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不同温度下褪黑素处理对‘阳光玫瑰’葡萄采后品质的影响

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中国农业科学 2022年第7期55卷 1411-1422页

作者：吕馨宁王玥贾润普王胜男姚玉新山东农业大学园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室

【目的】冷藏是提高葡萄耐储性、延长货架期的有效方法，但低温会降低糖酸和香气含量等果实品质。本研究旨在测定不同温度条件下褪黑素处理对‘阳光玫瑰’葡萄储藏期品质的影响，并探讨其调控储藏品质的代谢基础。【方法】设置室温和1... 详细信息

【目的】冷藏是提高葡萄耐储性、延长货架期的有效方法，但低温会降低糖酸和香气含量等果实品质。本研究旨在测定不同温度条件下褪黑素处理对‘阳光玫瑰’葡萄储藏期品质的影响，并探讨其调控储藏品质的代谢基础。【方法】设置室温和1℃两个储藏温度，葡萄采后利用5和50μmol·L褪黑素浸果，于不同储藏期取样测定果实品质指标。利用HPLC-MS测定褪黑素含量，利用GC-MS测定香气组分及含量，利用毛细管电泳测定可溶性糖和有机酸含量，利用质构仪测定果实质地，利用广靶代谢组学分析褪黑素处理导致的差异代谢物。【结果】外源褪黑素处理能显著提高葡萄果实褪黑素含量；50μmol·L处理效果显著高于5μmol·L，并且低温能大幅提高褪黑素处理效果，低温、50 mol·L褪黑素处理的果实中褪黑素含量为室温同浓度处理的2.6倍。低温下，果实失水率降低；在室温和低温储藏下，褪黑素对果实失水率、果皮硬度和果肉硬度未产生显著影响。室温条件下，5μmol·L褪黑素处理显著提高了葡萄糖和果糖含量，而50μmol·L褪黑素产生了相反的结果。与室温储藏相比，低温储藏显著降低了果实糖含量；低温条件下，与对照相比，5μmol·L和50μmol·L褪黑素处理均显著提高了可溶性糖含量，储藏40 d时增幅在19.2%以上。与室温相比，低温提高了可滴定酸尤其是苹果酸含量。低温条件下，两种浓度褪黑素处理较对照显著降低了可滴定酸尤其是苹果酸含量，苹果酸含量降幅超过53.5%，对酒石酸含量影响较小。与室温储藏相比，低温储藏大幅度降低了未经褪黑素处理的果实香气含量。但是，褪黑素处理能有效增加低温条件下果实香气总量及香气组分含量，且以5μmol·L褪黑素处理效果较好，在处理后30和40 d，较低温对照香气总量增幅分别达2.12和1.6倍；同时显著增加了反式-2-己烯醛、里那醇、2,4-二叔丁基苯酚等特征香气含量。低温下对照和5μmol·L褪黑素处理的果实代谢组学分析表明，232种代谢物含量存在差异，涉及的主要代谢途径包括氨基酸生化合成、氨酰基-tRNA生化合成、精氨酸生化合成、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢及苯丙胺代谢。【结论】与室温储藏相比，低温冷藏降低了部分糖和绝大多数香气物质的含量。褪黑素处理能够显著提高冷藏果实的可溶性糖含量，降低有机酸水平，大幅提高香气水平，能有效提高果实品质，其中5μmol·L褪黑素处理效果更明显。褪黑素主要通过影响氨基酸代谢提高香气含量。

关键词：葡萄褪黑素冷藏果实品质代谢组

茶树Cs HIPP26.1互作蛋白的筛选与验证

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中国农业科学 2022年第8期55卷 1630-1641页

作者：范延艮王域刘富浩赵秀秀向勤锃张丽霞山东农业大学园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室

