以条纹自交系西瓜(TD)和网条突变体西瓜(WT)为材料,通过分离群体的条纹性状比例探索西瓜的条性状遗传基础;以转录组测序及表达差异分析为基础,探索网条突变体西瓜在不同发育阶段的表达谱变化,筛选出条纹自交系与网条突变体西瓜之间表达差异显著的基因57个,主要富集于光合作用天线蛋白通路、生物碱生物合成通路、氨基酸代谢通路等7种代谢途径;通过加权基因共表达网络对核心基因的进一步分析,初步挖掘出部分网条突变体西瓜中有关生物胁迫抗性的基因变化情况,进一步筛选确定西瓜深绿条纹基因(ClGS,watermelon dark-green stripe)、类半胱氨酸蛋白酶抑制剂5编码基因、UDP-葡萄糖基转移酶编码基因、类长春碱合成酶编码基因、叶绿素a-b结合蛋白编码基因可能是决定西瓜网条果皮性状的核心基因;qRT-PCR验证结果表明,条纹自交系西瓜与网条突变体西瓜在基因表达上存在明显差异.本研究为西瓜不同果皮条纹育种提供了新的种质资源,也为阐明西瓜不同果皮条纹性状形成的分子调控机制提供了一定的理论依据.

为了探究葡萄种质资源果实香气成分的遗传多样性,以62份葡萄种质资源作为试验材料,采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术检测样品中的挥发性物质,进行显著性分析.鉴定葡萄种质资源幼叶上表面颜色、幼叶上表面光泽、幼叶花青素着色和成熟果肉香味等8个农艺性状,将其与挥发性物质进行相关性分析,并进一步通过非度量多维尺度分析(NMDS,non-metric multidimensional scaling,stress＜0.2)和正交偏最小二乘-判别分析(OPLS-DA,orthogonal partial least squares-discriminant analysis)筛选出特征挥发性物质.结果表明,在62份葡萄种质资源中共检测到7类99种挥发性物质,主要是醇类、酯类和萜烯类,含量分别为13.83 mg/L、13.53 mg/L、8.99mg/L.各类挥发性物质之间存在显著的差异.8个农艺性状与香气物质相关性分析结果显示,幼叶上表面颜色、上表面光泽、花青素着色、果皮颜色、果肉香味与萜烯类、酯类及酮类具有显著相关性.非度量多维尺度分析可以明显区分幼叶花青素着色极弱的种质和幼叶花青素着色中的种质.以变量投影重要性VIP(Variable importance in projection)＞1,P＜0.05为标准,筛选到17种主要的挥发性物质,其中正己酸乙酯的VIP值最高(4.07),萜烯类中橙花醇VIP值最高(2.07).本研究结果可为改善浆果香气品质性状和葡萄种质资源的创新提供一定的理论参考.

2023年中国科学家在植物科学主流期刊发表的论文数量相比2022年大幅提高,在柱头受体调控十字花科种内和种间生殖隔离,叶绿体TOC-TIC超级复合物结构,作物高产、耐逆及抗病机制,葡萄和柑橘属植物的起源和传播,现代玉米、谷子和马铃薯种质资源演化等方面取得了重要研究进展.其中,"农作物耐盐碱机制解析及应用"和"新方法实现单碱基到超大片段DNA精准操纵"入选2023年度中国科学十大进展,"植物远缘杂交过程中'花粉蒙导效应'的分子机制"入选2023年度中国生命科学十大进展.该文总结了2023年度我国植物科学研究取得的成果,并简要介绍了30项有代表性的重要进展,梳理了植物科学研究中所使用的实验材料,以帮助读者了解我国植物科学的发展态势,进而思考如何更好地开展下阶段研究和服务国家重大战略需求.

短枝型芽变品种是中国苹果矮化密植栽培可以利用的重要种质资源,研究其形成的生理基础和相关基因,为进一步探索苹果短枝型芽变形成机理奠定基础.以枝条快速生长期的普通型品种'烟富8号'和短枝型品种'惠民短枝'叶片、茎与茎尖作为试验材料,测定枝条粗度和节间长度,采用HPLC法测定内源激素(IAA、GA3和ABA)和可溶性糖(葡萄糖、蔗糖、果糖、山梨糖醇)含量,应用实时定量qRT-PCR技术比较分析激素相关基因在不同品种中的表达特性,为研究苹果枝条发育调控机理提供支撑.结果表明,'烟富8号'的节间长度高出'惠民短枝'1.2倍,而枝条粗度显著低于'惠民短枝';茎中的蔗糖和山梨糖醇含量分别显著高于'惠民短枝'2.5倍和1.3倍,茎尖中的葡萄糖含量仅为'惠民短枝'的0.3倍;茎和茎尖中的GA3和IAA含量、TIR1和GA20ox基因的表达水平显著高于'惠民短枝',而ABA含量、SnRK2和PYL基因表达水平显著低于'惠民短枝';叶片中GA20ox基因的表达水平显著高于'惠民短枝'.研究推测,较低浓度的GA3、IAA、蔗糖和山梨糖醇,及较高浓度的ABA和葡萄糖与短枝型苹果品种的形成密切相关.

