草莓转基因研究进展

草莓是世界上重要的水果之一。现代生物技术的不断发展为草莓育种和种质创新提供了新的技术手段, 它可以直接将来自不同种属的异源目的基因插人到草莓基因组, 使草莓表达目标性状, 实现草莓品种的遗传改良。近年来, 国内外草莓转基因研究取得了重大进展。文章综述了草莓转基因研究在抗病毒、抗虫、抗除草剂、抗逆及品质改良等方面的最新进展, 分析了草莓转基因研究中存在的主要问题, 并对今后的研究方向和应用前景进行了讨论。     

桃ACO基因反义转化桃幼胚子叶的研究

用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens )和基因枪两种方法,以桃(Prunus persica L. Batsch)幼胚子叶为受体,转化桃ACC氧化酶（ACO）反义基因片段,经筛选培养获得了卡那霉素抗性芽。微芽嫁接培养抗性芽部分可成株。PCR、Southern 杂交和GUS基因表达等分子检测,初步表明外源反义ACO基因已经整合到桃基因组中。     

乙酰水杨酸和乙烯处理对猕猴桃果实后熟软化的影响

以猕猴桃(Actinidia deliciosa(A.Chev.)C.F.Liang et A.R.Ferguson cv.Bruno)果实为试材,研究乙酰水杨酸(ASA)与乙烯处理对果实内源水杨酸(SA)含量变化以及后熟软化相关因子的影响,探讨SA在果实成熟衰老进程的作用.研究结果表明:果实后熟软化进程中,内源SA水平呈下降变化,组织中SA水平与果实硬度变化呈极显著正相关关系(r=0.969 4**),ASA处理可显著地维持组织中较高的SA水平,抑制脂氧合酶(LOX)和丙二烯氧合酶(AOS)活性增加,减低O-.2生成速率,维持细胞膜稳定性,进而抑制了乙烯生物合成或推迟乙烯跃变的到来,延缓了果实后熟软化进程,这些效应主要表现在乙烯跃变之前或乙烯跃变前期;相反,外源乙烯处理则显著降低果实组织中内源SA水平,促进LOX和AOS活性的增加,促使O-.2积累,增加了细胞膜透性,促使乙烯跃变的提前到来,加速了果实的后熟软化.推测组织中的内源SA水平与细胞膜脂过氧化作用密切相关,外源ASA可能作为一种O-.2等自由基的清除剂或是细胞膜稳定剂在组织成熟衰老过程中起作用.     

桃ACC合酶基因的分离及其差异表达

利用5′/3′RACE PCR技术,从桃(Prunus persica (L.) Batsch)果实中克隆了植物乙烯生物合成的关键酶--ACC合酶的全长cDNA pacs,对pacs基因进行全序列测定表明,该基因全长1 848个碱基,编码区为1 449个碱基,5′端有177个碱基的非编码区序列,3′端有219个碱基的非编码区序列(不包括终止密码子TAA).pacs基因编码区共编码483个氨基酸,蛋白质大小为54 kD,等电点为6.43.pacs与番茄(S19677)、梅(AB031026)、番木瓜(U68216)、苹果(AB034993)等其他植物ACC合酶cDNA氨基酸序列同源性分别为65%、70%、75%、90%,并存在与这些ACC合酶氨基酸的活性位点保守序列SLSKDMGFPGFR.RT-PCR结合杂交分析表明,pacs和我们以前克隆的桃ACC合酶cDNA pacs12(AF467782)在叶片和花中基因表达模式基本一致,伤处理和IAA均能诱导叶片pacs 和pacs12基因的表达,但pacs在伤处理叶片的表达水平比pacs12高;pacs 和pacs12基因在果实表达有所不同,pacs在绿熟和成熟果实中均有表达,而pacs12在绿熟果实中基本检测不到,在成熟果实中才有表达,两者在果实中的表达水平比伤处理和IAA处理叶片和花中要低.     

杧果LEAFY同源基因的分离及序列分析

分析在植物开花过程中起重要作用的LEAFY(LFY)基因的保守区序列,设计1对长度均为23bp的PCR引物,以杧果基因组DNA为模板,采用PCR方法扩增出长为822bp的DNA片段,克隆入pGEM-T Easy载体。测序和序列分析表明,获得了杧果LFY同源基因(miLFY)3’端的1个片段,该片段有1个415bp的内含子,编码区共编码135个氨基酸,其序列已经在GenBank中登记(登录号AY189684)。在GenBank中进行同源性检索,发现其氨基酸序列与其它植物LFY同源基因的氨基酸序列同源性高达74%~97%,推测它们具有相似的功能。     

果实中糖的运输、代谢与积累及其调控

叶片光合产物向果实运输的主要形态是蔗糖,但在木本蔷薇科果树中,光合产物的主要运输形态为山梨醇.糖从质外体空间跨膜运入共质体的过程由糖运输蛋白介导,而糖运输蛋白的基因表达伴随着果实糖的积累而增强.蔗糖代谢酶参与了细胞内外4个与糖运输有关的无效循环.己糖代谢抑制是果实糖快速积累的前提.在木本蔷薇科果实中,蔗糖代谢酶活力仍非常活跃,表明蔗糖可能与山梨醇在果实生长发育中都起重要的作用.糖作为信号分子,调节了承担糖运输与代谢的基因的表达.自然环境因子和栽培措施能有效调控糖运输、代谢与积累.反义抑制Ivr基因表达能提高番茄果实含糖量的实验结果表明遗传工程调控糖积累的潜力.阐明糖信号与其它信号互作对糖运输与代谢的调控机制是今后研究的重点.     