【背景】‘黄金芽’属于光照敏感型黄化茶树（Camellia sinensis）品种，叶片色泽呈现强光黄化、弱光复绿的特点，但叶色响应光照的黄化机制并不明确。前期通过对黄化叶片、遮阴复绿叶片以及常绿品种叶片的蛋白组研究发现，重金属相关... 详细信息

【背景】‘黄金芽’属于光照敏感型黄化茶树（Camellia sinensis）品种，叶片色泽呈现强光黄化、弱光复绿的特点，但叶色响应光照的黄化机制并不明确。前期通过对黄化叶片、遮阴复绿叶片以及常绿品种叶片的蛋白组研究发现，重金属相关异戊二烯化植物蛋白CsHIPP26.1(TEA000549)的表达响应光照强度，表明CsHIPP26.1可能参与调控‘黄金芽’叶色黄化的光响应过程。【目的】通过筛选与CsHIPP26.1互作的光信号响应相关的蛋白，为叶片色泽响应光照信号变化提供科学依据。【方法】以‘黄金芽’茶树1芽2叶为材料进行CsHIPP26.1和互作基因的克隆，经酵母双杂交筛库，然后将筛选得到的目的蛋白进行酵母双杂交点对点验证、体内双分子荧光互补（BiFC）和体外pull-down等技术进行蛋白互作的进一步验证。【结果】通过酵母双杂交对茶树cDNA文库进行筛选，共筛选到26个候选互作蛋白，主要集中在细胞组分、结合以及催化活性方面发挥作用，其中生物素合成代谢过程富集程度较高，与光信号通路及叶绿素合成相关的蛋白只有编号为TEA026466.1的bHLH30转录因子。克隆bHLH30转录因子后发现，该转录因子与茶树光信号传导途径蛋白PIF4处于同一进化树分支，且含有与茶树PIF4蛋白相同的HLH和ACT结构域，将该bHLH30转录因子命名为CsPIF4.2,GenBank登记号为MW116834。进一步通过体外Pull-down蛋白互作和体内双分子荧光互补（BiFC）验证发现，CsHIPP26.1和CsPIF4.2蛋白能够发生互作，并且发生互作的部位在细胞核内。【结论】初步筛选出26个与CsHIPP26.1互作的蛋白，并验证发现CsHIPP26.1能够在细胞核内与其中一个光敏色素互作因子CsPIF4.2发生蛋白相互作用。

关键词： HIPP PIF4 蛋白互作黄化品种光响应

炭化苹果枝通过减少土壤DTPA-Cd降低苹果砧木镉积累和镉伤害

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环境科学 2021年第10期42卷 4908-4915页

作者：邓波荀咪张玮玮杨洪强山东农业大学园艺科学与工程学院作物生物学国家重点实验室泰安271018

为探究炭化苹果枝对苹果砧木镉积累和镉伤害的影响,以盆栽苹果砧木(平邑甜茶)实生苗为试材,在施有0.5%和1%(质量分数)的炭化苹果枝的盆土中灌入含镉(CdSO4)营养液,分析盆土中二乙烯三胺五乙酸(diethylenetriamine pentaacetic acid,DTPA... 详细信息

为探究炭化苹果枝对苹果砧木镉积累和镉伤害的影响,以盆栽苹果砧木(平邑甜茶)实生苗为试材,在施有0.5%和1%(质量分数)的炭化苹果枝的盆土中灌入含镉(CdSO4)营养液,分析盆土中二乙烯三胺五乙酸(diethylenetriamine pentaacetic acid,DTPA)所提取镉(DTPA-Cd)及根茎叶镉含量,检测根系和叶片抗氧化酶活性和根系细胞死亡情况以及叶片光合速率.结果表明,施用炭化苹果枝的盆土DTPA-Cd含量显著低于未施用炭化苹果枝的,其中施用0.5%和1%的炭化苹果枝使盆土DTPA-Cd含量在处理第12 d分别比未施的降低17.50%和25.55%;施入炭化苹果枝明显降低苹果砧木根茎叶镉积累量,提高根系和叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,降低根系和叶片·O_(2)^(-)生成速率、H_(2)O_(2)和MDA含量,还降低根系细胞死亡比率,提高叶片光合速率,其中施用(ω)0.5%和1%的炭化苹果枝使根系镉含量在处理第12d分别比未施的降低29.49%和37.18%,使根细胞死亡比率分别比未施的降低22.73%和29.09%.这些说明施用炭化苹果枝可通过降低土壤DTPA-Cd含量,减少苹果砧木对镉的吸收和积累,减轻根系细胞以及叶片光合性能所受到的伤害,施用1%的比施用0.5%的效果更显著.

