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枇杷果实采前皱缩的转录组分析

果树学报 2023年第7期40卷 1342-1353页

作者：常晓晓彭程陈慧琼陆育生邱继水广东省农业科学院果树研究所·农业农村部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室·广东省热带亚热带果树研究重点实验室广州510640

【目的】了解早钟6号枇杷果实采前遇到高温天气出现皱缩现象的分子机制,为培育抗皱缩枇杷品种奠定理论基础。【方法】以易皱缩的早钟6号枇杷果实和抗皱缩的思贺大果枇杷果实为材料,对早钟6号枇杷采前不同皱缩程度的果实(正常果ZZS1、轻... 详细信息

【目的】了解早钟6号枇杷果实采前遇到高温天气出现皱缩现象的分子机制,为培育抗皱缩枇杷品种奠定理论基础。【方法】以易皱缩的早钟6号枇杷果实和抗皱缩的思贺大果枇杷果实为材料,对早钟6号枇杷采前不同皱缩程度的果实(正常果ZZS1、轻度皱缩果ZZS2和皱缩果ZZS3)进行生理生化指标分析,并对思贺大果枇杷和早钟6号枇杷果实进行转录组测序,分析早钟6号枇杷不同程度皱缩果实之间以及与思贺大果枇杷之间的差异基因表达情况,筛选与枇杷果实皱缩相关的基因。【结果】早钟6号枇杷皱缩果(ZZS2、ZZS3)与正常果(ZZS1)相比,丙二醛和脯氨酸含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均显著升高。对转录组测序结果分析发现,可能与枇杷果实采前皱缩相关的基因主要参与植物激素信号转导途径、苯丙烷生物合成途径、淀粉和蔗糖代谢途径、油菜素内脂生物合成和信号转导等代谢途径。参与苯丙烷生物合成的12个基因中,有9个与木质素合成相关,在DG vs ZZS1比较中均上调表达;参与植物激素信号转导途径的13个基因中,有6个(2个GH3和4个SAUR)参与生长素信号转导;2个基因(EVM0023097和EVM0032997)参与油菜素内脂生物合成途径,在DG vs ZZS1、ZZS1 vs ZZS2和ZZS1 vs ZZS3三组比较中表达量均上调;NAC转录因子基因在ZZS1 vs ZZS2、ZZS1 vs ZZS3、ZZS2 vs ZZS3三组比较中表达量均上调。结果表明,生长素和油菜素内脂这两种植物激素可能参与枇杷果实采前皱缩过程,木质素合成相关基因可能与不同枇杷品种应对高温抗皱缩能力有关,NAC转录因子可能参与调控枇杷果实皱缩相关基因的表达。【结论】木质素可能与枇杷不同品种应对高温胁迫的能力相关,生长素和油菜素内脂可能在枇杷果实应对高温胁迫的过程中起作用。

关键词：枇杷果实皱缩高温转录组

番木瓜均质胚性细胞悬浮系的建立和高效植株再生

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果树学报 2023年第2期40卷 376-385页

作者：魏岳荣周陈平邝瑞彬杨护黄炳雄杨敏广东省农业科学院果树研究所·农业农村部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室·广东省热带亚热带果树研究重点实验室广州510640

【目的】提高番木瓜体细胞胚发生的同步性及其植株再生率,为番木瓜大量快繁、细胞工程和分子育种技术研发提供技术基础。【方法】以紫晖110~120 d果实的未成熟合子胚为外植体,经胚性愈伤组织诱导、液体悬浮培养和体细胞胚发生过程,建立... 详细信息

