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Contrasting Drought Tolerance in Two Apple Cultivars Associated with Difference in Leaf Morphology and Anatomy

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American Journal of Plant Sciences 2019年第5期10卷 709-722页

作者： tuanhui bai Zhanying Li Chunhui Song Shangwei Song Jian Jiao Yuchen Liu Zhidan Dong Xianbo Zheng College of Horticulture Henan Agricultural University Zhengzhou China Henan Key Laboratory of Fruit and Cucurbit Biology Zhengzhou China

Apple is one of the most important fruit trees in temperate zones, and is cultivated widely throughout the world. Drought stress affects the normal growth of apple tree, and further affects fruit yield and quality. The present study examined the effects of drought on photosynthesis and water use efficiency (WUE) of two apple cultivars (Honeycrisp and Yanfu 3) that differ in drought tolerance. The results showed that the photosynthetic rate decreased in response to drought stress for both cultivars, with significant differences in intensity. Values for net photosynthetic rate (Pn) in stressed Yanfu 3 remained significantly lower than in the controls, while, for Honeycrisp, only a slight drop in photosynthesis. Similarly, stomatal conductance (Gs), intercellular CO2 concentration (Ci), transpiration rate (Tr) were markedly reduced in Yanfu 3 under drought stress. However, Honeycrisp showed only minor changes. Under drought stress, the contents of Chl a, Chl b and Chl t in Yanfu 3 were all decreased significantly compared with the control. However, little difference in Honeycrisp was noted between stressed plants and controls. Values for WUE in stressed Yanfu 3 remained higher than in the controls from day 3 until the end of the experiment, while no significant difference was observed in Honeycrisp. Furthermore, Honeycrisp also exhibited superior physiological traits, as indicated by its anatomical and morphological characteristics. Therefore, we conclude that the superior drought tolerance of Honeycrisp was due to its anatomical and morphological characteristics, which possibly contributed to the maintenance of higher photosynthetic capacity than Yanfu 3.

关键词： Apple Drought Stress Photosynthesis Water Use Efficiency Leaf Anatomy

Genome Wide Transcriptomic Analysis of WRKYGene Family Response to Biotic Stresses in Malus×domestica

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American Journal of Plant Sciences 2021年第5期12卷 858-885页

作者： Hanghang Zhang Liu Yang Ruli Zhou Yingli Zhang Zhengyang Wang Hongguang Pang tuanhui bai Shangwei Song Jian Jiao Miaomiao Wang Jiancan Feng Chunhui Song Xianbo Zheng College of Horticulture Henan Agricultural University Zhengzhou China

Apple (Malus × domestica Borkh.) is a perennial woody plant that often suffers from various biological stresses. Many harmful pathogens can infect apple trees and lead to reduced production. We comprehensively identified the WRKY genes in the apple genome and analyzed their expression in response to several biological stressors, including Alternaria alternata, Pythium ultimum, Botryosphaeria dothidea, Erwinia amylovora, Penicillium expansum, Gymnosporangium yamadae, and Apple replant disease. There were 113 MdWRKYs identified in the apple genome. Twenty-two MdWRKYs were differentially expressed in response to at least five pathogens. Promoter sequence analysis showed that these genes carried many defense- and stress-responsive elements, such as MeJA-response elements, salicylic acid-response elements, and W-box elements, in their promoters. Transient expression assays showed that MdWRKY

关键词： Apple WRKY Transcription Factor Pathogens Big Data

低氧胁迫下苹果砧木根系的膜脂过氧化作用及其抗氧化机理

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应用与环境生物学报 2008年第4期14卷 460-465页

作者：李翠英马锋旺白团辉束怀瑞韩明玉王昆西北农林科技大学园艺学院陕西杨凌712100 中国农业科学院果树研究所辽宁兴城125100

采用营养液水培的方法,以苹果砧木平邑甜茶(Malus hupenensis Rehd.)和变叶海棠(Malus toringoides Rehd.)为试材,研究了低氧胁迫下两种苹果砧木根系的膜脂过氧化作用及其抗氧化系统的响应.结果表明,低氧胁迫下苹果砧木根系超氧阴离子(... 详细信息

