新疆野苹果(Malus sieversii)根际固氮菌(NFB)、解磷菌(PSB)及解钾菌(KSB)的定植数量,不仅影响植物补充养分,促进生长,也可以诱导系统抗性(ISR),提高抗性抑制疾病.因此,探讨新疆野苹果根际NFB、PSB及KSB定植数量对生理指标的影响,确定野苹果生长较好时根际微生物数量,对研究其氮、磷、钾的吸收至关重要.该研究以新疆8个自然种群新疆野苹果根际土壤及植株叶片为实验材料,分离NFB、有机解磷菌(oPSB)、无机解磷菌(iPSB)及KSB,估算功能菌株数量并测定新疆野苹果叶片生理指标,叶片及土壤中氮、磷、钾含量.结果表明:(1)8个种群新疆野苹果根际4种功能菌株定植总数量存在极显著差异,其中新源县野果林种群oPSB、iPSB、NFB及4种功能菌株定植总数最多,巩留县那孜工队种群KSB定植数量最多;(2)4种功能菌株总数、PSB数量与新疆野苹果叶片过氧化氢酶活性呈正相关关系,KSB数量与其叶片氧化还原酶活性呈正相关关系.证明新疆野苹果根际氮、磷、钾活化菌定植数量与其抗性存在关联.(3)在营养生长方面,oPSB数量反映叶片磷和氮含量;iPSB数量反映土壤磷含量,oPSB和NFB数量反映土壤氮含量;KSB数量反映叶片和土壤钾的含量;(4)定植数量分别在7.08 × 104 CFU·g-1(NFB)、2.7 × 107CFU·g-1(PSB)及4.98 × 105CFU·g-1(KSB)时,叶片及土壤中氮、磷、钾含量较高,新疆野苹果营养生长最佳.研究确定了野苹果生长较好时根际微生物数量,以期为施用功能菌株的接种量提供理论依据,也为新疆野苹果林生态保护提供参考.

采用盆栽控水法模拟干旱胁迫,以垂丝海棠(Malus halliana)、新疆野苹果(M.sieversii)、山定子(M.bac-cata)3种苹果砧木为试验材料,测定了叶片相对含水量(RWC)、水分利用效率(WUE)、光合参数,观察了叶绿体超微结构及根、茎、叶解剖结构,并采用相关性及主成分分析对砧木抗旱能力进行了综合评价.结果表明,与对照相比,干旱胁迫下,3种苹果砧木的RWC、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)均下降,而WUE增加;3种砧木的叶绿体超微结构及解剖结构均受到不同程度的干旱伤害,但垂丝海棠的损伤最小,较好地保持细胞结构的完整性;植株的抗旱性与Gs、Tr、栅栏组织厚度、叶片厚度、下表皮厚度、根直径、韧皮部厚度均呈显著正相关,与Ci呈显著负相关;主成分分析提取的2个主成分反映了原变量100％的信息.综合评价3种苹果砧木的抗旱能力依次为:垂丝海棠>新疆野苹果>山定子;同时,RWC、Gs、Tr、栅栏组织厚度、叶片厚度、下表皮厚度、根直径、韧皮部厚度、Ci可作为评价抗旱性的有效指标.

新疆野苹果是现代栽培苹果的祖先,对非生物胁迫具有很强的适应性,是非常珍贵的天然基因资源库.本研究以新疆野苹果RNA为模板,RT-PCR扩增出CBF1基因cDNA序列,命名为MsCBF1.MsCBF1基因完整开放阅读框ORF长660 bp,编码219位氨基酸,具有CBFs类转录因子典型的AP2保守结构域.亚细胞定位显示MsCBF1蛋白作用于细胞核;转录激活活性分析显示MsCBF1蛋白具有转录激活活性,其激活活性区域位于C端第166～219位氨基酸之间.基因表达分析显示,MsCBF1基因响应盐(200 mmol.L-l NaCl)和冷(4℃)胁迫诱导,不响应干旱(300 mmol·L-1甘露醇)胁迫诱导.

新疆野苹果是我国重要的野生果树资源,在栽培苹果起源研究和砧木利用方面有重要价值.本文在收集整理近年来有关新疆野苹果大量文献的基础上,从苹果砧木利用角度,就新疆野苹果对主要生物逆境、非生物逆境的抗性以及与主栽品种的嫁接亲和性进行了综述,以期为相关研究提供参考.

