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基于代谢组学比较分析5个栽培种梨叶片代谢物的差异

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果树学报 2024年第6期41卷 1111-1124页

作者：焦慧君冉昆董冉董肖昌关秋竹王宏伟魏树伟山东省果树研究所山东泰安271000

【目的】为加强对梨叶片资源的药用价值以及农副产品的开发利用,全面分析梨叶片中次生代谢物质的种类。【方法】通过代谢组学分析库尔勒香梨、超红、南红、鸭梨、翠冠5个品种与福鼎大白茶的成熟期叶片的代谢物差异。【结果】PCA分析表明... 详细信息

【目的】为加强对梨叶片资源的药用价值以及农副产品的开发利用,全面分析梨叶片中次生代谢物质的种类。【方法】通过代谢组学分析库尔勒香梨、超红、南红、鸭梨、翠冠5个品种与福鼎大白茶的成熟期叶片的代谢物差异。【结果】PCA分析表明,代谢物种内聚类较为集中,种间聚类较远;5个比较组特异性差异代谢物分别有55、155、54、59和28种;Heatmap分析表明,排名前50的差异代谢物在5个主栽梨叶片中的表达量具有显著差异;黄酮和黄酮醇生物合成、ABC转运和类黄酮生物合成等途径是差异代谢物富集的主要通路,其中山梨醇、果糖、甘露醇、柠檬酸、水杨酸、马来酸等含量显著上调。【结论】不同栽培种梨叶片的代谢物在种类和表达量上均具有显著差异,研究结果为开发利用梨叶片资源提供了理论基础。

关键词：梨叶片次生代谢物质

基于代谢组学和网络药理学的橄榄类黄酮组分评价

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食品科学 2024年第12期45卷 42-51页

作者：赖瑞联沈朝贵龙宇林炎娟韦晓霞吴如健福建省农业科学院果树研究所福建福州350013

目的:探究橄榄类黄酮组分的潜在功效及其在不同种质资源中的差异。方法:通过网络药理学和分子对接技术挖掘橄榄功效类黄酮组分,并结合代谢组学评价橄榄种质资源中类黄酮组分的积累水平。结果:从橄榄中鉴定获得44种类黄酮组分,基于TCMSP... 详细信息

目的:探究橄榄类黄酮组分的潜在功效及其在不同种质资源中的差异。方法:通过网络药理学和分子对接技术挖掘橄榄功效类黄酮组分,并结合代谢组学评价橄榄种质资源中类黄酮组分的积累水平。结果:从橄榄中鉴定获得44种类黄酮组分,基于TCMSP数据库、类药性和口服生物利用度筛选获得18种潜在的功效类黄酮组分及对应的180个作用靶点,其中木犀草素、槲皮素、儿茶素和表儿茶素是潜在影响橄榄药理活性的重要化学物质。基于类黄酮组分与靶点连通度筛选的35个关键作用靶点共富集到348条基因本体通路和136条京都基因与基因组百科全书信号通路,涉及抗癌、抗病毒、抗菌消炎、调节血糖和保护肝脏等药理活性。通过分子对接及可视化分析表明,所筛选的橄榄功效类黄酮组分能与关键作用靶点稳定结合。结论:代谢组学和网络药理学可为橄榄药用价值开发提供依据,橄榄类黄酮组分通过多成分-多靶点-多通路协同作用发挥多样化的药理作用。

关键词：橄榄种质资源代谢组学网络药理学类黄酮

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枣F5H基因家族的鉴定与生物信息学分析

分子植物育种 2024年

作者：亓雪龙王中堂王守乐张倩李颖芳张琼山东省果树研究所

F5H基因广泛存在于高等植物中，但枣F5H基因家族研究未见报道。本研究基于枣全基因组数据鉴定到枣F5H基因家族6个基因，并对其进行生物信息学分析。发现6个基因理化性质存在一定差异，以酸性氨基酸为主，大部分为不稳定蛋白和亲水性蛋... 详细信息

F5H基因广泛存在于高等植物中，但枣F5H基因家族研究未见报道。本研究基于枣全基因组数据鉴定到枣F5H基因家族6个基因，并对其进行生物信息学分析。发现6个基因理化性质存在一定差异，以酸性氨基酸为主，大部分为不稳定蛋白和亲水性蛋白。各基因具有相似保守基序，进化关系较近。分为3个亚族，以第1亚族数量最高。二级结构主要是α-螺旋和无规则卷曲，同一亚族的三级结构相似。枣F5H蛋白具有丝氨酸，苏氨酸和酪氨酸三个磷酸化位点。本研究为枣F5H基因家族功能的深入研究提供了科学依据，对揭示枣木质素代谢机理具有一定参考价值。

