高于对照,为对照的1.6倍。【结论】克隆得到葡萄的6个PYL基因,高度保守,分为3个亚组;能够响应不同非生物胁迫。本研究为葡萄PYL基因在逆境应答中的功能研究提供了基础。

关键词：葡萄 PYR/PYL/RCAR家族生物信息学实时荧光定量PCR

苹果POD家族基因的鉴定与MdPOD15的功能分析

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园艺学报 2022年第6期49卷 1181-1199页

作者：马维峰李艳梅马宗桓陈佰鸿毛娟甘肃农业大学园艺学院兰州730070

为探究苹果过氧化物酶(POD)基因家族成员在苹果逆境下的作用,利用已报道的拟南芥POD基因,通过多序列比对鉴定出51个苹果POD(MdPOD)家族成员,并分析其在逆境条件下的表达规律。结果表明51个家族成员分布于13条染色体上,其编码95~1443个... 详细信息

为探究苹果过氧化物酶(POD)基因家族成员在苹果逆境下的作用,利用已报道的拟南芥POD基因,通过多序列比对鉴定出51个苹果POD(MdPOD)家族成员,并分析其在逆境条件下的表达规律。结果表明51个家族成员分布于13条染色体上,其编码95~1443个氨基酸,蛋白分子量为10.18~161.02 kD,等电点为4.36~9.90。分析表明该基因家族可分为6个亚族,外显子数介于1~40。选择压分析表明20个基因在进化过程中受到纯化选择作用。亚细胞定位发现MdPOD15主要存在于细胞膜、细胞质、细胞核和叶绿体中。基因芯片表达图谱显示大部分MdPOD在花、叶和果实中表达量较高。实时荧光定量PCR表明,ABA处理2 h大部分基因的表达量上调,之后出现下降,PEG处理12 h后51个MdPOD基因表达量达到峰值,而用NaCl处理时MdPOD的表达量到24 h时达到峰值。烟草叶片瞬时表达MdPOD15发现,其在细胞膜、细胞质和细胞核中表达,且苹果愈伤组织中MdPOD15的超表达可缓和非生物胁迫对细胞的损伤程度,由此可知MdPOD在不同非生物胁迫下的不同时间段可能发挥不同的作用。

关键词：苹果 POD基因家族非生物胁迫表达分析

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葡萄NIP基因家族的鉴定与表达分析

西北植物学报 2021年第9期41卷 1457-1466页

作者：吴宙卢世雄任家玄马宗桓毛娟甘肃农业大学园艺学院兰州730070

类根瘤菌26膜内在蛋白(nodulin 26-like intrinsic proteins,NIPs)是水通道蛋白的亚类,在植物营养获取和胁迫应答过程中发挥着重要作用。该研究利用多种生物信息学软件,对葡萄NIP家族基因进行分析,并采用RT-PCR方法克隆得到4个NIP家族基... 详细信息

类根瘤菌26膜内在蛋白(nodulin 26-like intrinsic proteins,NIPs)是水通道蛋白的亚类,在植物营养获取和胁迫应答过程中发挥着重要作用。该研究利用多种生物信息学软件,对葡萄NIP家族基因进行分析,并采用RT-PCR方法克隆得到4个NIP家族基因,利用qRT-PCR方法分析非生物胁迫下NIP基因的表达特征。结果显示:(1)在葡萄基因组中,共鉴定到8个NIP基因,分布于葡萄4条染色体上,主要定位在质膜中;结构上含有6个跨膜结构域和两个典型的保守结构域NPA;氨基酸序列中存在很多个可能的磷酸化位点。(2)进化分析表明葡萄和拟南芥NIP基因具有较高的同源性,基因结构包含外显子数4~6个,保守基序种类和数量相似;基因启动子上游2 kb包含多种应答逆境和激素的顺式调控元件,其数量差异可能与基因本身功能相关。(3)NIP家族基因在不同组织中表达水平差异较大,多数成员在叶中表达水平较高,在茎中较低;成功克隆得到4个葡萄VvNIP基因,其长度分别为789 bp、606 bp、897 bp、789 bp,分别编码262、201、298、293个氨基酸。(4)qRT-PCR结果显示,不同胁迫处理下NIP基因在葡萄叶片中的表达水平不同:低温处理下葡萄NIP基因大多呈显著下调表达;盐胁迫下,除VvNIP2-1、VvNIP4-2外其余家族基因均呈下调表达;干旱胁迫下VvNIP4-2显著上调。研究表明,VvNIP基因对多种胁迫均有响应,为葡萄逆境胁迫机制研究提供了参考。