【目的】提高番木瓜体细胞胚发生的同步性及其植株再生率,为番木瓜大量快繁、细胞工程和分子育种技术研发提供技术基础。【方法】以紫晖110~120 d果实的未成熟合子胚为外植体,经胚性愈伤组织诱导、液体悬浮培养和体细胞胚发生过程,建立均质胚性细胞悬浮系和高效植株再生技术体系,重点比较了不同质量浓度2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-Dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)对胚性愈伤组织诱导、不同质量浓度6-苄基氨基嘌呤(6-Benzylaminopurine,6-BA)+萘乙酸(1-naphthlcetic acid,NAA)组合和活性炭(activated carbon,AC)对子叶期体细胞胚萌发与生根的影响。【结果】4 mg·L^(-1)2,4-D可诱导62.86%未成熟合子胚形成胚性愈伤组织。经5个继代周期的筛选培养,可建立由单细胞和小细胞团组成的均质胚性细胞悬浮系。采用液体培养方式能诱导大量球形胚的形成,被转移至含5 g·L^(-1)AC的半固定培养基成熟培养30 d后,可获得大量子叶期体细胞胚。在含0.4 mg·L^(-1)6-BA+0.02 mg·L^(-1)NAA的萌发培养基中体细胞胚萌发率为97.58%,胚根端愈伤化比率为95.48%,补充5 g·L^(-1)AC后可获得92.62%体细胞胚同步萌发和生根,并显著降低愈伤化比率至33.10%;在不添加任何植物生长调节剂、仅含5 g·L^(-1)AC的成熟培养基中,体细胞胚同步萌发和生根率为88.33%,愈伤化比率降低至11.67%。正常萌发生根的体细胞胚在含0.1 mg·L^(-1)6-BA+2 mg·L^(-1)吲哚丁酸(3-Indolebutyric acid,IBA)+10 g·L^(-1)AC的再生培养基中可获得81.36%的植株再生率。【结论】以紫晖110~120 d未成熟合子胚为外植体,最佳的胚性愈伤组织诱导培养基为1/2 MS培养基+4 mg·L^(-1)2,4-D+400 mg·L^(-1)谷氨酰胺+60 g·L^(-1)蔗糖。最优体细胞胚发生方案为胚性细胞悬浮系(embryogenic cell system,ECS)经液体培养方式诱导球形胚形成,在含1/2 MS盐+MS维生素+50 mg·L^(-1)肌醇+400 mg·L^(-1)谷氨酰胺+30 g·L^(-1)蔗糖+5 g·L^(-1)AC的培养基中促进体细胞胚的成熟及后续的同步萌发和生根,可有效缓解胚根端愈伤化现象。

关键词：番木瓜未成熟合子胚胚性细胞悬浮系体细胞胚发生植株再生

番木瓜胚性细胞悬浮系高效遗传转化体系的建立

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果树学报 2023年第10期40卷 2089-2097页

作者：杨敏周陈平李庆萌邝瑞彬吴夏明魏岳荣广东省农业科学院果树研究所·农业农村部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室·广东省热带亚热带果树研究重点实验室广州510640

【目的】建立番木瓜高效遗传转化体系,为番木瓜基因功能研究和重要农艺性状改良提供新的技术支撑。【方法】以紫晖番木瓜胚性细胞悬浮系(embryogenic cell suspensions,ECS)为遗传转化受体,利用植物表达载体pCAMBIA1301和农杆菌介导法... 详细信息

【目的】建立番木瓜高效遗传转化体系,为番木瓜基因功能研究和重要农艺性状改良提供新的技术支撑。【方法】以紫晖番木瓜胚性细胞悬浮系(embryogenic cell suspensions,ECS)为遗传转化受体,利用植物表达载体pCAMBIA1301和农杆菌介导法进行遗传转化,对抗生素浓度筛选、侵染时间、继代培养、抗性胚的诱导与萌发以及植株再生整个过程进行探索,最后获得抗性再生植株。【结果】通过设置不同浓度的头孢霉素和潮霉素处理,观察ECS细胞状态,筛选、确定头孢霉素和潮霉素最适处理质量浓度分别为200 mg·L^(-1)和5 mg·L^(-1)。工程菌和ECS共培养侵染2 d后转到含有头孢霉素和潮霉素的液体筛选培养基上进行继代培养,继代周期为14 d。经GUS染色验证,表明继代3次后的ECS几乎全部为转化细胞。将以上ECS转移到液体胚诱导培养基中进行培养,2个月后可获得大量球形体细胞胚,且GUS组织染色为蓝色。将球形体细胞胚转到半固体成熟培养基上培养,2个月后可获得成熟子叶期体细胞胚。子叶期体细胞胚在萌发培养基上光培养30 d后,可获得再生芽。任意选取再生芽进行GUS染色,均可染成蓝色。抗性再生芽经促根培养可成功获得再生植株。利用PCR检测抗性再生植株,可以确定GUS基因已经整合到番木瓜基因组中。【结论】成功建立了一种以番木瓜ECS为转化受体的农杆菌介导的高效遗传转化体系。在该技术体系中,经农杆菌侵染后的ECS继代筛选3次后,几乎全部为转化细胞,这些转化细胞经体胚诱导、成熟、萌发和生根过程可成功获得再生植株,抗性体胚得胚率为43.65%,抗性体胚萌发率为73.26%,植株再生率为80.55%,大大提高了番木瓜遗传转化效率。该体系为番木瓜基因功能研究和分子育种提供了新的途径。

