外源GA_4处理解除果梅花芽休眠的生理效应研究

为分析外源GA4解除果梅花芽休眠的生理效应,以高需冷量果梅品种"丰后"为试材,于果梅树体自然休眠期多次采集枝条,研究不同浓度GA4处理和质量分数为1%的外源H2O2处理对人工气候室内水培枝条萌芽率和H2O2及抗氧化相关酶类活性的影响。结果表明,GA4200μM处理的萌芽率明显高于质量分数为1%的H2O2处理和对照,1%H2O2对休眠解除效果不明显;GA4处理的最佳浓度为200μM,最佳处理时期为元旦前后;在GA4处理促进果梅在休眠解除期间,其花芽内的H2O2和相关抗氧化酶发生规律性变化,其中,H2O2含量在果梅花芽休眠解除时达到峰值,并且,促进H2O2产生的超氧化物歧化酶(SOD)活性也在此时达到峰值。过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)具有清除H2O2的作用,二者的活性分别在H2O2含量到达峰值之前和到达峰值之时受到抑制。总之,基于对H2O2可能在休眠解除期间作为信号物质的认识,根据这些酶的含量变化推测GA4打破果梅花芽休眠可能通过抗氧化酶系统调控H2O2含量的变化来对休眠解除起作用。     

桃花芽休眠期间部分抗氧化代谢生理指标的变化

以‘中华寿桃’(Prunus persica L.var.densa Makino cv.‘Zhonghuashoutao’)为试材,连续2年研究其花芽在自然休眠过程中部分生理指标的变化规律。结果表明:‘中华寿桃’花芽在2013—2015年2年度间休眠进程、可溶性蛋白质含量、总氨基酸含量、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢(H_2O_2)含量和抗坏血酸(AsA)含量不同;2013—2014年度花芽内休眠维持时间比2014—2015年度长,2013—2014年度可溶性蛋白质含量高于2014—2015年度,而总氨基酸、POD活性、H_2O_2含量和AsA含量都低于2014—2015年度;2年度‘中华寿桃’花芽内休眠及其解除过程中花芽可溶性蛋白质含量逐渐降低,而总氨基酸含量则逐渐升高,POD活性和H_2O_2含量呈相似的变化趋势;AsA含量呈现"升-降-升-降"的变化规律,但最高值和最低值出现的时间在年度间有所不同。     

利用转录组测序分析外源GA_3解除大蒜气生鳞茎休眠相关基因

利用外源GA_3打破'金乡'大蒜气生鳞茎休眠,采用高通量测序技术对休眠气生鳞茎和GA_3处理气生鳞茎进行转录组测序,分析筛选响应外源GA_3的差异表达基因,探究差异表达基因与GA_3解除气生鳞茎休眠的关系。结果表明:外源GA_3可有效打破气生鳞茎休眠;通过转录组测序得到上调差异基因4 588个,下调差异基因55 857个;28 107个差异表达基因在KEGG中获得注释,其中在代谢途径中获得注释的差异基因最多,其次为遗传信息处理途径。差异表达基因较多的富集于植物激素信号转导途径且富集结果显著;筛选出参与GA、ABA、ZR信号转导的显著差异表达基因GAI、SLR1、PP2C等,其表达情况与气生鳞茎内源激素含量的变化情况一致,推测外源GA_3可通过抑制GA信号途径负调控因子DELLA基因的表达,激活赤霉素的生物合成及信号转导过程,使气生鳞茎休眠解除,同时PYL的表达量显著降低,从而使得脱落酸含量相对降低,有利于休眠解除;qRT-PCR验证结果显示测序结果和实际结果一致。     

外源脱落酸抑制蓝莓早花及相关基因表达特性研究

【目的】为抑制蓝莓暖冬早花,对南高丛蓝莓品种‘Emerald’进行外源脱落酸处理,了解脱落酸对蓝莓花芽内休眠及相关基因表达的影响。【方法】通过统计冬季低温积累量,以萌芽率为指标,确定蓝莓南高丛品种‘Emerald’花芽的不同休眠状态和打破休眠的需冷量;以不同休眠状态下的花芽为试验材料,通过外源施用不同浓度的ABA(50、100、150μmol·L-1)及ABA处理后给予不同的冷量,探究外源ABA及低温对蓝莓花芽内休眠促进及解除的影响。利用实时荧光定量PCR技术,探究外源ABA和低温处理对蓝莓花芽休眠相关基因表达的影响。【结果】打破蓝莓花芽内休眠时间为2019年12月4—11日,此后花芽萌芽能力强,进入生态休眠阶段。外源ABA处理具有促进花芽内休眠作用,在进入生态休眠之前外源施用ABA能显著抑制花芽萌发,8 d以上冷处理能抵消外源ABA对萌芽的抑制,并显著提高开花的整齐度,而在生态休眠阶段外源施用ABA,抑制效果不显著。花芽休眠相关基因中VcNCED3、VcPYL1的表达量在ABA处理后显著上调,随低温打破休眠显著下调。VcPYL2、VcCBF、VcGA20OX-1、VcFT的表达规律与其相反,说明其参与蓝莓花芽内休眠解除调控。【结论】生态休眠之前外源施用ABA能够调控相关基因的表达,加深蓝莓内休眠并抑制蓝莓早花。     