关键词：炭化苹果枝苹果砧木 DTPA-Cd 镉积累细胞死亡光合性能

苹果GRAS全基因组鉴定及其对生长素的响应分析

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园艺学报 2023年第2期50卷 397-409页

作者：于婷婷李欢宁源生宋建飞彭璐琳贾竣淇张玮玮杨洪强山东农业大学园艺科学与工程学院作物生物学国家重点实验室山东泰安271018

从苹果(Malus×domestica)全基因组中鉴定到78个结构完整的GRAS基因,它们的编码蛋白分属于11个亚家族,其中LISCL亚家族成员最多;这78个MdGRAS基因分别定位于18条染色体上,其中11个位于3号染色体上。苹果GRAS家族中还存在片段复制和串联... 详细信息

从苹果(Malus×domestica)全基因组中鉴定到78个结构完整的GRAS基因,它们的编码蛋白分属于11个亚家族,其中LISCL亚家族成员最多;这78个MdGRAS基因分别定位于18条染色体上,其中11个位于3号染色体上。苹果GRAS家族中还存在片段复制和串联复制基因。苹果器官特异性表达谱显示,除MdGRAS47外,大部分MdGRAS在根系中表达量较低;MdGRAS20在枝条中表达量较高,MdGRAS18、MdGRAS55和MdGRAS61在种子中表达量较高。启动子分析显示,这78个MdGRAS全部含光响应元件,76个含胁迫相关元件,37个含有生长素响应元件;17个MdGRAS的表达对2,4-D处理有响应,其中MdGRAS30和MdGRAS61的响应最显著。

关键词：苹果 GRAS基因家族生物信息启动子生长素

苹果NCL家族基因与根系细胞钙离子浓度变化的关系

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园艺学报 2023年第3期50卷 475-484页

作者：宁源生李欢宋建飞于婷婷韩梦圆彭璐琳贾竣淇张玮玮杨洪强山东农业大学园艺科学与工程学院作物生物学国家重点实验室山东泰安271018

基于拟南芥类Na^(+)/Ca^(2+)交换蛋白(NCX-Like,NCL)序列以及苹果、葡萄、草莓、桃和梨全基因组信息,分析了NCL家族特征、苹果MdNCL表达以及不同处理下湖北海棠根系MhNCL的表达水平与细胞Ca^(2+)浓度变化的关系。结果表明,NCL家族成员... 详细信息

基于拟南芥类Na^(+)/Ca^(2+)交换蛋白(NCX-Like,NCL)序列以及苹果、葡萄、草莓、桃和梨全基因组信息,分析了NCL家族特征、苹果MdNCL表达以及不同处理下湖北海棠根系MhNCL的表达水平与细胞Ca^(2+)浓度变化的关系。结果表明,NCL家族成员在进化中高度保守,苹果基因组中的4个MdNCL的启动子上均含有胁迫响应及激素应答相关的顺式作用元件,且在苹果各器官均有不同程度表达。依据MdNCL保守结构域,从湖北海棠中确定4个相应的MhNCL基因(MhNCL-1、MhNCL-2、MhNCL-3和MhNCL-4),其中MhNCL-1、MhNCL-3和MhNCL-4的表达水平在NaCl和CaCl_(2)处理下基本呈现“变化不大—上升—下降”的规律,在ABA和IAA处理下表现出“变化不大—上升—下降—上升”的特征。根系细胞Ca^(2+)浓度在NaCl和CaCl_(2)处理下呈现“升高—降低—小幅度升高”的规律,在ABA和IAA处理下呈现“升高—降低—升高—降低”的趋势,初步表明根系MhNCL的表达水平与根系Ca^(2+)浓度变化存在一定相关性。

