1. 三倍体枇杷染色体拷贝数遗传变异研究取得新进展
枇杷属共约有30余个种(变种或变型),但是只有普通枇杷被广泛应用于生产导致栽培枇杷的遗传背景相对狭窄。因此,通过三倍体减数分裂异常的特征,快速诱导倍性变异和染色体拷贝数变异,形成整倍体和非整倍体,能极大程度地增加种质资源多样性。然而,大多数三倍体植物的育性较低,导致三倍体植物染色体的遗传变异及后代的表型变异研究较少。团队研究发现,三倍体枇杷Q24杂交后代群体的染色体数目偏离预期的正态分布,93.82%植株的染色体数目分布在34~46条。进一步对杂交后代的分子核型进行统计发现,Q24的17条染色体都能以二体(同一条染色体有2个拷贝)的形式被传递给后代,但频率存在较大差异(图1)。性状观测结果显示,三倍体枇杷杂交后代存在非常丰富的表型;染色体数目、核型以及父本基因型都对非整倍体枇杷的表型产生影响。同时,研究发现,染色体上的基因功能以及染色体间的共线性影响三倍体枇杷基因组的非整倍化。利用育性较高的三倍体可大量创制以非整倍体为特征的多样化枇杷种质,有获得特异性状材料的可能性,为改变枇杷遗传背景相对狭窄,增加枇杷种质多样性,选育具有突破性性状的枇杷材料奠定了基础。本研究的主要结果也进一步证实了三倍体有性生殖途径可使植物基因组产生较大变异的可能性,为其他被子植物利用三倍体有性生殖途径创制新材料提供了依据。
图1 三倍体枇杷Q24杂交后代染色体拷贝数的变异
2. 外源独脚金内酯在冷藏期间可维持枇杷果实品质并延缓木质素积累
低温伤害是枇杷果实冷藏期间面临的一大挑战。独脚金内酯作为一种多效植物激素,已在多种植物中被证实可增强抗氧化酶活性、提高耐冷性,但其对枇杷果实采后保鲜和木质化的影响尚不清楚。团队为了更好地了解缓解枇杷果实低温伤害的机制,首先评估了外源独脚金内酯(SL)处理对4°C冷藏期间枇杷果实木质化和品质的影响(图2)。结果表明,10 μM SL处理有效延缓了果实硬度的增加和可溶性固形物含量的下降。在冷藏第35天时,果实中果糖和葡萄糖含量保持在较高水平,且在冷藏中期阶段有机酸含量也维持在较高水平。经SL处理的枇杷果实,在冷藏后期总酚、总黄酮和可溶性糖含量较高。10 μM SL处理增强了抗氧化酶的活性,抑制了丙二醛的积累,并抑制了木质素的生物合成。同时,团队确认了一个候选基因EjERF35,该基因与冷藏期间SL处理果实的木质素合成和积累相关。在烟草叶片和枇杷果实中瞬时过表达EjERF35,以及在拟南芥中进行稳定的遗传转化,证实了其在木质素积累中的功能作用。总之,团队研究结果表明,SL处理通过增强抗氧化能力、保持果实风味和延缓木质素积累来维持果实品质。本研究为枇杷果实的采后保鲜和木质化分子调控提供了依据。
图2 不同浓度的独脚金内酯(SL)处理对冷贮枇杷果实的影响