颗粒结合淀粉合成酶I(MeGBSSI)是木薯直链淀粉合成的关键酶,主要催化葡萄糖单元在淀粉颗粒上通过α-1,4-糖苷键形成直链淀粉。然而,MeGBSSI与其他淀粉合成相关酶如何协同调控淀粉生物合成的机制仍不明确。本课题组前期通过酵母双杂交技术推测可溶性淀粉合成酶MeSSV为MeGBSSI的潜在结合蛋白。本研究以木薯主栽品种华南8号(SC8)为材料,克隆MeGBSSI和MeSSV基因,构建酵母双杂交载体pGBKT7-MeGBSSI和pGADT7-MeSSV,通过酵母双杂交点对点试验初步验证MeGBSSI与MeSSV之间的互作关系,并采用萤火虫荧光素酶互补(LCA)和双分子荧光互补(BiFC)技术进一步明确二者的直接蛋白互作。结果显示:MeGBSSI和MeSSV基因编码的蛋白序列与测序品种AM560相比,分别发生了4个和2个氨基酸替换;MeGBSSI蛋白对酵母细胞无毒性,且无自激活活性;该蛋白与可溶性淀粉合成酶MeSSV在酵母中发生互作;LCA试验结果显示MeGBSSI与MeSSV共表达后化学信号显著增强;BiFC试验进一步证明二者在植物细胞中能够形成复合体,且互作信号定位于叶绿体。本研究结果为揭示木薯淀粉合成相关酶之间的协同调控机制提供新的视角。
为明确火龙果种质资源花粉形态的遗传多样性特征和种质间的亲缘关系,以63份火龙果种质为研究材料,采用扫描电子显微镜(SEM)观察花粉微观形态,系统测定极轴长、赤道轴长、极赤比等8项性状,通过相关性分析、主成分分析及聚类分析研究其多样性规律。结果表明:63份火龙果花粉均为N3P4C3型,具三孔沟及刺状外壁纹饰,花粉种质间差异主要表现在形状、大小、萌发沟和外壁纹饰等方面。花粉形状为长球形或近球形;极轴长的变化范围为58.82~101.00 μm,赤道轴长的变化范围为52.50~86.54 μm,萌发沟长度变化范围为37.03~82.25 μm,萌发沟宽度变化范围为1.31~8.53 μm,沟间距的变化范围为25.14~53.88 μm,表面突刺密度的变化范围为1.30~3.11个/μm2。数量性状中萌发沟宽度变异系数最大,赤道轴长变异系数最小;相关性分析表明,极轴长与萌发沟长、极赤比均呈极显著正相关,极赤比与沟间距呈极显著负相关;聚类分析表明,在欧氏距离20处将63份种质分为3大类,第1大类包含御红龙等30份资源,第2大类包含云南5号等15份资源,第3大类包含巴马红肉等18份资源。本研究证实火龙果花粉形态具有丰富的遗传多样性,建立了基于孢粉学的火龙果种质分类鉴定技术,可为火龙果种质资源鉴定与遗传育种提供重要理论支撑。
为了明确根际土壤微生物对胡椒枯萎病菌入侵的响应,为胡椒根际土壤微生态的研究、优异生防资源的挖掘及胡椒枯萎病的靶向防控提供理论依据和技术支持,本研究分别采集健康(CK)、轻度发病(T1)、中度发病(T2)及重度发病(T3)的胡椒根际土壤,通过高通量测序技术分析细菌和真菌的群落结构、多样性和功能差异。结果表明:CK的特有细菌OTUs数、T1的特有真菌OTUs数均最多;在属分类水平上,优势细菌属包括unclassified Acidobacteriaceae、unclassified Bacteria、unclassified Rhodospirillales、Gaiella、unclassified Betaproteobacteria、Terrimonas、unclassified Desulfuromonadia和Fontisphaera;优势真菌属包括Thermoascus、Mortierella、Apiotrichum、Fusarium、Rasamsonia、unclassified Fungi、Paracremonium、Rasamsonia、Talaromyces、Debaryomyces和Metarhizium;随发病程度增加,细菌和真菌丰富度均呈上升-下降趋势,多样性均呈上升-下降-上升趋势;PCoA结果显示,各处理的细菌和真菌群落差异明显;线性判别分析(LEfSe)显示,在属水平上,CK、T1、T2和T3的细菌特有物种分别为14种、2种、6种和6种,真菌特有物种分别为12种、10种、7种和9种;对根际细菌和真菌进行跨域相互关联分析表明,Fusarium与Acidibacter、Bradyrhizobium、Bryobacter呈负相关;随着发病程度增加,细菌和真菌群落互作的网络参数呈上升-下降-上升趋势;不同发病程度的potentially pathogenic功能类群丰度均显著高于健康胡椒,stress tolerant功能类群丰度呈显著上升-下降趋势;重度发病的saprotroph功能类群丰度极显著高于健康胡椒,plant pathogen功能类群丰度呈显著上升-下降-上升趋势。胡椒枯萎病显著改变了根际土壤微生物特征。在发病初期,胡椒根系可能通过招募有益微生物,并激发细菌压力耐受、真菌腐生营养型和共生营养型等功能来抵御Fusarium侵染;中后期根系受损加剧,招募能力衰退,病原菌逐渐占据主导地位,有益菌群被抑制。