关键词：苹果 NCL基因全基因组鉴定 Ca^(2+)浓度

壳聚糖对苹果幼树根际细菌群落及其生长的影响

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生态与农村环境学报 2023年第10期39卷 1297-1307页

作者：钱琛范伟国曹琪杨洪强山东农业大学园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室山东泰安271018

以不同砧木的2年生富士苹果幼树(分别采用平邑甜茶和八棱海棠为嫁接砧木)为试材,探讨壳聚糖对苹果幼树生长、根际土壤细菌多样性的影响。结果显示,根施壳聚糖的苹果幼树地上部干重、根干重、根冠比及新梢长度与粗度、根活力、根际速效... 详细信息

以不同砧木的2年生富士苹果幼树(分别采用平邑甜茶和八棱海棠为嫁接砧木)为试材,探讨壳聚糖对苹果幼树生长、根际土壤细菌多样性的影响。结果显示,根施壳聚糖的苹果幼树地上部干重、根干重、根冠比及新梢长度与粗度、根活力、根际速效养分均有不同程度提高,不同浓度壳聚糖增加了平邑甜茶和八棱海棠嫁接苹果幼树根系总长度、表面积、体积及根尖数,形成了以增加根长和根尖数为特征的新根构型。根施壳聚糖的苹果幼树根际细菌多样性发生了显著变化,苹果幼树根际土壤细菌以放线菌门和变形菌门为优势种群,但不同砧木又有一定差异。壳聚糖处理的细菌种群总量和特色菌总量下降,但δ-变形菌纲明显增大。不同浓度壳聚糖对不同砧木的苹果幼树根际土壤细菌群落构建的影响有较大差异,壳聚糖改变了根际土壤细菌的群落结构,可使部分特异菌属选择性富集。高浓度壳聚糖对苹果幼树的细菌菌群构成和多样性影响最大,特别是对变形菌门的种群构成、丰度影响较大。苹果幼树根构型参数及根活力与根际土壤放线菌门、变形菌门及绿弯菌门等细菌门水平丰度的改变显著相关。

关键词：苹果壳聚糖细菌群落物种多样性植株生长

苹果Nramp基因组鉴定及其对不同重金属离子的反应

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植物生理学报 2023年第7期59卷 1361-1369页

作者：石宇佳李佳琦宋建飞严俊红朱晓悦张晓健张玮玮杨洪强山东农业大学园艺科学与工程学院作物生物学国家重点实验室山东泰安271018

天然抗性相关巨噬蛋白(natural resistance-associated macrophage protein)是一类能够转运Fe^(2+)和Cd^(2+)等二价金属离子的蛋白。本文从苹果(Malus pumila)基因组内分离鉴定出8个Nramp同源基因,根据其进化关系、编码蛋白的氨基酸数... 详细信息

天然抗性相关巨噬蛋白(natural resistance-associated macrophage protein)是一类能够转运Fe^(2+)和Cd^(2+)等二价金属离子的蛋白。本文从苹果(Malus pumila)基因组内分离鉴定出8个Nramp同源基因,根据其进化关系、编码蛋白的氨基酸数及理化性质的相似性分为3组;WoLF PSORT预测它们所编码的蛋白全部定位于质膜;PlantCARE显示8个MpNramps的启动子序列中含有多个激素响应及非生物胁迫响应元件;表达谱分析表明它们在叶片中的表达量因苹果品种不同而有较大差异。在Fe^(2+)、Mn^(2+)、Zn^(2+)、Cu^(2+)和Cd^(2+)五种重金属离子处理下,8个MpNramps在‘嘎啦’苹果组培苗叶片的表达水平差异显著,其中,MpNramp4对Fe^(2+)和Mn^(2+)反应较敏感,MpNramp1和MpNramp6对Mn^(2+)和Zn^(2+)较敏感,MpNramp2和MpNramp3对Fe^(2+)、Mn^(2+)和Zn^(2+)处理都比较敏感。8个MpNramps在Cu^(2+)和Cd^(2+)处理下都明显上调表达,对毒性重金属均呈现出较高的敏感性。

