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[目的]深入解析TCP家族基因在甜樱桃中的表达模式,探究其在Gisela 17砧木响应非生物胁迫过程中的功能,以期为分子育种提供候选基因资源.[方法]利用生物信息学对甜樱桃TCP基因家族进行全基因组鉴定,并结合qRT-PCR分析甜樱桃砧木Gisela 17在不同非生物胁迫下TCP基因的表达特征.[结果]在甜樱桃基因组中鉴定出19个PaTCP基因,分布在7条染色体上,所有蛋白均含有完整的TCP保守结构域.编码区长度268～601 aa,外显子数1～2,亲水指数均为正值;亚细胞预测显示,PaTCP1～17均定位于细胞核.系统发育与序列特征联合分析将19个PaTCP成员分为Class Ⅰ(PCF)与Class Ⅱ(CIN、CYC/TB1)两大支.共线性分析发现6对片段重复事件,提示扩增主要源于片段复制.甜樱桃与其近缘核果类果树(桃、李、杏)间共线性对较多,与单子叶植物水稻间最少.PaTCP启动子区富集逆境与激素响应顺式元件.qRT-PCR结果显示,在干旱、盐、缺铁三种胁迫处理下,PaTCP1/3/4/7/9/10/15/17/18/19在24与48 h均显著上调;PaTCP2/8/11/12/13/16整体下调;PaTCP14对干旱无显著应答,但对盐与缺铁表现出特异性诱导.[结论]通过分析甜樱桃Gisela17砧木在响应不同逆境下的特异性分子应答机制与协同抗逆调控规律,系统阐释其抵御干旱损伤、盐离子毒害、缺铁失绿的内在分子机制,旨在为Gisela17砧木抗逆种质鉴定、关键抗逆基因的挖掘与功能验证、抗逆分子机制深度解析提供坚实的理论依据.
甜樱桃砧木TCP蛋白基因家族生物信息学
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葡萄芽休眠是其应对冬季逆境的重要自我保护机制,外源单氰胺处理能够有效解除休眠,但其激素调控机制尚不明确.本研究以"水晶"葡萄为试验材料,结合靶向代谢组学技术,探讨单氰胺处理后茉莉酸(JA)和生长素在芽休眠解除过程中的协同调控机制.结果表明:单氰胺处理组中茉莉酸(JA)和茉莉酸甲酯(MeJA)的质量分数均高于清水对照组,其中MeJA为清水对照组的26.46倍;N-(3-吲哚乙酰)-L-苯丙氨酸(IAPhe)和吲哚-3-丁酸(IBA)仅在单氰胺处理组中检出;单氰胺处理促进了吲哚乙酸(IAA)及其多种代谢中间体的积累,增强了生长素类物质代谢活性;JA类激素主要通过α-亚麻酸代谢通路合成,单氰胺可能促进JA向MeJA转化;色氨酸代谢通路与α-亚麻酸代谢通路共同参与JA和生长素类物质的合成,并协同调控葡萄芽休眠解除.研究结果揭示了单氰胺通过调控JA与生长素信号通路促进葡萄芽解除休眠的机制,为果树促成栽培提供了激素调控层面的理论依据.
"水晶"葡萄茉莉酸生长素单氰胺休眠解除机制
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丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)通过激酶级联反应(MAPKKK →MAPKK → MAPK)传递信号,是细胞感知胞外刺激并进行信号转导的枢纽,在植物逆境胁迫响应中起到关键作用.本研究基于生物信息学方法对梅花 MAPK 家族展开全基因组鉴定并结合转录组和 qRT-PCR 进行低温胁迫响应分析.结果表明:在梅花基因组中共鉴定出 12 个 PmMAPK 基因家族成员,分布在 7 条染色体上,系统发育树将其分为4个亚组;种间共线性分析表明梅花与蔷薇科植物桃树的进化紧密聚类;经qRT-PCR分析验证,PmMAPK 基因家族成员间呈现出不同的表达模式,发现 PmMAPK1、PmMAPK2、PmMAPK3、PmMAPK4、PmMAPK5、PmMAPK8、PmMAPK9 和 PmMAPK12 在低温胁迫条件下显著上调.本研究系统全面地分析了梅花 PmMAPK 基因家族以及鉴定了响应低温胁迫的关键基因,为梅花抗冻生物育种提供了基因资源.
梅花MAPK基因家族生物信息学低温胁迫表达模式
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PP2C(2C型蛋白磷酸酶)是一种在生物体内普遍存在的蛋白磷酸酶,在植物应对逆境胁迫以及激素响应等生理过程中具有至关重要的作用.然而,目前关于PP2C在桃树(Prunus persica)中的研究尚显不足,有待进一步探索.本研究以'21世纪'桃树为试验材料,利用生物信息学方法从其全基因组中筛选出具有完整PP2C保守结构域的基因共56个,其蛋白氨基酸序列长度介于169～1 080 aa之间,分子量介于19.20～119.48 kDa之间.系统发育分析发现这56个PpPP2C蛋白可归为7个亚族.组织表达特异性分析结果揭示,PpPP2C家族基因在桃树的不同组织部位中呈现出不同的表达模式,PpPP2C40在茎中的表达量最高,Pp-PP2C2、PpPP2C9、PpPP2C14、PpPP2C26、PpPP2C30、PpPP2C48 和 PpPP2C51 在芽中的表达量最高,PpPP2C12和PpPP2C43在叶中的表达量最高.此外,对桃树一年生盆栽苗进行0 ℃低温处理,RT-qPCR分析发现2个PpPP2C基因上调、8个下调,表明该家族成员在冷响应中发生了功能分化.本研究首次系统鉴定了桃Pp-PP2C基因家族,揭示了芽和叶中特异表达的PpPP2C基因可能参与器官发育调控,并发现多数成员对低温胁迫敏感且表达受抑制,这为桃PP2C基因功能的深入研究提供了参考.