种质资源是杧果新品种培育与产业持续发展的关键物质支撑,其高效保存与利用对杧果研究具有重要意义。本研究以431份杧果种质为材料,结合不同取样策略和遗传距离,通过UPGMA聚类法筛选杧果核心种质构建的最优取样策略组合,并构建核心种质。结果显示:12对引物的平均有效等位基因数(Ne)为4.0993、平均Shannon's信息指数(I)为1.534、平均Nei's多样性指数(H)为0.7361,表明杧果种质具有丰富的遗传多样性。遗传多样性参数t检验结果表明,位点优先取样策略与Nei & Li遗传距离组合构建的核心种质中,Ne、H、I在所有测试群体中均最高,分别为4.2603、0.7486和1.5855,说明该组合是构建杧果核心种质的最优方法;构建的核心种质包含85份种质,占原种质比例的19.72%,其Ne、I、H的保留率分别达103.93%、103.35%、101.45%,说明核心种质虽在数量上远少于原种质,但在遗传多样性相关指标上表现更优。主坐标轴分析显示,核心种质的分布较均匀地覆盖了原种质在主坐标空间中的分布范围,表明核心种质能够较为全面地保留原种质的遗传多样性特征,具有良好的代表性。
为提升蝴蝶兰花朵数量与开花品质,本研究探讨抽梗前后喷施6-BA或多梗素对不同品种开花性状及花梗侧枝的调控效果。试验选用1个大花型品种和6个小花型品种,分别于抽梗前喷施400 mg/L 6-BA或多梗素(200倍液),并于抽梗后喷施200 mg/L 6-BA,测定抽梗时期、双梗率与多梗率、花梗长度、花朵数量、花梗侧枝数、消蕾率等开花指标。结果表明:抽梗前喷施6-BA或多梗素均可显著促进小花型品种抽梗,提高其双梗率与多梗率(例如,金边玲珑多梗率达100%),但会减少部分品种的花梗侧枝数。大花型品种大辣椒对多梗诱导反应不敏感,其双梗率仅为3.3%,但抽梗时期较对照提前20 d。抽梗后喷施6-BA虽延迟开花,但能显著增加小花型品种的花序长度、花朵数量、花梗侧枝数及最长侧枝长度,同时也引起不同程度的消蕾现象,其中金边咖啡的消蕾率高达59.2%。综上,6-BA对蝴蝶兰开花的影响存在显著品种差异与处理的时期效应:抽梗前处理有利于诱导小花型品种形成多梗,提高抽梗整齐度,多梗素与6-BA效果相近;抽梗后处理可优化小花型品种的花序结构,但需注意消蕾风险,生产中应根据品种特性与栽培目标选择适宜的处理时期。
番茄成熟过程涉及色泽转变、质地软化及风味物质积累等关键农艺性状的协同调控,其分子机制解析不仅是采后生物学研究的核心目标,更是实现果实品质改良与贮藏期精准调控的重要基础。本研究通过多维度实验解析番茄转录因子BEL家族成员SlBEL1、SlBEL2和SlBEL11的功能,系统进化分析与氨基酸序列比对结果表明,SlBEL1/2/11具有高度保守的蛋白结构域,提示其存在潜在功能相似性。时空表达模式分析结果显示,三者在果实成熟关键阶段(破色期至完熟期)呈现同步高表达。利用CRISPR-Cas9基因编辑技术获得SlBEL1、SlBEL2和SlBEL11的单基因及三基因共编辑株系,单基因编辑株系CR-SlBEL1、CR-SlBEL2、CR-SlBEL11均出现果实成熟延迟表型,而三基因同时编辑的株系则导致植株生殖发育异常,无法完成开花结实。此外,逆转录实时荧光定量PCR分析结果表明,SlBEL1/2/11基因影响多个番茄成熟相关基因的表达。上述结果共同表明,SlBEL1/2/11存在功能冗余,协同调控番茄果实成熟进程。该研究为番茄果实成熟期的遗传改良发掘了新靶点。