以小金海棠(Malus xiaojinensis)、新疆野苹果(M.sieversii)、崂山柰子(M.prunifolia)、八棱海棠(M.×robusta)、山定子(M.baccata)和平邑甜茶(M.hupehensis var.pingyiensis)砧木实生苗为试材,经镉处理后检测根长、鲜重、干重、根系活力、细胞死亡数、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性,分析叶片过氧化氢(H2O2)和叶绿素相对含量.结果 表明,镉处理后,新疆野苹果的根长、鲜重和根系活力下降幅度,以及细胞死亡率、MDA含量和叶片H2O2含量的增加幅度均最高;山定子干重下降幅度和叶片H2O2含量增加幅度最低;八棱海棠根系细胞死亡率增加幅度最低,根系POD和SOD活性提高幅度最大;崂山柰子叶绿素相对含量降低幅度最大,八棱海棠和山定子变化不显著.在主成分分析的基础上,利用隶属函数对各砧木所测指标进行综合分析,显示六种苹果砧木耐镉能力由强到弱的顺序为:八棱海棠＞山定子＞平邑甜茶＞崂山柰子＞小金海棠＞新疆野苹果.

苹果是世界性果品,也是我国落叶果树的第一大树种.本文对栽培苹果起源演化、新疆野苹果遗传多样性评价挖掘与核心种质构建、苹果果实着色、大小、营养和质地品质的性状遗传与发育机理、白肉、红肉与功能型苹果等特色多样化品种培育以及配套高效生产技术研发等方面取得的诸多重要进展进行了综述;针对功能型苹果育种的复杂性及果树科技成果转化慢的共性问题,提出并实施了理论与技术创新并重、良种良法配套的品质形成、品质育种、优质品种和品质维持“四品一线”及着力解决科技成果转化最后一公里问题的自主推广、多家许可、独家转让、集成示范、网络媒体、技术培训及科普文章“七位一体”的系统创新成果研发和推广体系,显著提高了研究的效率与效益;针对目前的研究现状,今后应在如下两个研究领域下功夫:(1)进一步有效利用现代分子生物学技术,从转录、翻译及修饰等多个层面进一步探讨品质性状发育机理,为苹果品质育种提供理论支撑;(2)进一步加强优质耐贮晚熟白肉苹果及不同熟期的高类黄酮苹果新品种培育,以满足市场的多样化需求,助力乡村振兴.

利用4对叶绿体DNA引物对来源于新疆巩留、霍城和新源3个地区的242份新疆野苹果种质资源的4个非编码区trnH-psbA、trnS-trnG spacer+intron、trnT-5'trnL和5'trnL-trnF进行了扩增,基于4个叶绿体基因间区的序列变异,从母系遗传的角度评价了遗传变异和不同居群的遗传进化关系.结果 表明:4个叶绿体DNA非编码区经测序、拼接、比对和合并之后的片段长度为3812 bp,共有171个多态性变异位点,其中包含6个单一突变位点、16个简约信息位点和149个插入-缺失位点.在242份新疆野苹果种质中,trnH-psbA、trnS-trnG spacer+intron、trnT-5'trnL和5'trnL-trnF区域的变异位点的数量分别为68个、25个、77个和1个,单倍型数量分别为36个、6个、6个和2个,合并之后的叶绿体DNA片段的单倍型为52个.核苷酸多样性和单倍型多样性最高的区域均为trnH-psbA(Hd=0.773,Pi=0.01982),最低的为5'trnL-trnF(Hd=0.025,Pi=0.00002).242份新疆野苹果种质4个叶绿体DNA区域合并后的遗传多样性较高(Hd=0.806,Pi=0.00291).Tajima's D检验中,4个cpDNA区域合并后片段在P＜0.05水平上显著,4个cpDNA区域整体不遵循中性进化模型,自然选择的压力是新疆野苹果遗传进化的主要动力.新疆野苹果的遗传变异主要存在于居群内部,新疆巩留和新源居群间的遗传距离较近,与霍城居群间遗传距离相对较远,居群间的遗传分化与地理距离相关.3个地区的新疆野苹果各自经历着遗传分化但又存在频繁的基因交流,有向新疆新源的新疆野苹果演化的趋势.