关键词：水通道蛋白 NIP家族基因生物信息学基因克隆实时荧光定量

施氮时期对酿酒葡萄叶片氮代谢酶及相关基因表达的影响

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西北植物学报 2018年第2期38卷 298-306页

作者：马宗桓陈佰鸿毛娟胡紫璟李文芳甘肃农业大学园艺学院兰州730070

以10年生‘蛇龙珠’葡萄为材料,在萌芽期(S1)、新梢旺长期(S2)、开花期(S3)、果实第一次膨大期(S4)、副梢生长旺期(S5)和果实第二次膨大期(S6)分别一次性施入尿素300kg·hm-2,以不施氮肥为对照(CK),分析了花前5d(DBF5)、花后25d(DAF25)... 详细信息

以10年生‘蛇龙珠’葡萄为材料,在萌芽期(S1)、新梢旺长期(S2)、开花期(S3)、果实第一次膨大期(S4)、副梢生长旺期(S5)和果实第二次膨大期(S6)分别一次性施入尿素300kg·hm-2,以不施氮肥为对照(CK),分析了花前5d(DBF5)、花后25d(DAF25)、花后55d(DAF55)和花后85d(DAF85)叶片的各项指标,以明确氮素施用时期对葡萄叶片氮代谢的调控与影响。结果表明:(1)S1和S2处理葡萄叶片中总氮及可溶性蛋白含量在DAF25时显著增加。(2)S3和S4处理的NR及GS活性在DAF85时显著高于其他处理;在DAF25时,S1和S2处理的GOGAT活性,以及S3和S4处理的GDH活性均显著高于同期对照和其他施肥处理。(3)各施肥处理叶片VvNR表达水平在不同时期均高于同期对照,S3处理VvNR表达水平在DAF25和DAF85时分别为对照的3.4倍和2.7倍;S3和S4处理的VvGS表达水平分别在DAF55和DAF85时达到最高值,S3处理的VvGOGAT和S4处理的VvGDH表达水平在DAF55和DAF85均显著高于其他处理,S3处理的VvGDH表达水平在DAF55和DAF85仅次于S4处理。研究表明,氮素通过诱导叶片氮素代谢基因的响应,从而调控叶片中氮素代谢酶活性增加,促进了氮素的积累,S3和S4处理在不同时期氮代谢酶活性和对应的基因表达水平均较高,更有利于叶片中氮素的转化和代谢。

关键词：酿酒葡萄施氮时期氮代谢酶基因表达

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葡萄APX基因家族的鉴定与表达分析

果树学报 2020年第4期37卷 472-484页

作者：王晗刘涛何红红梁国平马宗桓毛娟陈佰鸿甘肃农业大学园艺学院兰州730070

【目的】当植物遭受土壤盐碱、干旱和低温等非生物逆境胁迫时,其体内产生大量活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS),影响植物正常生长发育甚至死亡。抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate Peroxidase,APX)能够有效清除逆境胁迫下产生的ROS,从... 详细信息