为解决传统胡椒加工附加值低、胡椒油树脂流动性差、冻干青胡椒油树脂提取与乳化工艺不完善等问题,本研究以冻干青胡椒为原料,采用超声波-微波协同萃取制备胡椒油树脂,利用气相色谱-质谱联用技术(环己酮为内标)分析其挥发成分,选用吐温80与司盘80复配乳化剂体系,考察pH、离子强度及含水量对乳液稳定性的影响。结果显示:胡椒油树脂共检测出37种挥发性化合物,主要为单萜烯和倍半萜烯类,其中β-石竹烯(210.83 mg/mL)成分含量最高;复配乳化剂的理想HLB值约为11,在为pH 8.0~9.0、不添加NaCl、含水量为95%的条件下,乳液粒径较低且理化性质稳定。本研究优化了冻干青胡椒油树脂的提取与乳化工艺,为其开发利用及胡椒产业精深加工升级提供技术支撑。
香蕉具有极高的营养与经济价值,但采后易变质,保鲜难度大,且其品质受外部条件影响显著。温度是调控其采后成熟品质的关键因素。中热1号香蕉为本课题组自主培育的抗枯萎病、丰产优质香蕉新品种,但其最佳贮藏温度尚未明确。因此,研究不同温度对中热1号香蕉采后品质的影响,对该品种的产业化具有重要意义。本研究将新鲜采收的中热1号香蕉分别置于14、16、18、20、22、25 ℃温度下催熟,系统观察其成熟特性与淀粉降解动态,并测定失重率、果皮色差、乙烯释放量、硬度、淀粉含量、糖含量等指标,分析贮藏温度对这些品质指标的影响,旨在确定其最佳保鲜温度。结果表明,温度越高,果实转色、失重、脱把、乙烯释放、软化及淀粉降解均越迅速。不同贮藏温度对果糖和葡萄糖含量影响较小,但显著影响蔗糖含量,22、25 ℃处理的蔗糖含量显著高于14、18 ℃处理,其中22 ℃处理的蔗糖含量最高,14 ℃处理最低。14 ℃处理的果实耐储性最强,转黄后色泽稳定,适合长期贮藏与运输;22 ℃处理的果实成熟快、甜度高,但色泽较差;18 ℃处理的果实成熟较快,果色金黄饱满,更适于快速上架销售;25 ℃处理则无法正常褪绿,易脱把,丧失商品价值。
椰枣(Phoenix dactylifera)具有丰富的营养价值,是阿拉伯国家和地区的主要粮食作物,开发利用潜力巨大。椰枣遗传资源对于椰枣产业创新和竞争力提升至关重要,近年来受到科研界广泛关注。尽管相关研究已经取得了阶段性进展,但整体仍处于发展初期。当前,椰枣面临气候变化、品种退化、遗传多样性丧失和病虫害威胁等风险挑战,亟需加快椰枣种质资源的保存、鉴定评价和创新利用等方面的深入研究,以突破产量、抗逆性与品质协同提升的瓶颈。本文系统综述了椰枣种质资源研究现状,涵盖资源收集保存技术、鉴定评价体系和创新利用策略等核心领域,同时深入剖析当前研究瓶颈和挑战,并提出针对性解决方案与未来发展方向。本研究旨在为椰枣种质资源的高效开发和创新利用提供理论支撑和战略方向,助力农业生产效能提升与资源管理优化。
魔芋(Amorphophallus spp.)是我国重要的药食同源经济作物,然而其产业发展长期受软腐病威胁,魔芋软腐病被称为魔芋的“癌症”。海南作为新兴魔芋种植区,目前对魔芋软腐病病害流行规律及病原菌种群结构尚未明确,严重制约产业可持续发展。本研究开展海南魔芋软腐病病害调查和病原菌分离鉴定,旨在为海南魔芋软腐病高效绿色防控提供科学依据。对海南6个市(县)魔芋软腐病病害进行调查,结果表明:儋州试验场三队发病率最高(46.01%),文昌种植基地较低(8.25%)。结合形态学、分子生物学(16S rDNA、proA、gapA和mdh多基因系统发育分析)鉴定及病原菌分布调查,发现病原菌为方中达迪基氏菌(Dickeya fangzhongdai,占88.64%)、环状果胶杆菌(Pectobacterium aroidearum,占6.82%)和芋头果胶杆菌(P.colocasium,占4.54%)。致病力测定显示,D.fangzhongdai的致病力普遍高于其他病原菌;室内药剂筛选表明,0.3%四霉素对D.fangzhongdai的抑制效果最佳,最低抑制浓度(MIC)为1.825 μg/mL,80%乙蒜素(MIC为25 μg/mL)和25%溴菌腈(MIC为125 μg/mL)次之。通过盆栽接种试验测定魔芋响应D.fangzhongdai侵染过程中相关防御性抗氧化酶与丙二醛的动态变化,结果表明,侵染72 h后,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性分别达182.57 U/g和300.33 U/g,分别比对照提高2.27倍和7.03倍;过氧化氢酶(CAT)活性在24 h达峰值(1093.67 U/g),后期降至658.01 U/g(72 h);丙二醛(MDA)含量随侵染时间递增,72 h时较对照增加30.51%,β-半乳糖苷酶(β-GAL)活性持续上升[97 nmol/(min·g)],比对照组增加36.86%。