关键词：枣 F5H基因家族基因鉴定生物信息学分析

苹果砧木离体茎尖小滴玻璃化超低温保存体系的优化

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植物生理学报 2024年第5期60卷 895-903页

作者：关秋竹孙清荣孙洪雁王海波李林光山东省果树研究所山东泰安271000

本文以苹果砧木‘54-118’组培苗为材料,采用正交试验对离体茎尖小滴玻璃化超低温保存体系进行优化。结果表明,低温锻炼和植物玻璃化保护溶液2(PVS2)处理时间是影响小滴玻璃化超低温保存后苹果砧木茎尖成活率和再生率的关键因素。优化... 详细信息

本文以苹果砧木‘54-118’组培苗为材料,采用正交试验对离体茎尖小滴玻璃化超低温保存体系进行优化。结果表明,低温锻炼和植物玻璃化保护溶液2(PVS2)处理时间是影响小滴玻璃化超低温保存后苹果砧木茎尖成活率和再生率的关键因素。优化后的苹果砧木离体茎尖小滴玻璃化超低温保存体系为:继代生长30 d的组培苗在4°C黑暗条件下低温锻炼10 d,取0.5~1.0 mm的茎尖,预培养2 d,加载液(LS)处理20min,PVS2脱水处理60 min,处理后的茎尖包裹在小液滴中,液氮冷冻保存;冷冻茎尖在卸载液(ULS)中常温处理20 min,转入茎尖再生培养基进行恢复培养,暗培养7 d后,转入正常光照条件下培养,获得再生苗。简单重复系列区间(ISSR)检测表明小滴玻璃化超低温保存未改变材料的遗传稳性。优化后的小滴玻璃化超低温保存体系成功用于其他3个苹果砧木品种的超低温保存,4个苹果砧木品种超低温保存后的平均茎尖成活率和再生率分别为74.58%和64.81%。

关键词：苹果砧木离体茎尖超低温保存小滴玻璃化

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板栗全生长季树干液流及蒸腾耗水特征

中国农业科学 2024年第9期57卷 1794-1806页

作者：郭燕张树航张馨方李颖刘金雨范丽颖刘师源高倩王广鹏河北省农林科学院昌黎果树研究所

【目的】明确板栗（Castanea mollissima Bl.）蒸腾耗水特征，为板栗园制定科学合理的水分管理措施提供理论参考。【方法】采用热扩散探针法，对‘大板红’板栗植株全生长季树干液流速率进行连续监测，并同步观测7个相关环境因子：太阳... 详细信息

【目的】明确板栗（Castanea mollissima Bl.）蒸腾耗水特征，为板栗园制定科学合理的水分管理措施提供理论参考。【方法】采用热扩散探针法，对‘大板红’板栗植株全生长季树干液流速率进行连续监测，并同步观测7个相关环境因子：太阳辐射（solar radiation,SR）、水汽压亏缺（vapor pressure deficit,VPD）、空气温度（air temperature,AT）、空气相对湿度（air relative humidity,ARH）、风速（wind speed,WS）、土壤温度（soil temperature,ST）和土壤湿度（soil relative humidity,SRH），解析板栗树干液流规律和耗水特征及其与环境因子间的关联性。【结果】板栗树干明显液流启动于5月3日，结束于10月26日，前后历时176 d。板栗全生长季晴天树干液流速率日变化呈单峰“几”字形曲线，其在6、7、8月每日启动到达峰值时间早于5、9、10月，而下降时间晚于5、9、10月，致6、7、8月份液流速率峰值持续时间长于5、9、10月。板栗全生长季液流速率日均值、日均耗水量和月耗水量由高到低排序均为8月>7月>6月>9月>5月>10月，其中显著性检验表明7月和8月之间无显著差异，但显著高于其他月份。夜间液流量占比由高到低排序为10月>9月>5月>6月>7月>8月，其中显著性检验表明10月、9月和5月显著高于6月、7月和8月。板栗全生长季树干液流速率与太阳辐射、水汽压亏缺、空气温度和风速均呈极显著正相关，而与空气相对湿度均呈极显著负相关。分别建立了5—10月板栗树干液流速率与7个环境因子的6个回归模型。【结论】板栗树干有明显液流始于5月初、终于10月末；7—8月是板栗的关键需水期；建立的板栗植株液流速率与环境因子的回归模型，可用于通过环境因子估测不同月份及整个生长季的植株耗水量。

关键词：板栗液流速率耗水量环境因子特征

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转录组分析筛选调控苹果分枝能力的关键基因

中国农业科学 2024年第10期57卷 1995-2009页

作者：张海青张恒涛高启明姚家龙王亚荣刘珍珍孟祥鹏周喆阎振立中国农业科学院郑州果树研究所

【背景】苹果分枝数量的多少对于树体适应环境、生长生存、竞争资源都具有十分重要的作用。在实际生产过程中，多分枝的苹果品种更能满足整形修剪的需求，其不仅有利于果农因地制宜适时调整树体结构，塑造便于机械化采收的树形；而且对... 详细信息