关键词：番木瓜胚性悬浮系根癌农杆菌遗传转化共培养

荔枝CDPK基因家族鉴定及其在霜疫病胁迫下的表达分析

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果树学报 2023年第3期40卷 442-456页

作者：刘海伦严倩姜永华史发超陈洁珍蔡长河欧良喜广东省农业科学院果树研究所·农业农村部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室·广东省热带亚热带果树研究重点实验室广州510640

【目的】鉴定荔枝(Litchi chinensis Sonn.)钙依赖蛋白激酶(CDPK)基因家族,并分析其在不同组织和荔枝霜疫病胁迫下的表达模式。【方法】基于荔枝基因组数据,利用生物信息学方法鉴定CDPK家族基因,并对其序列特征、基因结构、启动子顺式... 详细信息

【目的】鉴定荔枝(Litchi chinensis Sonn.)钙依赖蛋白激酶(CDPK)基因家族,并分析其在不同组织和荔枝霜疫病胁迫下的表达模式。【方法】基于荔枝基因组数据,利用生物信息学方法鉴定CDPK家族基因,并对其序列特征、基因结构、启动子顺式作用元件、染色体定位和进化关系等进行分析。依赖276份荔枝种质材料,筛选高抗霜疫病的优良荔枝品种。另外,通过RNA-Seq和qRT-PCR方法检测高抗病荔枝品种中LcCDPK基因家族成员在荔枝霜疫病胁迫处理下的表达模式。【结果】从276份荔枝自然群体材料中鉴定到荔枝高抗霜疫病品种裕荣1号(YR1)。从荔枝基因组中共鉴定出19个LcCDPK基因家族成员,分布于11条染色体上。根据保守结构域和系统发育分析将其分为4个亚家族。基因结构分析表明,LcCDPKs外显子数量为7~19。蛋白结构分析发现,所有LcCDPK蛋白均具有1~4个EF-hand结构域。顺式作用元件分析表明,LcCDPKs成员拥有大量的生物和非生物胁迫响应元件。组织表达分析发现,LcCDPK基因在荔枝不同组织存在组织特异性。另外,表达分析发现在高抗霜疫病荔枝裕荣1号(YR1)中,LcCDPK5、LcCDPK17和LcCDPK19在霜疫病胁迫后急剧上调表达,LcCDPK3和LcCDPK8急剧下调表达。【结论】裕荣1号(YR1)是一种高抗霜疫病的荔枝品种。荔枝基因组中共鉴定出19个CDPK基因家族成员,具有明显的组织特异性,LcCDPK5、LcCDPK17、LcCDPK19、LcCDPK3和LcCDPK8可能在荔枝抗霜疫病过程中发挥重要作用。研究结果为进一步探究荔枝CDPK基因家族提供了参考。

关键词：荔枝钙依赖蛋白激酶(CDPK) 荔枝霜疫病表达分析

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中国香蕉育种研究进展

果树学报 2023年第11期40卷 2446-2465页

作者：曾鸿运吴元立黄秉智广东省农业科学院果树研究所·农业农村部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室·广东省热带亚热带果树研究重点实验室广州510640

近几十年来,中国香蕉产业快速发展。目前,中国是世界香蕉第二大生产国和消费国。然而,我国香蕉主产区香蕉枯萎病等病害肆虐;同时,这些地方多山地,土质贫瘠,夏季台风和洪涝频发,冬季霜冻严重。这些问题限制香蕉产业的进一步发展。培育高... 详细信息

近几十年来,中国香蕉产业快速发展。目前,中国是世界香蕉第二大生产国和消费国。然而,我国香蕉主产区香蕉枯萎病等病害肆虐;同时,这些地方多山地,土质贫瘠,夏季台风和洪涝频发,冬季霜冻严重。这些问题限制香蕉产业的进一步发展。培育高产、优质兼具高抗逆性和适应性的香蕉品种是突破我国香蕉产业发展瓶颈的关键,也是我国香蕉育种工作者面临的难题和挑战。通过总结近年来香蕉育种的研究成果,论述香蕉育种方法、新品种选育目标以及主要面临的问题,展望今后研究重点与方向,以期为我国香蕉育种工作提供参考。