采用营养液水培的方法,以苹果砧木平邑甜茶(Malus hupenensis Rehd.)和变叶海棠(Malus toringoides Rehd.)为试材,研究了低氧胁迫下两种苹果砧木根系的膜脂过氧化作用及其抗氧化系统的响应.结果表明,低氧胁迫下苹果砧木根系超氧阴离子(O2-˙)产生速率和过氧化氢(H2O2)含量增加,丙二醛(MDA)含量上升,且随时间延长呈快―慢―快的变化趋势.同时根系中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性增加,抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活性前期有所提高而后期降低并低于对照,抗坏血酸(AsA)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量以及抗坏血酸/脱氢抗坏血酸(AsA/DHA)和还原性谷胱甘肽/氧化性谷胱甘肽(GSH/GSSG)比值在胁迫早期增加而后逐渐减少,中期和后期低于同期对照.变叶海棠根系细胞膜受到的氧化伤害大于平邑甜茶,其抗氧化系统的防御能力也弱于后者.说明低氧胁迫下苹果砧木根系活性氧(ROS)积累,细胞膜脂质过氧化加重,植株根系的抗氧化防御系统能在一定程度上减轻低氧胁迫所造成的膜伤害,但当胁迫持续加重时,植株将受到更大的氧化伤害.

关键词：低氧胁迫苹果砧木膜脂过氧化抗氧化机理

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柱状苹果Co基因的筛选与候选基因分析

中国农业科学 2019年第23期52卷 4350-4363页

作者：白团辉李莉郑先波王苗苗宋尚伟焦健宋春晖河南农业大学园艺学院/河南省果树瓜类生物学重点实验室

【目的】柱状苹果是一种特殊的矮生突变类型,其节间短、短枝多、侧生分枝少、主干粗壮直立,是苹果实行矮化密植栽培的重要资源。本研究在前期Co精细定位的基础上,对定位区间的基因进行筛选,为阐明柱状苹果形成的分子机制和选育柱状苹果... 详细信息

【目的】柱状苹果是一种特殊的矮生突变类型,其节间短、短枝多、侧生分枝少、主干粗壮直立,是苹果实行矮化密植栽培的重要资源。本研究在前期Co精细定位的基础上,对定位区间的基因进行筛选,为阐明柱状苹果形成的分子机制和选育柱状苹果新品种奠定基础。【方法】以柱状苹果‘舞佳’和‘润太一号’,普通型苹果‘富士’和‘华硕’的芽、茎尖和叶片为试材,根据最新的苹果基因组以及与柱状相关的转录组信息,对Co精细定位区间27.66—29.05 Mb的基因进行注释分类,选择目标基因,查找其CDS序列,使用RT-PCR技术检测引物特异性,利用实时荧光定量PCR分析预测基因在不同组织器官中的表达特征,筛选出差异基因并将其作为候选基因。【结果】在苹果第10号染色体27.66—29.05 Mb区域内包含67个基因,其中12个为非编码RNA(ncRNA),其余为编码蛋白质的基因。根据RNA-seq分析,柱状和普通型苹果基因相对表达差异倍数在1倍以上的有25个基因,其中13个基因在柱状苹果中上调表达,12个基因在柱状苹果中下调表达。在预测的14个基因中,发现4个基因MD10G1184100、MD10G1185400、MD10G1185600和MD10G1190500在柱状和普通型苹果的主枝茎尖或侧枝茎尖中相对表达存在显著差异。其中,MD10G1184100和MD10G1185600在两个柱状苹果主枝茎尖中的相对表达量均显著高于两个普通型苹果。MD10G1185400和MD10G1190500在两个柱状苹果侧枝茎尖的表达量显著高于两个普通型苹果,而MD10G1184100在两个柱状苹果中的表达量显著低于普通型苹果。进一步对这4个候选基因进行不同组织或器官的基因表达特征进行分析,发现基因MD10G1184100在柱状苹果根部的表达显著高于其他部位,MD10G1185400和MD10G1185600在柱状苹果的侧枝茎尖中显著高表达,而MD10G1190500在柱状苹果的顶芽中显著高表达。【结论】在柱状和普通型苹果茎尖中筛选到4个表达显著差异的基因,可作为Co候选基因,为该基因的克隆和功能验证及苹果树树型定向遗传改良奠定了基础。