‘黄金梨’果顶“硬化症”发生与活性氧代谢的关系

近年来,‘黄金梨’果实的果顶呈现细胞硬化,俗称‘铁头’‘硬头’‘黄头’‘绿头’,为生理病害。发病果实果肉失去应有的酥脆、多汁的口感。该研究分析了连续多年生长期易发生果顶"硬化症"的树与从未发生果顶"硬化症"的正常树的叶片和果实水势变化的差异,比较了2种类型果实中木质素含量、活性氧清除酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX))活性变化以及H_2O_2、丙二醛(MDA)含量等方面的差异。结果表明:与正常的‘黄金梨’树相比,易发病树的叶、果水势低,果实中的H_2O_2、MDA和木质素含量显著高于不发病树;易发病树的叶片水势与H_2O_2含量呈极显著负相关(r=-0.828 3,P0.01),H_2O_2含量与MDA含量呈显著正相关(r=0.764 2,P0.05);SOD活性显著低于不发病树;POD、CAT、APX的活性极显著高于不发病树。因此认为,发生果顶"硬化症"的树体或者结果部位可能由于存在一定程度的水分胁迫,导致了体内的活性氧产生与清除的动态平衡状态的变化,使H_2O_2、MDA过量生成和POD活性增加,从而促进了木质素的合成,这可能是导致近表皮薄壁细胞木质化的原因之一。     

带叶休眠对休眠解除期间葡萄芽呼吸代谢的影响

以中高需冷量葡萄品种‘夏黑’为试材,研究人工脱叶休眠处理和带叶休眠处理对休眠解除期间芽体呼吸代谢的影响。结果表明：与人工脱叶休眠处理相比,带叶休眠处理明显促进芽的休眠解除。带叶休眠处理与人工脱叶休眠处理芽在休眠解除期间的呼吸速率和途径变化趋势相似,但带叶休眠处理芽呼吸速率和途径发生显著变化的时间明显早于人工脱叶休眠处理,并且总呼吸速率和糖酵解—三羧酸循环途径、交替途径的运行活性和容量及剩余呼吸比例都高于人工脱叶处理。     

‘富士’苹果不同O_2/CO_2简易气调贮藏的生理特性

【目的】探索‘富士’苹果果实长期贮藏过程中的最适O_2/CO_2比例,为采后‘富士’苹果果实贮藏提供理论依据。【方法】以‘富士’苹果果实为材料,在(1±0.5)℃贮藏条件下,采用不同比例O_2/CO_2简易气调长期贮藏,测定不同贮藏条件下果实品质、相对电导率、丙二醛(MDA)、ATP、过氧化氢(H_2O_2)含量、超氧阴离子(O_2~-)生成速率、PLD、SOD、线粒体H~+-ATPase、线粒体Ca~(2+)-ATPase、SDH和CCO活性的指标,从膜脂代谢和能量代谢两个角度来分析不同比例O_2/CO_2简易气调过程中‘富士’果实发生CO_2伤害的原因。【结果】‘富士’苹果长期贮藏过程中,不同比例O_2/CO_2简易气调均可有效维持果实质量、硬度、可滴定酸含量、可溶性固形物含量;但当处理中O_2浓度小于10%、CO_2浓度大于5%时,果实发生CO_2伤害,果实中与能量产生相关的线粒体H~+-ATPase、线粒体Ca~(2+)-ATPase、SDH、CCO活性降低,ATP含量减小,同时SOD活性减弱,O_2~-、H_2O_2产生增加,PLD活性被激活,膜结构的完整性被破坏,褐变发生。【结论】‘富士’苹果果实长期贮藏过程中保鲜效果最好的是处理Ⅰ(3%CO_2+12%O_2+85%N_2),当O_2浓度小于10%、CO_2浓度大于5%时,细胞维持较低能量水平,膜脂过氧化严重,CO_2伤害发生。     