【背景】苹果分枝数量的多少对于树体适应环境、生长生存、竞争资源都具有十分重要的作用。在实际生产过程中，多分枝的苹果品种更能满足整形修剪的需求，其不仅有利于果农因地制宜适时调整树体结构，塑造便于机械化采收的树形；而且对于调整结果枝均匀分布、保证结果量和果实品质都至关重要。【目的】本研究拟通过对同一发育时期的多分枝品种‘华星’和少分枝品种‘华硕’的顶芽、侧芽分别进行转录组测序，挖掘影响苹果分枝能力的关键基因，解析候选基因通过介导激素通路调控苹果分枝能力的潜在机理，为提高苹果分枝能力及产量提供理论依据。【方法】分别对‘华硕’和‘华星’的侧芽及顶芽进行转录组测序，通过差异表达基因（DEG）分析并借助加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis,WGCNA）等生物信息学手段，筛选引起分枝数量差异的核心候选基因，并通过在拟南芥中异源过表达候选基因对筛选结果准确性进行验证。【结果】在‘华硕’和‘华星’的顶芽之间比对共得到2 920个差异表达基因，而‘华硕’和‘华星’侧芽间比较共筛选到5 127个差异表达基因。DEGs主要富集在植物激素信号传导通路中，生长素信号通路和独脚金内酯信号通路与苹果分枝能力关系最密切，相关编码MdIAA3、MAX2、TCP、JAZ等家族的基因在两个品种侧芽间的差异十分显著。编码CYC(cyclins)、CDK(cyclin-dependent kinase)、EXPA(expansin)等细胞周期、细胞壁修饰相关基因家族的DEGs也与苹果分枝能力呈正相关。进一步通过WGCNA分析得到候选基因CAD、EXPA、CYC、JAZ、SAUR的互作网络关系，这些基因可能在苹果分枝能力的调控过程中具有一定作用。对MdIAA3异源转化拟南芥后，发现MdIAA3明显增加了拟南芥长势、结荚数、分枝数。【结论】通过转录组分析，筛选到13个调控基因可作为苹果分枝能力控制的潜在基因，MdIAA3在拟南芥中异位表达，明显促进了植株长势和分枝能力；苹果分枝能力的调控主要涉及细胞的分化与发育，细胞壁修饰，生长素、独脚金内酯信号传导等过程。

关键词：苹果分枝能力转录组分析 KEGG 植物激素 MdIAA3

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不同逆境胁迫对甜樱桃砧木生理特性的影响

北方园艺 2024年第15期 24-32页

作者：王颖杨映红刘瑾马建芳赵新红杨俊霞天水市果树研究所甘肃天水741002

以6种甜樱桃砧木一年生扦插苗为试材,对其进行不同干旱程度和不同盐浓度胁迫处理,采用主成分分析方法,对不同胁迫下甜樱桃砧木中丙二醛(MDA)、叶绿素、脯氨酸(Pro)、可溶性糖含量(SS)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢... 详细信息

以6种甜樱桃砧木一年生扦插苗为试材,对其进行不同干旱程度和不同盐浓度胁迫处理,采用主成分分析方法,对不同胁迫下甜樱桃砧木中丙二醛(MDA)、叶绿素、脯氨酸(Pro)、可溶性糖含量(SS)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性进行了综合分析,筛选出抗旱和抗盐碱优异的甜樱桃砧木资源,以期为砧木筛选及樱桃栽培提供参考依据。结果表明:持续干旱胁迫条件下,樱桃砧木中渗透调节物质(SS、Pro)含量增加,POD、SOD、CAT活性升高,丙二醛积累增多,叶绿素含量呈现降低趋势。樱桃砧木中渗透调节物质(SS、Pro)随着盐胁迫浓度的增加其含量也相应增加,POD、SOD、CAT活性升高,以对抗盐胁迫引起的生理机制的改变,叶绿素含量降低导致光合作用减弱。研究认为,不同樱桃砧木在面临逆境胁迫时,其生理代谢功能的损伤响应机制及缓解能力存在差异,其中以“马哈利”樱桃砧木的抗逆境较为理想。

关键词：甜樱桃砧木干旱胁迫盐碱胁迫渗透调节物质抗氧化物酶

基于UPLC-MS/MS技术分析‘福红’李冷藏期间初生代谢物动态变化规律

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食品科学 2024年

作者：林炎娟叶新福方智振周丹蓉福建省农业科学院果树研究所

为探究‘福红’李冷藏过程中初生代谢物组成及动态变化规律，采用超高效液相色谱-串联质谱检测技术分析3个冷藏阶段果肉初生代谢谱。将‘福红’李置于4℃贮藏，分别于0d、30d和60d采集果肉样本，采用超高效液相色谱-串联质谱联用技术进... 详细信息

