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[学术文献 ] 葫芦科园艺作物卷须发生的研究进展 进入全文
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葫芦科Cucurbitaceae植物多为1年生爬藤植物,是农业生产的重要植物科之一。卷须是葫芦科植物关键形态学标记。本研究总结分析了葫芦科植物关于卷须方面的主要研究成果,并对未来的研究提出展望。目前,关于葫芦科园艺作物卷须的研究主要集中于:①卷须的变态来源;②调控卷须发生的关键基因;③卷须组织中特异或高量表达基因;④内源激素调控卷须发育;⑤外界环境对卷须发生的影响。主要结论为:葫芦科园艺作物卷须被确定为侧分枝的变态器官,调控卷须发生的关键基因为TCP1。卷须组织特异或高量表达基因主要参与植物形态建成、趋向性、生长素极性运输、钙离子转运、谷氨酸代谢、木质素代谢等,而这些与卷须发生、发育、卷曲缠绕密切相关。激素(生长素、赤霉素)和外界环境(光、温、水分)均被报道可影响葫芦科园艺作物卷须发育,但具体分子机制均未知。未来葫芦科园艺作物卷须的研究应集中于关键基因TCP1的上下游基因网络解析,完善激素和外界环境对卷须的调控作用。结合日趋成熟的基因编辑技术,探究葫芦科园艺作物卷须的分子调控网络以及开展无卷须育种设计。
[学术文献 ] 葫芦科植物幼嫩子房壁制片技术的优化及其染色体倍性鉴定 进入全文
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该研究利用黄瓜、甜瓜、西瓜和西印度黄瓜这几种葫芦科植物的幼嫩子房壁作为材料进行染色体制片,探索子房材料的样品大小、预处理时间和酶解时间对染色体制片的影响及其优化,并用该制片方法对黄瓜候选单倍体植株的子房壁进行倍性鉴定和荧光原位杂交实验。结果发现:(1)黄瓜、甜瓜、西瓜和西印度黄瓜的幼嫩子房壁最佳预处理时间分别为1 h 30 min、1 h、55 min和45 min,子房长度为0.2~1 cm,子房壁材料切成边长为1~1.5 mm小块,酶解时间为1 h 10 min^1 h 20 min时,用该优化制片方法均可观察到较多的分裂相。(2)利用该方法鉴定结果显示,葫芦科植物黄瓜、甜瓜、西瓜和西印度黄瓜的染色体分别为14、24、22和24条,黄瓜候选单倍体植株的体细胞染色体数为7条。(3)将该制片方法获得的染色体装片用于荧光原位杂交结果显示,在二倍体黄瓜染色体中有3对明亮的45S rDNA杂交信号和1对5S rDNA杂交信号,而单倍体黄瓜中相应信号数量均减半;在甜瓜、西瓜和西印度黄瓜中均有2对45S rDNA杂交信号和1对5S rDNA杂交信号。研究认为,利用葫芦科植物子房壁作为制片材料,不仅可以获得良好的分裂相,还具有易于取材、制片效率高等优点,因此子房壁制片法是研究植物染色体数目和鉴定倍性的有效方法,且该制片方法也适用于进一步的荧光原位杂交分析。
[学术文献 ] 不同葫芦科作物中瓜氨酸含量的比较 进入全文
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为了解瓜氨酸在不同葫芦科作物中的含量差异,以9种葫芦科作物为研究对象,分别测定了其果实、老叶、幼叶、根、茎中的瓜氨酸含量。结果表明,比较9种葫芦科作物的所有组织中的瓜氨酸含量,发现西瓜(Citrullus lanatus)果实中的瓜氨酸含量(w,后同)最高,可以达到1.40 g·kg~(-1),其次是丝瓜(Luffa aegyptiaca)老叶中的瓜氨酸含量,为0.85 g·kg~(-1),再次是苦瓜(Momordica charantia)老叶中的瓜氨酸含量,为0.66 g·kg~(-1)。比较不同葫芦科作物同一组织间瓜氨酸含量发现,不同作物果实中,西瓜的瓜氨酸含量最高,为1.40 g·kg~(-1);茎中瓠瓜(Lagenaria siceraria)的瓜氨酸含量最高,为0.39 g·kg~(-1);根中苦瓜的瓜氨酸含量最高,为0.43 g·kg~(-1),幼叶中苦瓜的瓜氨酸含量最高,为0.47 g·kg~(-1),而在老叶中丝瓜的瓜氨酸含量较高,为0.85 g·kg~(-1)。综上所述,葫芦科作物不仅在果实中含有瓜氨酸,其他组织也是潜在的瓜氨酸来源。