牡丹芽自由态IAA的变化及其与ARP基因的关系

以牡丹品种‘鲁荷红’为试材,在不同低温处理下研究PsARP基因的表达变化及花芽内源IAA的含量变化,以阐明牡丹花芽休眠解除期间自由态IAA的变化及与PsARP基因表达之间的关系。结果表明:在低温处理前期,随着低温时间的增加,自由态IAA的含量不断降低,达花芽休眠解除临界点时IAA含量最低。在低温处理的后期,随着低温时间的增加,自由态IAA的含量呈下降趋势,但仍保持较高的含量,12d和18d之间是个转折点。实时荧光定量分析表明,低温处理前期,PsARP基因的表达量逐渐增加,且在12d时达到最高点;低温处理第二阶段,PsARP基因的表达量快速下降,30d时快速下降至最高表达量的50%。内源自由态IAA含量的变化可以反映花芽休眠解除的状态。     

不同需冷量桃休眠相关DAM基因表达特性及激素调控的响应分析

以"南山甜桃"(需冷量200 h)、"瑞光51号"(需冷量400 h)和"春美"(需冷量600 h)为试材,从大量落叶期开始至花芽萌动期间,约每15 d采样一次,RT-PCR分析DAM基因在不同冷量积累时期花芽中的表达量,PLC-MS-MS测定相同时期吲哚乙酸(IAA)、脱落酸(ABA)和玉米素(ZT)含量变化,以期了解不同需冷量桃休眠过程中DAM基因的表达特性及激素的调控机理。结果表明:DAM基因在不同需冷量桃休眠过程中的表达趋势一致,随着休眠的深入,"春美"中DAM基因的表达水平呈先升后降趋势;"南山甜桃"和"瑞光51号"在进入休眠期以后DAM基因表达水平急剧下降,与低温积累量呈负相关。"春美"中DAM基因表达量明显高于"瑞光51号"和"南山甜桃"。"春美"中DAM基因表达水平比"南山甜桃"和"瑞光51号"开始下调约晚30 d,但"瑞光51号"和"南山甜桃"中DAM基因下调的时间一致。IAA、ZT在不同需冷量桃休眠过程中的含量变化差异不显著,ABA含量变化差异显著,可能在休眠解除过程中起重要调控作用。     

破眠剂1号对葡萄冬芽休眠解除及萌芽过程中呼吸代谢的影响

以中需冷量葡萄品种‘夏黑’为试材,采用呼吸抑制剂法、借助氧电极,研究破眠剂1号解除葡萄冬芽自然休眠及促进萌芽过程中芽呼吸代谢的变化。结果表明:破眠剂1号处理葡萄休眠冬芽比对照萌发早、整齐,且萌芽率显著高于对照;破眠剂1号处理前期(休眠解除期)暂时抑制葡萄冬芽的总呼吸速率,后期(萌芽准备期)促进葡萄冬芽总呼吸速率迅速上升,并显著高于对照。破眠剂1号处理前期暂时抑制葡萄休眠冬芽的三羧酸循环和细胞色素途径的运行活性,激活磷酸戊糖途径和交替途径的运行活性,从而促进自然休眠的解除;处理后期抑制磷酸戊糖途径和交替途径的运行活性,促进三羧酸循环和细胞色素途径的运行活性,促进葡萄冬芽的萌发。综上所述,破眠剂1号可代替葡萄冬芽的部分需冷量,使其自然休眠解除并促进萌芽,冷量不足则阻碍这一过程。     

Simultaneous down-regulation of DORMANCY-ASSOCIATED MADS-box6 and SOC1 during dormancy release in Japanese apricot (Prunus mume) flower buds

In temperate deciduous fruit crops such as Prunus spp., bud endodormancy is an important physiological phase affecting the timing of blooming and subsequent fruit development. Japanese apricot (Prunus mume) bears unmixed flower buds, separate from vegetative buds, that bloom slightly more than a month before vegetative bud burst. Seasonal expression of Prunus mume DORMANCY ASSOCIATED MADS-box genes (PmDAMs) has previously been analyzed only in vegetative buds, with an association between these genes and flower bud endodormancy release not yet confirmed. In this study, we performed a seasonal expression analysis of PmDAM1–6 genes in flower buds of two Japanese apricot genotypes – namely, high-chill and low-chill cultivars. The analysis revealed that PmDAM3, PmDAM5, and PmDAM6 expressions are closely associated with dormancy release in both flower and vegetative buds. In addition, a yeast two-hybrid screening demonstrated that PmDAM6 can interact in yeast with the homolog of Arabidopsis SOC1 (PmSOC1). Synchronized expression patterns were detected in PmDAM6 and PmSOC1 during dormancy release in flower buds of the two genotypes. Taken together, these results suggest that the dimer of PmDAM6 and PmSOC1 may play a role in the regulation of dormancy transition and blooming time in Japanese apricot flower buds.     