为探究‘福红’李冷藏过程中初生代谢物组成及动态变化规律，采用超高效液相色谱-串联质谱检测技术分析3个冷藏阶段果肉初生代谢谱。将‘福红’李置于4℃贮藏，分别于0d、30d和60d采集果肉样本，采用超高效液相色谱-串联质谱联用技术进行定性分析，采用正交偏最小二乘法判别分析等分析方法筛选差异代谢物，并对差异代谢物进行通路富集分析。结果显示，从‘福红’李果肉中共检测出糖类、有机酸、氨基酸及其衍生物、脂质和核苷酸等573种代谢物。不同冷藏期间‘福红’李果肉代谢差异显著，其中，30d vs 0d存在95种差异代谢物，60d vs 30d存在99种差异代谢物，60d vs 0d存在173种差异代谢物。通路富集分析显示，‘福红’李冷藏期间亚油酸代谢、不饱和脂肪酸的生物合成、丙酸代谢、硫代谢、嘌呤代谢、核苷酸代谢和半胱氨酸和蛋氨酸代谢等主要代谢通路差异显著。本研究揭示了不同冷藏期间‘福红’李果肉初生代谢物变化规律，可为‘福红’李果实品质评价与采后贮藏研究提供重要理论参考。

关键词： ‘福红’李冷藏超高效液相色谱-串联质谱联用技术初生代谢物

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不同抗螨性板栗差异次生代谢物筛选与分析

南京林业大学学报（自然科学版） 2024年第2期48卷 234-240页

作者：张馨方王广鹏张树航李颖郭燕河北省农林科学院昌黎果树研究所河北昌黎066600

【目的】筛选分析抗螨性不同的板栗(Castanea mollissima)叶片中的差异次生代谢物,为抗螨机理解析与高抗螨板栗品种选育提供参考。【方法】以板栗品种‘燕兴’(‘Yanxing’)和‘丽抗’(‘Likang’)为材料,采用田间调查法进行抗螨性鉴定... 详细信息

【目的】筛选分析抗螨性不同的板栗(Castanea mollissima)叶片中的差异次生代谢物,为抗螨机理解析与高抗螨板栗品种选育提供参考。【方法】以板栗品种‘燕兴’(‘Yanxing’)和‘丽抗’(‘Likang’)为材料,采用田间调查法进行抗螨性鉴定,确定‘燕兴’和‘丽抗’对针叶小爪螨的抗性等级;利用超高效液相色谱和串联质谱(UPLC-MS/MS)进行代谢组学检测,通过差异倍数(fold change)和VIP(variable importance in projection)值相结合的方法筛选差异代谢物,使用R软件ComplexHeatmap包和MetaboAnalystR包分别绘制聚类热图和OPLS-DA得分图;利用KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)数据库对差异代谢物进行注释,并按通路类型分类。【结果】‘丽抗’和‘燕兴’对针叶小爪螨的抗性等级分别为1级(高抗)和7级(感);两品种共检测到704个次生代谢物,筛选出差异代谢物165个,有73个代谢物在‘丽抗’中的含量显著高于‘燕兴’,有92个差异代谢物在‘丽抗’中的含量比‘燕兴’低;差异代谢物种类包括酚酸(56个)、黄酮(60个)、木质素和香豆素(19个)、鞣质(4个)、生物碱(5个)、萜类(16个)和其他类(5个),差异代谢物中黄酮和酚酸类占比较高,分别为36%和34%;仅在‘丽抗’中检测到的代谢物有7个,分别是咖啡酰胆、6′-O-反式肉桂酰-8-表金吉苷酸、落叶松脂素-4′-O-葡萄糖苷、阿尔本酚B、地榆素H11、3-羟基-5甲基苯酚-O-葡萄糖苷和苜蓿素-7-O-葡萄糖醛酸苷等;仅存在于‘燕兴’中的代谢物有15个,包括4-甲基-5-噻唑乙醇、2,4-二羟基苯甲酸、异嗪皮啶、水杨苷、刺梨酸等。‘燕兴’和‘丽抗’中有33个差异代谢物被注释到12条通路上。【结论】感螨品种‘燕兴’和高抗品种‘丽抗’次生代谢谱存在差异,可能与板栗抗螨性相关的次生代谢物有樱黄素、表没食子儿茶素、咖啡酸、阿魏酸、几种木质素以及4-甲基-5-噻唑乙醇;‘燕兴’和‘丽抗’的差异次生代谢物主要注释和富集在黄酮、黄酮醇生物合成及类黄酮生物合成通路。

关键词：板栗针叶小爪螨抗螨性次生代谢物