对山葡萄(Vitis amurensis)种质资源样品的ITS、ITS2、psbA-tmH、rbcL和mat序列进行PCR扩增及测序,优化PCR反应的退火温度,比较各序列的扩增效率、测序成功率、品种间和品种内的差异及barcoding gap图,使用BLAST和NJ树法比较不同序列的鉴定能力,最终从5条DNA片段中筛选出可用于山葡萄种质资源鉴定的DNA条形码通用序列.结果表明,在采集的11份33个山葡萄样品中,psbA-trnH和ITS2序列的扩增与测序成功率较高,其品种间、品种内差异及barcoding gap较ITS、rbcL和matK序列具有明显的优势,且ITS2序列能够鉴别psbA-tmH序列无法鉴别的品种.实验证明,ITS2和psbA-trnH序列是较适合鉴别山葡萄资源的DNA条形码序列组合.DNA条形码弥补了形态学鉴定的不足,可为山葡萄种质资源的准确鉴定提供科学依据.

葡萄是世界上最重要的果树之一,在世界范围内拥有上万份的种质资源,其遗传多样性非常丰富.近年来,随着葡萄产业与计算机信息通信技术的飞速发展,建立葡萄种质资源网络数据库显得尤为重要.1984年,德国Geilweilerhof葡萄育种研究所在国际植物遗传资源委员会(IPGRI,现更名Bioversity International)与国际葡萄和葡萄酒组织(OIV)支持下,建立了世界上最丰富的葡萄种质数据库——国际葡萄品种目录(VIVC,Vitis International Variety Catalogue).为了让广大葡萄育种者和科研人员更好地认识VIVC的功能及其所登录的大量葡萄种质的特点,达到促进对葡萄种质资源的利用与创新,本研究介绍了VIVC的主要功能与数据库中登录的葡萄种质资源的情况,并对这些葡萄种质的育种地区、用途、果皮色泽、花器类型、种子有无等性状以及SSR标记在葡萄种质鉴定中的利用等进行了分析.

建立超高效液相色谱法同时检测五味子藤茎中芦丁、金丝桃苷、槲皮素-3-0-葡萄糖、槲皮素-3-0-木糖和槲皮素的含量,并比较不同种质资源五味子藤茎中5种黄酮类成分的含量差异.采用ACQUITY UPLC BEH C18(2.1 mm×5.0 mm,1.7 μm)色谱柱,0.1‰磷酸水溶液-乙腈进行梯度洗脱,检测波长为360 nm流速为0.35mL/min,柱温为30℃.在该色谱条件下,五味子藤茎中的5种黄酮类成分能得到较好的分离,方法的加标回收率在96.83％～ 102.2％,RSD ＜3％.19种不同种质资源间五味子藤茎的黄酮类成分含量存在较大差异,其中94-9-2、130-9-3和99-8-7显著优于其他品系,94-9-2品系最佳.该方法操作简便,可为五味子藤茎的质量控制提供参考,同时为五味子的种质资源收集和品种选育提供理论参考.

葡萄产量与品质和花序数量、特点、结构等密切相关.葡萄品种资源众多,不同品种结实系数、花序着生节位以及花序的结构等存在差异,花芽分化的高低与修剪有关.为对葡萄花序有更好的认识,以及为更好地利用葡萄种质资源、葡萄育种亲本选择以及栽培管理措施的实施提供一定理论参考,本研究对205份葡萄种质资源的花序特点进行了调查分析.研究发现:葡萄花序类型有花序紧凑型、花序松散型、无卷须型、卷须紧靠花序型、卷须非紧靠花序型等,欧美杂种花序着生初节位分布在3和4,其结实系数为1或2.欧亚种初节位分布在4和5,其结实系数主要为1.抽生花序节位的芽比非抽生花序节位的芽大.花序增长速度在开花前7d时最大.

为认识葡萄品种资源果刷特征以及果刷脱落后对果粒的影响,本研究对126个葡萄品种成熟期的果刷性状以及74个品种果洞褐化情况进行分析,研究结果表明,果刷特性在品种之间存在一定差异.果刷可分为完整和不完整两类,果刷拔出后粘连果内情况不同,欧亚种果刷与果内粘连程度高于欧美杂种(V.vinifera L.×V.labrusca L.);欧亚种葡萄果刷耐拉力与果刷长度、果刷粗度之间均呈极显著正相关;欧美杂种葡萄果刷耐拉力与果刷长度之间相关性不显著,与果刷粗度之间呈极显著正相关;欧亚种与欧美杂种葡萄果刷耐拉力之间存在显著性差异,且欧亚种耐拉力明显大于欧美杂种葡萄品种耐拉力;果肉褐化速度和褐化程度在品种间差异大,且成熟度愈高褐化程度愈轻.不同品种果洞褐化速度不一致,果洞的大小不同对果实造成损伤程度有异,在一定程度上影响采后果实的耐贮性,通过对果刷性状的研究,以期为葡萄种质资源评价以及新品种的育种工作提供一定的理论依据.

葡萄柚果实营养丰富,富含维生素、类胡萝卜素、类黄酮、香豆素类等多种活性成分,具有重要的营养、保健和医药研究价值.我国引进葡萄柚近80年的历史,目前国内葡萄柚的研究主要集中在葡萄柚种质资源、抗氧化和抑菌活性、生物学特性等方面,葡萄柚功效研究与国外还有很大差距.本文搜集整理了国内外葡萄柚果实营养、功能成分及功效试验研究进展,以期给今后的研究及应用提供理论依据.