[学术文献 ] 葫芦科作物苦味物质葫芦素的研究进展 进入全文
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葫芦素是一种广泛分布在葫芦科作物中的葫芦烷型四环三萜类物质,这种物质不仅能增强作物对虫害的抵御能力,还具有抗癌、消炎的作用,但它使葫芦科作物出现苦味。本文综述了葫芦素的结构、分布、合成、转运及调控几方面的研究现状与进展,并对今后无苦味葫芦科蔬菜育种、葫芦素的工厂化高效合成及葫芦素在植物体内的转运、转化及降解研究进行了展望,以期为更高效地运用葫芦素、解决生产中的苦味瓜问题提供参考。
[学术文献 ] 45S和5S rDNA序列在20种葫芦科植物染色体上的定位 进入全文
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【目的】了解45S和5S rDNA序列在20种葫芦科Cucurbitaceae植物基因组中位点数目和分布特点,为研究葫芦科植物核型、遗传育种和进化分类等提供依据。【方法】采用改进的荧光原位杂交（FISH）法,在45S rDNA和5S rDNA的5′端进行荧光修饰,对20种葫芦科植物中期染色体进行45S和5S rDNA的物理定位,在Nikon 80i荧光显微镜下观察,冷CCD收集图像并分析。【结果】确定了金瓜Gymnopetalum chinense、波棱瓜Herpetospermum pedunculosum、葫芦Lagenaria siceraria、木鳖子Momordica cochinchinensis、云南木鳖Momordica dioica、西葫芦Cucurbita pepo、蛇瓜Trichosanthes anguina、糙点栝楼Trichosanthes dunniana、全缘栝楼Trichosanthes ovigera、钮子瓜Zehneria maysorensis、红瓜Coccinia grandis和佛手Sechium edule等12种植物45S rDNA和5S rDNA荧光位点在中期染色体上的数量、位置和特征,在这些植物中分别检测到3、7、2、4、2、5、3、3、5、1、2和2对45S rDNA,检测到2、1、1、1、1、2、1、1、1、1、1和1对5S rDNA。20种植物中,45S rDNA和5S rDNA在染色体短臂、短臂顶端和着丝点等位置均有分布。【结论】FISH是葫芦科植物构建精细核型的有效工具,可帮助判断随体、鉴别染色体和鉴定同源染色体,是核型分析的有力佐证。
[前沿资讯 ] 张彦课题组发现拟南芥α-SNAP是雌雄配子体发育的必需基因 进入全文
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2021年4月22日，PLOS Genetics在线发表了张彦课题组题为 “The canonical α-SNAP is essential for gametophytic development in Arabidopsis” 的研究论文，揭示了拟南芥中α-SNAP在雌雄配子体发育中的关键作用。 有性生殖对于植物生存繁衍至关重要，而雌雄配子体的发育是被子植物成功繁殖的先决条件。植物细胞内囊泡和靶膜之间的融合由SNAREs复合体介导。膜融合后SNARE复合体需要解聚，确保其循环使用。酵母和动物中，SNARE复合体的解聚由Sec18/NSF和Sec17/α-SNAP控制。植物细胞中这一过程尚不清楚。 研究人员通过CRISPR/Cas9技术，获得了α-SNAP的突变体，该基因突变造成雌雄配子体完全致死，造成其杂合突变体自交后代均为野生型，表明该基因为雌雄配子体发育的必需基因。进一步研究表明，α-SNAP的功能缺失导致雌雄配子体发育在第一次有丝分裂前停滞，暗示α-SNAP介导的SNARE重循环参与有丝分裂进程。此外，研究人员还证明α-SNAP与拟南芥NSF同源蛋白互作，暗示植物细胞中存在与酵母及动物细胞类似的SNARE解聚机制。研究揭示了植物中雌雄配子体发育的必须基因，为研究此类基因提供了重要参考信息。 另一方面，研究人员发现拟南芥α-SNAP由于可变剪接而产生两种亚型，二者具有不同的定位及功能。人类α-SNAP同样存在由可变剪接而产生的两种类似亚型，其是否具有差异性功能尚不清楚。因此，本研究也为动物细胞中α-SNAP的研究提供了重要的参考价值。