关键词：苹果柱状树型基因定位基因表达候选基因

苹果HSP90家族基因鉴定及高温胁迫下的表达分析

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园艺学报 2021年第5期48卷 849-859页

作者：姚富文王枚阁宋春晖宋尚伟焦健王苗苗王昆白团辉郑先波河南农业大学园艺学院郑州450002 中国农业科学院果树研究所辽宁兴城125100

为了探究热激蛋白(HSP90)基因家族成员在苹果(Malus×domestica Borkh.)耐热中的作用,利用生物信息学方法对苹果HSP90基因家族成员进行鉴定,并分析其在高温胁迫下和不同组织中的表达规律。结果表明,苹果HSP90基因家族有11个成员,分布于1... 详细信息

为了探究热激蛋白(HSP90)基因家族成员在苹果(Malus×domestica Borkh.)耐热中的作用,利用生物信息学方法对苹果HSP90基因家族成员进行鉴定,并分析其在高温胁迫下和不同组织中的表达规律。结果表明,苹果HSP90基因家族有11个成员,分布于10条染色体上,其氨基酸序列大小介于104~818 aa,蛋白质分子质量介于11.81~93.58 kD。转录组分析显示,11个MdHSP90家族成员中,有4个基因,MdHSP90-1、MdHSP90-3、MdHSP90-5和MdHSP90-11在高温胁迫下显著上调;亚细胞定位显示这4个基因中前三者定位在细胞膜与细胞核上,而后者定位在细胞核上;进一步通过qR T-PCR分析发现这4个基因在两种苹果砧木平邑甜茶(Malus hupehensis)和变叶海棠(Malus toringoides)中的表达趋势基本一致,其表达量在高温胁迫早期大幅升高,在中后期有所下降;不同苹果组织中均能检测到这4个基因的表达,高温处理可不同程度地激活这些基因的表达,表明它们可能在苹果耐热胁迫中具有重要作用。

关键词：苹果 HSP90 高温基因结构基因表达

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我国育成苹果品种的系谱分析及其育种启示

中国农业科学 2020年第21期53卷 4485-4496页

作者：董志丹宋尚伟宋春晖郑先波焦健王苗苗阎振立张瑞萍白团辉河南农业大学园艺学院中国农业科学院郑州果树研究所

本文系统收集并分析了1951—2019年我国报道育成的273个苹果品种(不含砧木)的资料,对这些苹果品种的亲本组成及亲本选配特点和规律进行分析,绘制以主要品种为亲本育成品种的系谱图,以全面总结新中国成立70年来我国苹果的育种成果。在我... 详细信息

本文系统收集并分析了1951—2019年我国报道育成的273个苹果品种(不含砧木)的资料,对这些苹果品种的亲本组成及亲本选配特点和规律进行分析,绘制以主要品种为亲本育成品种的系谱图,以全面总结新中国成立70年来我国苹果的育种成果。在我国选育的273个苹果品种中,通过杂交获得的品种最多(145个,53.11%),其次是芽变品种(111个,40.65%),实生选育品种(15个,5.50%)和诱变品种(2个,0.73%)。根据品种特性分类,育成苹果品种中,红皮品种最多(240个,占87.91%),其次是绿皮品种(19个,6.96%)和黄皮品种(14个,5.13%)。大果(≥200 g)、中果(100—200 g)和小果(≤100 g的小果)品种分别占57.14%、35.53%和7.73%。果实成熟期早、中和晚熟品种分别占24.54%、32.97%和42.49%。273个育成的苹果品种中,有耐贮品种(83个,30.40%)、抗寒品种(78个,28.57%)、短枝型品种(34个,12.45%)、柱型品种(8个,2.93%)和红肉品种(4个,1.47%)。分析亲本来源明确的262个品种,表明这些品种由103个亲本育成,包括3个国内地方品种,63个国外引进品种和37个衍生品种。通过系谱分析发现,苹果骨干亲本为‘富士’‘金冠’‘元帅’和‘嘎啦’,分别衍生104、64、36和24个品种。杂交和芽变是选育苹果品种的主要途径,亲本性状优良或不同地理来源的亲本组合更容易选育出优良品种。在此基础上,剖析我苹果育种中存在的问题,并对生物技术在系谱分析上的应用进行展望。本文为制定苹果育种计划和亲本的选配提供了有益借鉴。