【目的】当植物遭受土壤盐碱、干旱和低温等非生物逆境胁迫时,其体内产生大量活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS),影响植物正常生长发育甚至死亡。抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate Peroxidase,APX)能够有效清除逆境胁迫下产生的ROS,从而保护植物免受损害。本研究旨在葡萄全基因组中鉴定出APX基因家族成员,并探究其在非生物胁迫下的表达情况,为后续葡萄抗逆基因的挖掘和功能研究提供理论依据。【方法】以生长30 d的葡萄‘黑比诺’试管苗为材料,通过生物信息学方法分析该基因家族的理化性质、系统进化、启动子顺式作用元件分布、基因芯片表达情况,利用qRT-PCR分析该基因家族成员在不同逆境胁迫下表达情况。【结果】葡萄APX基因家族具有7个成员,其氨基酸数目分布在104~421,等电点(Isoelectric Point,pI)介于5.75~8.77。系统进化分析发现,葡萄VvAPX与水稻OsAPX同源性较高,拟南芥AtAPX次之。蛋白质二级结构以α-螺旋和不规则卷曲为主。亚细胞定位预测发现,VvAPX基因在叶绿体、线粒体和细胞质中表达较高。VvAPXs基因均含有A活性位点、H结合位点以及motif1保守基序。顺式作用元件分析结果发现,VvAPXs基因家族所有成员中均含有干旱胁迫应答元件(MYB)和抗旱元件识别位点(MYC)。基因芯片表达图谱显示,在高盐、PEG、低温处理条件下,与CK3相比7个基因均上调表达,其中VvAPX04较明显。qRT-PCR结果表明,VvAPX04在200 mmol·L-1NaCl处理下与对照相比显著性上调,是对照的14.5倍,在10%PEG处理下的表达量是对照的1.5倍。VvAPX05在10%PEG处理下与对照相比显著性上调,是对照的1.5倍。【结论】初步鉴定并提供了葡萄APX基因家族成员信息,预测了所具有的部分功能,为进一步研究葡萄APX基因参与非生物逆境胁迫的机制提供参考。

关键词：葡萄 APX基因家族逆境胁迫表达分析

苹果Trihelix转录因子家族生物信息学鉴定与基因表达分析

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园艺学报 2019年第11期46卷 2082-2098页

作者：王萍卢世雄梁国平马宗桓李文芳毛娟陈佰鸿甘肃农业大学园艺学院

利用生物信息学方法在苹果全基因组中鉴定了Trihelix转录因子基因,对基因结构、染色体的定位,以及其对应蛋白的理化性质、保守基序和进化关系等进行了分析;同时基于基因芯片表达数据和q RT-PCR分析,明确了苹果Trihelix在不同组织和逆境... 详细信息

利用生物信息学方法在苹果全基因组中鉴定了Trihelix转录因子基因,对基因结构、染色体的定位,以及其对应蛋白的理化性质、保守基序和进化关系等进行了分析;同时基于基因芯片表达数据和q RT-PCR分析,明确了苹果Trihelix在不同组织和逆境胁迫下的差异表达情况。通过分析,共鉴定得到了39个苹果Trihelix转录因子,其蛋白质的大小介于227~917 aa,分子量介于25.751~101.294 k D,等电点介于4.78~9.80。根据进化关系将其分为5个亚族,分别为GT-1、GT-2、GTγ、SIP1和SH4,亚族内部分成员的基因结构相似。基于MEME程序分析苹果Trihelix转录因子家族的保守基序与聚类分析结果具有较高的一致性。启动子上游1kb区域顺式作用元件分析表明Md Trihelix1、Md Trihelix19在CGTCA-motif上,Md Trihelix6、Md Trihelix13在ABRE上,Md Trihelix2、Md Trihelix7、Md Trihelix14和Md Trihelix16在GT1-motif上的响应均较高。基因芯片表达发现,Trihelix38、Trihelix14、Trihelix9和Trihelix11在花、果实、叶、茎、根、种子和幼苗中几乎不表达,其余35个基因在多种组织中均存在一定水平的表达,对花和果实表达上调的基因中除Trihelix36属于GT-1亚家族外,其余都属于GT-2亚家族和SIP1亚家族成员。通过q RT-PCR分析,检测到33个Md Trihelix在响应逆境胁迫应答方面表现出多样性。