桃PP2C基因家族生物信息学分析表达分析低温胁迫
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柑橘是我国南方重要的优势果树,但其主栽区多为丘陵山地,易受贫瘠、干旱等逆境制约.丛枝菌根真菌(arbuscular myc-orrhizal fungi,AMF)能与柑橘根系形成共生结构,扩大根系吸收范围,促进养分吸收,增强抗逆性.印度梨形孢(Piriformospora indica)是一种根内生真菌,具有与AMF 相似的功能,且可人工培养,应用更加灵活.本研究综述了AMF和P.indica在促进柑橘生长、改善土壤环境、增强抗逆性等方面的研究进展,并探讨二者的协同作用机制,以期为柑橘绿色高效栽培提供理论依据与技术支撑.
丛枝菌根真菌印度梨形孢柑橘生长胁迫
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脂肪酸去饱和酶(FAD)是植物脂质代谢的关键酶,在植物生长发育中发挥重要作用.本研究对桃树(Prunus persica)FAD基因家族开展了生物信息学分析,探究了 FAD在果实逆境胁迫响应中的调控机制,并分析了其理化性质、系统发育关系、染色体定位、基因结构、保守基序、启动子顺式作用元件以及种内、种间共线性.此外,采用实时荧光定量qRT-PCR技术对筛选的PpFAD基因进行表达模式分析.结果显示,在桃全基因组中鉴定出30个PpFAD基因,划分为6个亚家族,各亚家族成员数量呈梯度分布(2～14个),且具有显著的结构保守性.编码蛋白分子量范围为14.25～63.71 ku,染色体定位分析显示4号染色体(Chr4)富集基因最多,而5号染色体(Chr5)未检测到家族成员.启动子顺式作用元件预测分析表明,PpFAD主要参与桃生长发育中的激素响应和光响应调节.qRT-PCR的分析结果显示,低温预处理后PpFAD29在高温条件下基因表达量无显著变化;PpFAD4、PpFAD5在高温条件下不表达;PpFAD3、PpFAD7、PpFAD28在高温条件下表达量相较于1 d的表达量有所下调.上述结果表明,PpFAD基因家族在桃的生长发育及温度胁迫响应中具有潜在作用,相关候选基因可为后续功能验证及果实采后品质改良研究提供参考.
桃脂肪酸脱氢酶FAD基因家族生物信息学表达分析高温胁迫
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果品产业是我国农业的重要组成部分,是保障食物安全、丰富膳食结构、促进农业提质增效的重要支撑,更是推动乡村振兴、提升农业国际竞争力的关键产业.国家重大战略部署明确要求加强果树种质资源创新、提升抗逆能力,为果树逆境生物学研究指明了方向.优质健康果品是满足人民美好生活向往的重要物质基础,果业更是产区农民增收和生态保护的重要载体.然而,全球气候变化、土壤退化、病虫害频发导致的非生物与生物胁迫日益突出,严重制约果树生长与果品品质,威胁果业安全与可持续发展.因此,开展果树逆境生物学研究,挖掘抗逆关键基因、解析应答机制、研发绿色防控技术,对落实国家农业战略,助力"果业强、果农富、果乡美"具有重要的理论与应用价值.
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钙是果树生长发育不可或缺的营养元素之一,对某些果树而言,其需求量仅次于氮和钾.深入研究钙元素在果树生长发育中的作用,并科学合理地施用钙肥,有助于提升果品的产量与品质.本文从钙的吸收与运输机制、钙在果树生理代谢中的作用、钙对果树生长发育的影响以及钙肥应用现状 4 个方面,系统综述了果树钙营养研究进展,并展望了未来研究方向,即应重点开展钙与其他营养元素的协同拮抗机理、钙缓解果树逆境胁迫的机制,以及钙肥高效施用技术等方面的深入研究,以期为果树产业可持续发展提供参考.
果树钙吸收与运输机制生理代谢生长发育钙肥应用现状研究进展
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在园林绿化中,观赏果树兼具生态、景观以及经济等价值,幼树管理决定其长期生产能力.文章总结了观赏果树幼树管理技术,包括立地环境与土壤改良、整形修剪、养分综合管理、病虫害绿色防控以及逆境适应性培养,为促进观赏果树幼树健壮生长,快速达成景观效果,提升抗逆能力提供技术参考.
观赏果树园林绿化幼树管理技术
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果树嫁接是一种植物无性繁殖技术,可将优良砧木与接穗结合形成新的植株体.合理的嫁接能有效提高果树响应逆境胁迫的能力,改善果树农艺性状和生理生化性状,提高果实产量和品质.本研究综述了果树嫁接植株抗逆机理和砧穗互作机制,展望了果树嫁接未来研究方向,旨在为果树嫁接砧木的选择及优良砧木的培育提供依据和参考.
砧木嫁接抗逆激素调控互作机理
