早花能促进美洲南瓜早熟和高产,并能拮抗生物和非生物胁迫,是美洲南瓜重要的农艺性状。在本研究中,美洲南瓜自交系‘19’的第一雌花开花天数明显少于自交系‘113’,表现为稳定的早花性状。遗传分析表明,第一雌花开花天数是一个可遗传的数量性状,受多基因控制。采用QTL测序结合连锁分析的方法,在第4、11和20号染色体上鉴定出3个用于第一雌花开花天数的QTL。为了验证这一结果,利用不同环境条件下生长的F2群体,开发InDel标记对第一雌花开花天数进行QTL定位分析。利用R/qtl软件的复合区间作图方法,在所有环境条件下均鉴定出1个主位点,位于20号染色体117 kb的候选区域。通过基因注释、基因序列比对和qRT-PCR分析,发现编码环指蛋白的Cp4.1LG20g08050基因可能是一个对美洲南瓜早花起相反调控作用的候选基因。总之,本研究结果为更好地认识美洲南瓜早花性状,为美洲南瓜的早花育种策略奠定了基础。
果实产量是番茄最重要的园艺特性。根据前人的报道,SEPMBATA型MADS-box基因SlMBP21具有控制番茄花梗离区形成以及调控萼片大小的功能。然而,我们构建过表达的SlMBP21转基因番茄植株,发现这些转基因植株显示出卷曲的叶子,扭曲和开放的雄蕊,产量降低,并产生了小而轻的种子。我们对功能获得型表型和基因表达水平的研究表明SlMBP21基因在调控叶片形态、花和花序结构、种子大小以及果实产量方面起着重要作用。番茄中SlMBP21的过表达导致叶片卷曲,叶片少,这是由于其对关键的叶片极性相关基因的调控导致上、下轴细胞生长不平衡所致。花和花序结构的缺陷导致果实减少。此外,我们发现了SlMBP21通过抑制参与确定番茄种子发育相关基因的表达并与其他一些MADS-box蛋白(S1AGL11,TAGL1和SlMBP3)相互作用来控制种子大小。因此,这些结果表明SlMBP21的过表达对植物生长和发育,特别是对番茄的果实产量造成多重损害。
土壤干旱和盐胁迫是植物生长和农业生产力的主要限制因素。主胚根是感知干旱和盐分胁迫信号的第一个器官。研究发现,与对照植株相比,遭受干旱、高盐和复合胁迫的玉米植株的主胚根长度明显变短。利用气相色谱-质谱联用技术测定了玉米主胚根在干旱、高盐和复合胁迫下代谢产物的变化。本研究共测定86种代谢产物,包括29种氨基酸和胺,21种有机酸,4种脂肪酸,6种磷酸,10种多糖,10种多元醇和6种其他代谢物。其中,53个代谢物在不同胁迫下均有显著变化,且大部分代谢物含量呈下降趋势。共计4种和18种代谢物分别对三种处理均有显著的上调和下调。糖和多元醇等可溶性物质的含量增加以维持渗透平衡。TCA循环中柠檬酸、酮戊二酸、延胡索酸、苹果酸的水平显著降低,莽草酸途径中奎宁酸、莽草酸等代谢物含量显著降低。本研究揭示了主胚根在干旱和盐胁迫复合作用下的复杂代谢反应,拓展了我们对玉米根系对非生物耐受性反应机制的理解。