关键词：苹果 Trihelix 转录因子家族生物信息学表达分析

甘肃民勤地区‘慕合怀特’葡萄最佳采收期的确定

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中国农业科技导报 2024年

作者：曾宝珍梁靖杨娟博车莉莉卢世雄梁国平马宗桓毛娟甘肃农业大学

为确定甘肃民勤地区‘慕合怀特’葡萄最佳采收期，以当地经验采收期（9月15日）为采收界限，设置不同采收期，通过对酿酒葡萄成熟果实百粒重、果实纵径、果实横径、可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸进行测定，并对各个不同采收期的果... 详细信息

为确定甘肃民勤地区‘慕合怀特’葡萄最佳采收期，以当地经验采收期（9月15日）为采收界限，设置不同采收期，通过对酿酒葡萄成熟果实百粒重、果实纵径、果实横径、可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸进行测定，并对各个不同采收期的果实品质进行综合性评价。结果表明，通过对果实的外观和内在品质进行聚类，将采收期分为2类，9月21日、9月25日和9月29日为第Ⅰ类，9月9日、9月13日、9月17日为第Ⅱ类。综合各项外观和内在品质指标显示9月21日—29日为最佳采收期。主成分分析表明，果实pH、及总糖、维生素C、总酸含量为‘慕合怀特369’的核心品质指标；而固酸比、糖酸比及维生素C、总糖含量为‘慕合怀特234’品系的核心品质指标。此外，‘慕合怀特234’和‘慕合怀特369’果实内在品质的综合得分显示在9月25日达到最高，分别为0.82和0.73。综上所述，在2020年的气象条件下，甘肃民勤地区‘慕合怀特234’和‘慕合怀特369’酿酒葡萄果实品质的最佳采收时间段为9月21日—29日，9月25日为最佳采收期，为‘慕合怀特’葡萄品种的适时采收提供理论依据。

关键词：慕合怀特采收期果实品质主成分分析聚类分析

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甘肃静宁早熟苹果品种最佳采收期研究

西北农林科技大学学报（自然科学版） 2024年第9期52卷 72-85页

作者：冯童贺雅娟马宗桓毛娟陈佰鸿甘肃农业大学园艺学院甘肃兰州730070 甘肃亚盛薯业集团有限责任公司甘肃兰州730030

【目的】对甘肃静宁地区4个苹果品种在不同采收期的果实品质指标进行分析,明确各品种的最佳采收期,为苹果优质生产提供数据支撑。【方法】以甘肃静宁地区标准化果园管理条件下的‘嘎啦’‘美国8号’‘红露’和‘艾斯达’4个早熟苹果品... 详细信息