柑橘果实的光合特性、产物运输及分配在糖分积累中的作用

测定了温州蜜柑(Citrus unshiu Marc. cv. Miyagawa wase)果实发育进程中干鲜重、果皮光合速率和叶绿素含量的变化,并用14CO2示踪技术研究了果皮和叶同化生成的光合产物在果实内的运输分配特性.结果表明:果皮光合速率与叶绿素含量有关,随着叶绿素含量的下降,果实光合速率也快速下降.在果实完熟之前,即使是当果皮积累的干重超过汁囊时,叶同化产物仍主要分配到汁囊中;而在完熟阶段,果皮光合速率接近零,果皮成了叶同化产物的主要库.果皮的同化产物,主要保留在果皮中,输入到汁囊的比率随果实发育而下降,但高峰时也有12%输入汁囊.与对照相比,果实遮光处理后降低了果皮与汁囊的干重和含糖量.上述结果表明果皮光合产物主要用于果皮自身的发育并能减少对叶光合产物的依赖,同时也能部分增加汁囊糖的积累.     

柑橘果皮颜色的形成与类胡萝卜素组分变化的关系

分析了果皮分别为红、橙和黄颜色的柑橘品种“满头红”、“尾张”和“胡柚”果实着色过程中果皮类胡萝卜素组分及含量的变化。结果表明,随着果实的发育和成熟,果皮叶绿素含量下降,α-胡萝卜素、β—胡萝卜素含量逐渐下降直至消失,而β—隐黄质、β-柠乌素、玉米黄质等叶黄素成分含量逐渐上升,果实逐渐褪绿并呈现其特征色泽。“胡柏”果皮中类胡萝卜素总量及其橙、红色类胡萝卜素成分β-隐黄质和β-柠乌素积累少是其颜色淡、呈黄色的主要原因;三种果实的颜色差异并非由于果皮类胡萝卜素总量的差异,而主要是由于果皮不同类胡萝卜素成分组成比例不同。“满头红”以积累红色的β-柠乌素为主,而“尾张”则以积累橙色的β-隐黄质为主。     

不同氮营养水平下草莓叶片光合作用对高CO2浓度的适应

研究了不同氮素水平（12mmol／L,4mmol／L,0、4mmol／L）下生长的‘丰香’草莓在富C02（700μL/L）和大气CO（390μL/L）下的光合作用。结果表明,高氮（12mmol／L）下,在富CO2环境中生长的‘丰香’草莓叶片未出现光合作用下调,富CO2下草莓叶片的净光合速率、最大羧化速率（Vc.max）、最大电子传递速率（Jmax）、碳同化的电子传递速率（Jc）和光化学猝灭系数（qp）等均显著提高;而在中氮（4mmol／L）、低氮（0．4mmol／L）下,富CO2下生长的草莓叶片的上述参数均出现不同程度的下降。富CO2下,无论氮素水平如何,草莓叶片的光呼吸电子传递速率（Jo）均降低高氮草莓叶片的非光化学猝灭系数（qN或NPQ）降低,光抑制降低,而低氮则相反。上述结果说明,氮素供应不足时草莓叶片在富CO2下光合作用出现下调,因此生产上进行CO2施肥时应适度增加氮素的供应。     

不同氮素水平下二氧化碳加富对草莓叶片光抑制的影响

用便携式调制叶绿素荧光仪和光合仪研究了强光下不同供氮水平（12、4和0.4 mmol·L^-1）和不同CO₂浓度下（700和390 μl·L^-1）丰香草莓叶片的荧光参数及净光合速率的变化.结果表明,CO₂和氮素对草莓叶片光抑制有明显的互作效应.在富CO₂下,12 mmol·L^-1供氮水平的草莓叶片净光合速率升高了62.7%,4和0.4 mmol·L^-1供氮水平则分别降低了7.4%和21.3%;12 mmol·L^-1供氮水平的F_m和F_v/F_m在强光胁迫时降辐减小,暗恢复时F_m和F_v/F_m恢复程度提高,而4和0.4 mmol·L^-1供氮水平却相反.表明氮素供应不足时草莓叶片在富CO₂环境下光合作用出现适应性下调,光抑制增强.