关键词：苹果育成品种系谱分析亲本选配骨干亲本

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厚皮甜瓜无土育苗技术

塔里木大学学报 2006年第1期18卷 67-68,76页

作者：张付春杜红斌白团辉周健塔里木大学植物科技学院新疆阿拉尔843300 西北农林科技大学园艺学院陕西杨凌712100 沙雅县园艺工作站新疆沙雅842200

本试验通过对7个厚皮甜瓜品种不同育苗方式的比较,结果表明无土育苗幼苗质量明显好于营养土育苗,其中品种“伊丽莎白”的幼苗对环境适应性强,且在营养液EC=1.5时生长最好。

关键词：厚皮甜瓜无土育苗技术

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钾肥对直播密植枣园幼龄骏枣光合特性的影响

西北农业学报 2013年第7期22卷 156-161页

作者：吴翠云白团辉王振磊罗宪李天红王合理塔里木大学植物科学学院新疆阿拉尔843300 河南农业大学园艺学院郑州450002 中国农业大学农学与生物技术学院北京100193

以新疆阿拉尔垦区典型的直播密植栽培模式下的骏枣为试材,研究钾肥施用量、施用时期以及施肥方式等对骏枣叶片叶绿素含量及光合特性的影响。结果表明,增施钾肥整体上提高骏枣叶片的叶绿素含量、净光合速率(Pn)和瞬时水分利用率(WUE),且... 详细信息

以新疆阿拉尔垦区典型的直播密植栽培模式下的骏枣为试材,研究钾肥施用量、施用时期以及施肥方式等对骏枣叶片叶绿素含量及光合特性的影响。结果表明,增施钾肥整体上提高骏枣叶片的叶绿素含量、净光合速率(Pn)和瞬时水分利用率(WUE),且以果实膨大期追施30kg/667m2和叶面肥喷施w=0.6%的钾肥处理效果较好。坐果期施钾肥显著提高WUE,但降低叶片蒸腾速率(Tr),其他参数指标差异不显著。说明施肥时期对骏枣叶片的光合特性影响较小。同时,骏枣叶片的叶绿素含量与其光合能力存在显著正相关。

关键词：钾肥骏枣叶绿素光合速率相关性

苹果PIN家族基因鉴定及在不定根形成中的表达分析

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果树学报 2023年第9期40卷 1789-1799页

作者：方森宋雪莲韩轩轩宋春晖焦健王苗苗宋尚伟郑先波白团辉河南农业大学园艺学院郑州450046

【目的】探究苹果PIN全基因组特征及在不定根形成过程中的表达分析,以便更深入地了解其结构特点与潜在功能,为研究不定根形成的分子机制奠定基础。【方法】利用苹果基因组数据库GDR和HMMER对苹果PIN基因家族成员进行鉴定并编号,用MEGA、... 详细信息

【目的】探究苹果PIN全基因组特征及在不定根形成过程中的表达分析,以便更深入地了解其结构特点与潜在功能,为研究不定根形成的分子机制奠定基础。【方法】利用苹果基因组数据库GDR和HMMER对苹果PIN基因家族成员进行鉴定并编号,用MEGA、TBtools和MEME等生物信息学软件对其家族成员的基因定位、系统进化关系、基因结构、保守motif基序和蛋白保守结构域等进行分析,并采用qRT-PCR方法对PIN基因家族成员在不定根形成中的表达模式进行分析。【结果】苹果PIN基因家族有13个成员,分布于基因组8条染色体上,氨基酸数目在357~660个之间,蛋白质分子质量为38.84~71.61 ku,等电点在6.93~9.35之间。启动子作用元件分析表明,13个PIN启动子上含有响应激素、生长发育和逆境相关的顺式作用元件,其中有8个PIN基因含有生长素响应作用元件,暗示他们可能参与生长素调控不定根形成。转录组分析显示,13个PIN家族成员中,有6个基因(MdPIN3、MdPIN4、MdPIN6、MdPIN7、Md-PIN11和MdPIN12)在吲哚丁酸(IBA)处理下表达上调。进一步通过qRT-PCR分析,发现MdPIN3、MdPIN4、MdPIN6和MdPIN11在IBA处理下都有明显上升趋势,其中MdPIN4表达量变化最大。【结论】通过对苹果全基因组进行分析,共鉴定到13个PIN基因,分布在8条染色体上,通过转录组和qRT-PCR分析,推测MdPIN4可能在调控苹果砧木不定根形成中起着重要作用。

关键词：苹果 PIN 全基因组鉴定不定根形成基因表达分析