为揭示伊犁河谷退化野果林中新疆野苹果植株个体的死亡机理,对比研究3种长势(Ⅰ级,20％枯枝率;Ⅱ级,40％ ～60％枯枝率;Ⅲ级,＞80％枯枝率)新疆野苹果茎的水力结构特征的差异以及水分运输有效性和安全性及其影响因素.结果 表明:随野果林退化程度的增加,3种长势的新疆野苹果茎的边材比导水率和叶比导水率呈下降趋势,但差异不显著;傍晚时的栓塞程度、栓塞脆弱性呈显著增加的趋势,其中Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ级长势个体的导水率损失50％时木质部水势分别为-1.87、-1.35和-0.53 MPa;黎明前和正午叶水势、水力安全边际均为Ⅰ级＞Ⅱ级＞Ⅲ级;与水力学相关的木质部解剖结构以及枝叶性状在3种长势个体之间存在显著差异.相关性分析表明,新疆野苹果茎木质部水分运输的有效性和安全性之间存在弱的权衡关系.新疆野苹果茎的水力结构变化伴随着新疆野果林的衰退过程.野果林的退化会加剧新疆野苹果木质部导管的栓塞化程度,降低其抵抗空穴化栓塞的能力,新疆野苹果面临水力失衡的威胁更大.

新疆野苹果(Malus sieversii)是残遗于亚洲中部山地阔叶野果林的重要建群树种,常分布于海拔1000～1700 m的山麓地带.为了探究其种群遗传特征对海拔变化的响应,本研究选取面积较大、海拔落差大且分布连续的额敏种群作为对象,利用微卫星标记手段对采自6个海拔的123个植株样品的基因型进行分型.通过分析不同海拔样品间的遗传多样性差异与遗传谱系关系,并对样品等位基因的地理分布进行遗传景观分析,来探究海拔对新疆野苹果种群遗传特征的影响.结果 表明:不同海拔间存在显著的遗传多样性差异,且呈现了低-高-低的单峰分布格局;低、中、高海拔地带之间的植株样品出现了显著的遗传分化.这表明,海拔对新疆野苹果种群遗传多样性和遗传结构产生了重要的影响.在未来的种质保育工作中,应当充分考虑不同海拔的种质资源.

选择5种果皮和果肉颜色不同的新疆苹果地方特色资源克孜阿尔玛、卡拉阿尔玛、阿克阿尔玛、伊犁野苹果、柠檬海棠,以栽培品种富士为对照,通过果实外观品质、内在品质、营养品质和香气品质4个方面的指标进行品质精细化评价,并考察了红肉苹果果肉花青苷合成途径相关基因的表达情况,以明确新疆苹果地方资源不同果实品质指标的差异,为新疆苹果地方资源的合理利用提供资料.结果表明:(1)5种特色资源均为中、小果型苹果,其中红肉品种克孜阿尔玛的外观品质优于栽培品种富士,而柠檬海棠外观品质指标均处于最低水平.(2)阿克阿尔玛的糖、酸含量均显著低于富士,柠檬海棠的酸含量高于富士及其他品种.(3)伊犁野苹果的果肉硬度显著高于富士,而红肉资源品种的果肉硬度均低于富士,肉质松软、不耐储运,但其总酚、类黄酮含量最为丰富,抗氧化能力最强,均显著高于栽培品种富士.(4)香气品质中,红皮资源卡拉阿尔玛的挥发性物质种类及含量最为丰富,其含量高于最低的栽培品种富士近2倍,红肉资源的挥发性物质含量最低;红肉资源的挥发性物质以醇类为主,而红皮资源卡拉阿尔玛、伊犁野苹果和柠檬海棠以醛类物质为主.(5)主成分分析显示,各个新疆苹果地方资源营养、香气品质等综合品质表现为:克孜阿尔玛>卡拉阿尔玛>阿克阿尔玛>富士>伊犁野苹果>柠檬海棠.(6)红肉苹果的果肉花青苷合成途径相关基因表达分析表明,其果肉花青苷积累过程中的关键基因是UFGT.