关键词：苹果 Nramp基因重金属基因表达

2-脱氧葡萄糖通过调控山桃SnRK1促进根毛的发生和生长

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植物生理学报 2023年第7期59卷 1291-1299页

作者：于文英吴雪莲梁家慧张淑辉肖元松彭福田山东农业大学园艺科学与工程学院作物生物学国家重点实验室山东泰安271018

本试验以山桃实生苗为试材,研究了不同浓度2-脱氧葡萄糖(2-DG)对蔗糖非发酵相关蛋白激酶-1(SnRK1)活性及其编码基因PdSnRK1α表达量的影响,并进一步分析其对根毛生长的作用。试验结果表明:随着2-DG浓度的升高,PdSnRK1α的表达水平及SnRK... 详细信息

本试验以山桃实生苗为试材,研究了不同浓度2-脱氧葡萄糖(2-DG)对蔗糖非发酵相关蛋白激酶-1(SnRK1)活性及其编码基因PdSnRK1α表达量的影响,并进一步分析其对根毛生长的作用。试验结果表明:随着2-DG浓度的升高,PdSnRK1α的表达水平及SnRK1酶活性呈现先上升后下降的趋势。当2-DG的浓度为400 mg·L^(-1)时,根中PdSnRK1α基因表达量及SnRK1酶活性最高,根毛密度显著增加,并且这种促进作用会被SnRK1蛋白激酶抑制剂海藻糖(Tre)削弱。拟南芥中超表达PdSnRK1α可以显著增加根毛数量与长度;与野生型相比,根毛生长发育相关基因表达量上调。综上表明,2-DG能够上调PdSnRK1α表达量,提高SnRK1酶活性进而促进桃根毛的发生和生长。

关键词：山桃 SnRK1 2-脱氧葡萄糖海藻糖根毛

平邑甜茶MhNF-Ys器官表达及其对根系失水的反应

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植物生理学报 2023年第2期59卷 324-332页

作者：严俊红宋建飞宁源生于婷婷张玮玮杨洪强山东农业大学园艺科学与工程学院作物生物学国家重点实验室山东泰安271018

核因子Y (NF-Y)在植物发育过程及非生物胁迫响应中起重要调控作用。本研究从苹果基因组中鉴定出28个MpNF-Ys,其中8个MpNF-Ys所含失水响应元件不少于15个, 1个不含脱落酸(abscisic acid, ABA)响应元件。经同源克隆,从苹果属植物平邑甜茶... 详细信息

核因子Y (NF-Y)在植物发育过程及非生物胁迫响应中起重要调控作用。本研究从苹果基因组中鉴定出28个MpNF-Ys,其中8个MpNF-Ys所含失水响应元件不少于15个, 1个不含脱落酸(abscisic acid, ABA)响应元件。经同源克隆,从苹果属植物平邑甜茶中分离到与上述基因同源的9个基因,它们在根系的相对表达量均最高,尤其是MhNF-YB9和MhNF-YB17。在PEG模拟失水和ABA处理下,这9个MhNF-Ys在平邑甜茶根系的表达均有明显反应,其中7个在失水处理下表达显著升高、5个在ABA处理下存在表达升高现象;MhNF-YB9和MhNF-YB19在根系失水时升高最显著, MhNF-YB7在ABA处理下升高最显著。

关键词：根系失水脱落酸平邑甜茶 NF-Y