关键词：香蕉育种种质资源

荔枝VQ基因家族鉴定及其参与非生物胁迫应答的功能分析

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西北植物学报 2024年

作者：凡超杨杰陈蓉刘伟向旭广东省农业科学院果树研究所农业农村部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室广东省热带亚热带果树研究重点实验室

[目的]VQ蛋白是一类含有保守VQ基序(FxxhVQxhTG)的植物非特异性蛋白,在植物生长发育和非生物胁迫应答中发挥重要作用。研究鉴定了荔枝(Litchi chinensis)VQ基因家族,并分析其在不同组织的表达模式及在低温、高温、干旱和盐胁迫下的应答... 详细信息

[目的]VQ蛋白是一类含有保守VQ基序(FxxhVQxhTG)的植物非特异性蛋白,在植物生长发育和非生物胁迫应答中发挥重要作用。研究鉴定了荔枝(Litchi chinensis)VQ基因家族,并分析其在不同组织的表达模式及在低温、高温、干旱和盐胁迫下的应答,为后续研究其抗逆机制奠定了基础。[方法]用生物信息学方法在荔枝全基因组中鉴定LcVQ基因,并对其理化性质、亚细胞定位、基因结构和保守基序等进行分析;用MEGA 6.0软件构建系统发育树,分析荔枝、拟南芥和水稻VQ蛋白的系统发育关系;用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术验证LcVQs对多种非生物胁迫的响应情况。[结果]在荔枝中共鉴定获得可聚类为9个亚族的18个VQ基因(LcVQ1-18),依次分布在荔枝的11条染色体上,其编码蛋白的氨基酸数介于111～427 aa之间,分子质量为12.48～45.49 kD;除LcVQ15和LcVQ17定位于细胞质之外,其余LcVQ蛋白均定位于细胞核。顺式作用元件预测分析结果表明,LcVQs启动子区域包含大量植物生长发育响应元件、激素响应元件及逆境响应元件。转录组数据分析结果显示,不同组织中LcVQs的表达量具有明显差异,总体上分为普遍性表达和特异性表达。qRT-PCR结果显示,在低温、高温、干旱和盐胁迫处理下的3 h内,与对照相比分别有4,3,3,4个LcVQs明显上调表达,可快速响应相应胁迫。[结论]荔枝全基因组中有18个VQ家族成员,具有典型VQ保守结构域,能差异化响应多种非生物胁迫。

关键词：荔枝 VQ基因家族生物信息学非生物胁迫表达分析

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香蕉杂交种‘粉杂1号’ABBB基因组鉴定

园艺学报 2022年第9期49卷 1991-1997页

作者：杨兴玉许林兵吴元立邱迪洋范琳琳黄秉智广东省农业科学院果树研究所农业农村部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室广东省热带亚热带果树研究重点实验室广州510640

香蕉杂交品种‘粉杂1号’是当前商业种植中唯一的抗香蕉枯萎病粉蕉(Musa spp. ABB,Pisang awak)品种,该品种来源于高感病的‘广粉1号’(ABB)偶然得到的种子实生苗,其基因组组成和父本未知。通过流式细胞技术(FCM)、染色体制片、基于ITS... 详细信息

香蕉杂交品种‘粉杂1号’是当前商业种植中唯一的抗香蕉枯萎病粉蕉(Musa spp. ABB,Pisang awak)品种,该品种来源于高感病的‘广粉1号’(ABB)偶然得到的种子实生苗,其基因组组成和父本未知。通过流式细胞技术(FCM)、染色体制片、基于ITS的限制性片段长度多态性聚合酶链反应(ITS-PCR-RFLP)及反转录转座子间扩增多态性(copia-IRAP)分子标记技术,并结合形态性状评分对‘粉杂1号’基因组组成进行鉴定。流式细胞分析结果显示‘粉杂1号’为四倍体,染色体制片显示染色体数为2n=4x=44条,ITS-PCR-RFLP分子标记结果显示其同时具有A和B基因组,copia-IRAP结果显示其含两套或者以上B基因组;形态打分为67分,对应基因组组成为ABBB。综合以上结果认为‘粉杂1号’基因组组成为ABBB,推测其父本可能为BB基因组组成的野生蕉。