梨两个休眠相关MADS-box 基因特征及在其休眠过程中的表达分析

 PpMADS1 和PpMADS2 是从‘酥梨’（Pyrus pyrifolia white pear group‘Suli’）休眠芽转录组 文库筛选的两个与休眠相关的MADS-box 基因序列。为了解序列的特征,对其进行了相关生物信息学分 析,并以‘翠冠’和‘圆黄’梨为试材,用实时定量PCR 技术分析其花芽休眠不同阶段的表达变化。结 果表明：两个基因都具有MADS-box 家族的特征序列MIKC-基序,PpMADS1 和PpMADS2 分别与日本梨 （P. pyrifolia‘Kosui’）休眠相关的两个MADS-box 基因PpMADS13-1 和PpMADS13-2 聚在一起,且单独 聚为一支,与李属植物休眠相关的MADS-box 基因关系最近。在两个品种的休眠过程中,PpMADS1 和 PpMADS2 的表达呈现相似的变化趋势,都有一个表达高峰,但‘翠冠’梨PpMADS1 和PpMADS2 的表 达高峰均出现在11 月15 日,而‘圆黄’梨PpMADS1 的表达高峰延后到12 月30 日,PpMADS2 的表达 高峰出现在12 月15 日。两个品种PpMADS1 和PpMADS2 的表达高峰都出现在内休眠解除之前,随内休 眠解除其表达量下调,在生态休眠阶段表达量维持在较低的水平。据此推测PpMADS1 和PpMADS2 的表 达对梨芽内休眠的解除具有调控作用     

落叶果树芽休眠相关基因的研究进展

落叶果树芽的休眠是一种十分复杂的生命现象,涉及到一系列复杂的生理生化反应(如光周期反应、温度反应、水分代谢、能量代谢、活性氧代谢、激素代谢等)和许多信号分子的转导,被称为"生命的隐蔽现象"。落叶果树芽休眠的诱导、维持和解除不是某单一基因作用的结果,参与休眠调控编码光敏色素、水通道蛋白、脱水素、腺苷三磷酸水解酶和抗氧化酶等主要结构基因和细胞周期调控基因已被分离,一个重要的转录因子MADS-box对休眠调控的功能已被初步鉴定。综述了这些休眠相关基因的表达和调控研究进展,以期为果树芽休眠的调控研究提供参考和借鉴。     

树体休眠期前苹果花芽对低温早期响应的转录组分析

【目的】从总体上了解苹果花芽早期响应低温信号的基因表达情况,以期了解苹果休眠期花芽早期反应的分子网络,从而为苹果抗冷性研究提供理论依据。【方法】于树体休眠前收集花芽,低温(4℃)处理45 min(T1)、90 min(T2)和240 min(T3),常温处理为对照(T0),利用转录组技术分析了树体休眠前苹果花芽响应低温信号早期的基因表达情况,利用实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,qRT-PCR)进行数据验证。【结果】与对照相比,T1、T2和T3分别获得237、508和990个差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)。GO富集分析表明:处理前期的DEGs主要涉及碳水化合物有关的代谢、单体碳水化合物代谢过程,而后期主要涉及刺激反应、胁迫响应和DNA的转录等生物学过程。KEGG富集分析表明DEGs主要参与了"植物-病原菌互作","植物激素信号转导"等。其中,在响应低温信号后,参与钙调素/钙调素类蛋白(Ca2+–CaM/CML)代谢的基因MDP0000808334、MDP0000263349等及参与脱落酸(Abscisic acid,ABA)、油菜素内酯(Brassinosteroid,BR)和赤霉素(Gibberellin,GA)信号代谢的基因MDP0000189486、MDP0000122792和MDP0000287039等上调表达显著。【结论】Ca2+信号通路可能主要参与了苹果花芽的冷响应过程。此外,ABA、BR和GA等激素可能在苹果花芽响应低温信号中也起重要的调控作用。     