【目的】对甘肃静宁地区4个苹果品种在不同采收期的果实品质指标进行分析,明确各品种的最佳采收期,为苹果优质生产提供数据支撑。【方法】以甘肃静宁地区标准化果园管理条件下的‘嘎啦’‘美国8号’‘红露’和‘艾斯达’4个早熟苹果品种为研究对象,在果实进入成熟期(花后95 d)后每隔5 d取1次样,测算各时期单果质量、果实纵横径、果心大小、可食比、硬度及可溶性固形物、可溶性糖、可溶性蛋白、可滴定酸、淀粉、总酚、花青素含量和糖酸组分及其含量等14项品质指标,并进行聚类分析。【结果】4个苹果品种单果质量和果实纵横径均随着采样期的推迟而增加,其中‘嘎啦’和‘美国8号’在花后125 d达到最大,单果质量和果实横径分别为166.33,229.23 g和74.90,86.34 mm;‘红露’和‘艾斯达’分别在花后120和135 d达到最大,单果质量和果实横径分别为207.97,307.90 g和75.49,94.10 mm。4种苹果果实果心在成熟过程中逐渐增大,但‘嘎啦’和‘美国8号’果心大小变化不显著。‘美国8号’和‘红露’在花后120 d可食比最大,而‘嘎啦’和‘艾斯达’可食比在果实成熟过程中无显著变化。随采收期的推迟,4个苹果品种果实的可溶性固形物、可溶性总糖、可溶性蛋白含量和果皮花青素相对含量呈持续上升趋势,而果实硬度、可滴定酸、淀粉和果皮总酚含量持续下降。‘嘎啦’‘美国8号’‘红露’和‘艾斯达’果实中含有果糖、葡萄糖、蔗糖和山梨糖醇4种可溶性糖,其含量总体均随采收期的推迟而呈上升趋势,其中果糖在不同品种果实中含量最高,其甜度值分别在花后120,125,120和135 d达到最大值143.724,162.730,198.418和118.783。‘嘎啦’‘美国8号’‘红露’和‘艾斯达’果实中含有草酸、酒石酸、奎宁酸、苹果酸、抗坏血酸、乙酸、柠檬酸7种有机酸,其含量总体均随采收期的推迟而呈下降趋势,其中苹果酸含量占总酸量的70%以上,其总酸量均在花后125 d降到最低值,分别为2.253,1.477,0.558和1.452 mg/g;其甜度值/总酸量均在花后125 d达到最大值,分别为58.917,110.176,268.935和74.607。聚类分析发现,可选择可溶性固形物、可滴定酸和抗坏血酸含量作为判断‘嘎啦’和‘艾斯达’果实成熟度的评价指标,可选择可溶性固形物和可滴定酸含量作为判断‘美国8号’和‘红露’果实成熟度的评价指标。【结论】‘嘎啦’‘美国8号’和‘红露’的最佳采收期在花后115~120 d,此阶段其平均可溶性固形物含量分别为10.78%,11.83%和14.04%,平均可滴定酸含量分别为4.84,6.19和3.99 mg/g;‘艾斯达’最佳采收期在花后130~135 d,此阶段其可溶性固形物含量为14%,可滴定酸含量为10 mg/g,平均抗坏血酸含量为0.025 mg/g。

关键词：黄土高原苹果栽培果实品质甘肃静宁

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河西走廊不同产地‘美乐’葡萄品质及香气物质的差异分析

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园艺学报 2024年第5期51卷 1083-1098页

作者：马宗桓李玉梅韦霞霞李文芳陈佰鸿毛娟甘肃农业大学园艺学院兰州730070 广东省汕头市潮南区陇田镇公共服务中心广东汕头515135 甘肃省临夏州和政县农业农村局甘肃临夏731200

本研究旨在明确河西走廊不同产地‘美乐’葡萄果实品质及香气物质含量特征。对嘉峪关、张掖和武威3个产地连续3年的气候资料、土壤养分、果实品质及香气物质成分进行了分析。3个产地土壤普遍缺乏有机质,有机质含量均在4级(缺乏)以下,土... 详细信息

本研究旨在明确河西走廊不同产地‘美乐’葡萄果实品质及香气物质含量特征。对嘉峪关、张掖和武威3个产地连续3年的气候资料、土壤养分、果实品质及香气物质成分进行了分析。3个产地土壤普遍缺乏有机质,有机质含量均在4级(缺乏)以下,土壤pH在7.72~8.23之间,属于中性到碱性土壤;土壤表层大量元素氮、磷和钾的含量较为丰富,武威不同深度土壤中铁、铜和锰的含量较高。张掖产地4—9月的月有效积温和昼夜温差明显高于其他两个产地,而降水量以武威最多。3个产地果实品质中葡萄糖含量为张掖>嘉峪关>武威,蔗糖含量与之相反,武威产地酒石酸、柠檬酸、抗坏血酸含量高于其他两个产地。2018和2019年嘉峪关产地香气物质总含量高于其他两个产地。3个产地的环境因子温度、降水量等和果实糖酸含量显著相关,同时土壤中的钙、锰、铜和铁等矿质元素与果实糖酸含量也显著相关。由此可认为不同产地各类型香气物质的差异是环境因子和土壤营养共同作用的结果。

关键词：葡萄河西走廊品质香气物质