关键词：香蕉杂交种基因组分子标记性状评分

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5个荔枝品种的品质及挥发性风味比较分析

果树学报 2022年第1期39卷 68-77页

作者：孟祥春黄泽鹏肖志丹凡超向旭广东省农业科学院果树研究所·农业农村部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室·广东省热带亚热带果树研究重点实验室广州510640

【目的】对5个荔枝品种的品质和风味进行鉴定,为品质评价及栽培育种提供理论依据。【方法】理化和液相色谱技术测定糖、酸、维生素含量等品质指标,气相离子迁移谱检测挥发性风味化合物组分。【结果】4个优质品种仙进奉(Xianjinfeng,XJF... 详细信息

【目的】对5个荔枝品种的品质和风味进行鉴定,为品质评价及栽培育种提供理论依据。【方法】理化和液相色谱技术测定糖、酸、维生素含量等品质指标,气相离子迁移谱检测挥发性风味化合物组分。【结果】4个优质品种仙进奉(Xianjinfeng,XJF)、水晶球(Shuijingqiu,SJQ)、佛绿(Folü,FL)和冰荔(Bingli,BL)的平均总可溶性固形物含量差异不大,均比传统品种怀枝(Huaizhi,HZ)略高,而XJF的蔗糖、葡萄糖和果糖含量比较均等,HZ和其他3个优质品种以葡萄糖和果糖为主。可滴定总酸与苹果酸含量的高低依次为XJF>HZ>SJQ>BL>FL。XJF和FL的维生素C含量高于HZ,而SJQ和BL低于HZ。与HZ相比,XJF、SJQ和BL的挥发性风味物质具有明显独立的特征峰区域,聚类分析显示,BL和HZ的总挥发性风味差异最小,XJF次之,而FL和SJQ与HZ差异最大。【结论】4个优质荔枝的品质指标与HZ相比有不同的差异,而具有品种特异性的挥发性风味组分和含量差异最为显著。糖、酸及挥发性风味物质的组分和含量可作为荔枝优质品种的品质评价指标。

关键词：荔枝糖有机酸挥发性风味风味指纹图谱

模拟机械修剪方式对桂味荔枝树体生长及坐果的影响

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果树学报 2022年第8期39卷 1450-1458页

作者：王静黄欣欣郭栋梁黄石连韩冬梅李建光广东省农业科学院果树研究所·农业农村部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室·广东省热带亚热带果树研究重点实验室广州510640

【目的】探索桂味荔枝的机械化修剪模式。【方法】以桂味荔枝为材料,在花期和采果后,分别采用回缩修剪方式,包括单边篱壁形修剪、平头形修剪、整树梯形修剪、轮枝修剪和正常修剪,比较不同修剪方式对桂味荔枝枝梢和叶片生长以及坐果的影... 详细信息

【目的】探索桂味荔枝的机械化修剪模式。【方法】以桂味荔枝为材料,在花期和采果后,分别采用回缩修剪方式,包括单边篱壁形修剪、平头形修剪、整树梯形修剪、轮枝修剪和正常修剪,比较不同修剪方式对桂味荔枝枝梢和叶片生长以及坐果的影响。【结果】不同修剪方式,抽发枝梢次数和枝梢生长量有所不同,对树体的产量影响不同。一般花期修剪影响桂味荔枝坐果,平头形修剪和梯形修剪严重减产,但单边篱壁形修剪处理不影响当年同株未修剪侧的挂果且翌年产量高,当年12月树冠冠幅显著缩减。轮枝修剪处理抽生枝条数目和枝条生长速率均高于其他处理,不适宜机械化修剪方式。单边篱壁形修剪处理后5—6月抽生枝梢生长速率和叶片叶绿素含量与平头形修剪处理和正常修剪无显著差别。叶片是树体制造养分的重要器官,单边篱壁形修剪处理抽生老熟新梢上成熟叶的淀粉和可溶性总糖含量高,有利于坐果。与采果后单边篱壁形修剪处理相比,采果后平头形修剪处理的抽生枝梢在11月中旬能适时老熟,产量高。【结论】花期回缩修剪,采取单边篱壁形修剪方式最佳;采果后回缩修剪,可采取平头形修剪方式,提高修剪效率,不影响产量,实现桂味荔枝的机械化修剪。

关键词：荔枝模拟机械修剪新梢生长坐果产量