仁用杏花芽3个发育时期数字基因表达谱分析

以仁用杏‘优一’为试材,运用转录组、数字基因表达谱技术,研究了仁用杏花芽萌动期前后相关基因的表达规律。结果发现,仁用杏花芽在花芽萌动期前后进行着各种旺盛的生物合成和代谢活动,且4个开花调控途径（光周期途径、春化途径、自主途径、GA调控途径）均已启动,光周期途径在花芽萌动时发挥重要作用,涉及到了74条基因,其中有38条差异基因上调表达,29条下调表达;GA途径在花芽萌动期对花芽的生长发育调控表现为抑制作用,涉及到了60条基因,其中有13条差异基因上调,9条差异基因下调;其他两条途径于花芽萌动前作用,其中春化途径涉及到了23个基因,其中有4条差异基因上调,15条差异基因下调;自主途径涉及到了24条基因,其中有3条差异基因上调,11条差异基因下调。本研究通过数字基因表达谱分析,初步了解仁用杏花芽萌动前后的网络途径,为后期对仁用杏花芽相关开花基因的研究、探明仁用杏早花的分子机理及通过分子育种方法培育仁用杏晚花品种提供坚实的理论依据。     

石灰氮和水杨酸对破除葡萄芽休眠的影响

 2003年12月～2004年3月, 在江苏省镇江市南山农业科技示范园葡萄园, 以藤稔品种为试材, 分别在树体的初休眠期(12月上旬) 、深休眠期( 1月上旬) 和休眠后期( 2月上旬) , 取芽体饱满、生长充实的1年生枝条, 用不同浓度的石灰氮(CaCN2 ) 和水杨酸( SA) 进行涂芽破眠处理; 之后放入温室进行发芽培养, 并每5 d取冬芽测定H2O2及其抗氧化酶系统的变化, 21 d后统计各处理最终萌芽率。结果表明: 施用CaCN2和SA能不同程度的提高H2O2含量和POD活性, 降低CAT活性; 但在不同休眠期对SOD活性的影响不一致。而破眠或促进萌芽效果好的化学药剂处理, 花芽在培养前期的H₂O₂含量、POD和SOD活性增幅较大, CAT活性下降较明显。对萌芽率的统计表明, 初休眠期施用石灰氮和水杨酸对葡萄破眠无效; 到深休眠期及以后施用25%的石灰氮对葡萄破眠效果较为明显, 萌芽较对照提前4～6 d, 最终萌芽率达41.6%～90.0%; 而水杨酸处理对葡萄花芽破眠基本无效。     

梨花芽休眠相关miRNA的鉴定和差异表达分析

为了探究梨花芽休眠进程中miRNA的表达模式和靶基因,利用Solexa测序技术、生物信息学分析和实时荧光定量PCR（qPCR）技术,对内休眠、内休眠解除和生态休眠解除3个时期梨花芽的miRNA进行高通量测序、筛选和鉴定。结果表明,内休眠、内休眠解除和生态休眠解除时期3个样本文库中分别有12 276 226、10 135 952、11 453 981条Unique序列。miRNA主要分布在21 ~ 24 nt之间,其中长度为24 nt的数量最多。共检测到151个已知的miRNA,属于39个不同的家族,并利用生物信息学软件预测到了209个新的miRNAs。比较分析从内休眠进入到生态休眠解除的整个休眠转换时期差异表达的miRNA,筛选出8个miRNA（ahy-miR156b-5p、cpa-miR319、aly-miR172c-3p、aau-miR396、mdm-miR858、aly-miR171b-3p、bdi-miR160f和hbr-miR166a）,其靶基因主要参与转录调控、信号传导等过程。利用qPCR验证了8个miRNA及其8个靶基因的表达。     

‘翠冠’梨花芽休眠期碳水化合物变化及其相关基因表达研究

 以‘翠冠’梨（Pyrus pyrifolia Nakai）花芽为试材,连续两年研究了其在休眠过程中的碳水 化合物含量变化及编码α–淀粉酶、β–淀粉酶和α–葡聚糖磷酸化酶等碳水化合物代谢相关基因的表达 模式。两年的结果显示,随着‘翠冠’梨花芽休眠的加深,可溶性糖含量逐渐下降,11 月15 日降到最低。 此后,在内休眠及其解除过程中可溶性糖含量呈上升趋势。花芽中淀粉含量随着休眠的加深逐渐下降, 最低含量出现的时间在年度间有所不同。随着休眠开始解除,淀粉含量逐渐增加,在完全解除前达到最 大值,其后则逐渐下降。‘翠冠’梨花芽的PpAMY、PpBAM1、PpBAM2 和PpPHS 在内休眠阶段均出现一 个表达高峰,然后逐渐下降直到内休眠完全解除前。之后,除PpBAM2 外,其余3 个基因再次上调表达。 ‘翠冠’梨花芽休眠期间,淀粉含量的变化与PpAMY、PpBAM1、PpBAM2 和PpPHS 的表达变化之间存 在联系,由此推测这些基因可能参与了‘翠冠’梨花芽休眠期碳水化合物代谢的调控。