CRISPR/Cas系统的出现使植物基因组编辑进入了基因精准编辑的新时代.CRISPR/Cas系统已成功应用于多个果树物种.育种研究统计发现,研究者利用CRISPR/Cas基因组编辑技术编辑了大约45个果树基因,主要用于增强抗病性、延长货架期、提早开花、树形矮化体和增加分枝数等方面的研究.目前,果树基因组编辑大多为CRISPR/Cas9 系统产生的插入/缺失突变,导入方式主要为农杆菌(Agrobacterium)介导的稳定转化方式,外源基因的瞬时转化体系少有研究,主要是因为大多数果树中转化效率低限制了其应用.本文概述CRISPR/Cas系统及其相关技术,介绍CRISPR/Cas表达载体系统进入植物基因组中的导入方法,并综述CRISPR/Cas系统在果树研究中的应用情况,分析了存在的问题并对其应用前景进行了展望.本文为果树基因功能研究及分子育种研究工作提供参考.

近年来,基因组学分析技术的发展为提高植物育种效率开辟了新的途径.基于基因组学的植物育种和遗传学研究的新方法,如全基因组关联分析(GWAS)和基因组选择(GS),得到广泛应用,包括应用于果树育种中.果树世代周期长、遗传杂合度高、基因组较大、童期长且生物学研究基础薄弱,果树目标性状的遗传改良进程受到极大限制.本综述分析了基因组学辅助育种的潜力,利用新的基因组学方法来克服传统果树育种的这些障碍.首先介绍了果树常规育种技术(如远缘杂交,突变等技术),随后对果树中近年来出现的新的生物育种技术(如RNA干涉技术,同源转基因育种技术等)作了概述.随着高通量测序技术的快速发展,测序成本进一步降低,越来越多的果树完成了全基因组测序,总结了完成全基因组测序的果树树种,并综述了 GWAS和GS的核心理论、主要模型、研究方法以及它们在果树育种中的应用进展,最后展望了基因组辅助育种技术在果树育种中的应用前景及存在的问题.

枇杷是原产于我国的亚热带果树,也是药食同源的保健水果,栽培历史悠久.我国幅员辽阔,生态环境多样,孕育了世界上最多的枇杷种质资源.本文综述了我国枇杷属植物种质资源的收集与保存、种质交流、种质创新与利用的研究现状.对我国枇杷种质资源创制提出若干建议和意见,努力创制"种源惟一,节肥、节水,省工、省力、省药"的"一源两节三省"技术;知识产权精准保护,保护对象应独具排他性.

本研究选择了 5种不同树种与菜头肾进行林下仿野生栽培,连续3年观察多地菜头肾的生长情况,同时研究了枇杷下间作等3种仿野生栽培方式对菜头肾土壤营养、块根营养成分和主要化合物成分的差异.结果表明,菜头肾林下仿野生栽培优先选择树种为枇杷和杉木,不适宜树种为马尾松、锥栗、青冈.林下仿野生栽培菜头肾的土壤、块根营养元素均不同程度地高于野生林地.野生种菜头肾的化学成分为16种、仿野生栽培为19种.综合评判菜头肾4种栽培方式可知,枇杷林套种、间作栽培优于其他2种.本研究对于林下仿野生栽培菜头肾提高其产量及品质有重要意义,为其化学成分的相关性研究创造基础条件.

枇杷是原产我国的亚热带特色果树,有2000多年的栽培历史,种质资源丰富.栽植枇杷是由野生枇杷演化和选育而来,我国共有地方枇杷品种、实生优株和野生资源代表单株700多个、枇杷栽培品种300多个,主要分布在浙江、广西、贵州、云南、四川、福建等省份[1].台州市是浙江省枇杷栽培主产区,据台州市特产部门统计,2020年全市枇杷面积0.42万hm2,产量5.0万t,产值3.9亿元,面积和产量均居全省之首.

[目的]探讨钙素营养与白沙枇杷裂果的重要关系及其对果实相关生理过程的调控作用.[方法]选取软条白沙作为研究对象,测定了裂果与正常果果实中矿质元素含量、相关酶活性及内源激素含量,研究了 Ca2+在枇杷果实发育过程中的动态变化及外源喷钙效果.[结果]裂果果皮、果肉中钙含量显著低于正常果,裂果率与果皮钙含量呈显著负 相关;裂果果皮中过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、果胶酶(PG)、纤维素酶(CL)活性较高,而超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性较低;裂果率与PPO活性、PG活性、CL活性呈显著正相关,与果皮SOD活性、CAT活性呈显著负相关.裂果果肉中GA3含量与果皮中ABA含量较正常果显著升高.果皮钙含量与果皮SOD活性呈显著正相关,与果皮PPO活性、PG活性、CL活性、ABA含量呈显著负相关.幼果期果实Ca2+含量最高,到膨大期显著下降.花期和幼果期喷钙显著提高了果实中钙含量和果皮SOD、CAT活性,降低POD、PPO、PG、CL活性和果皮ABA含量、果肉GA3含量.[结论]白沙枇杷果实钙素营养的吸收主要发生在幼果期到膨大期,果实钙素营养不足是导致枇杷裂果的重要原因之一.钙可通过调节活性氧清除、细胞壁水解与激素合成降低白沙枇杷裂果率.

杨梅(Myricarubra)多为雌雄异株,需配置授粉树或人工进行异花授粉,生产中常因异花授粉不亲和而导致杨梅产量低、品质差等问题出现.因此,杨梅性别决定一直以来是其遗传育种的研究重点.本研究从近年来杨梅性别系统的生物学特征、芽变育种、分子标记辅助育种、性染色体系统、基因组学方面对杨梅性别决定研究进行综述.有研究表明,杨梅为ZW染色体决定系统,由W染色体上的雌性特定区域里的功能基因决定雌株分化.这些研究,不仅对果树性别决定机制的研究提供理论参考,而且有助于对杨梅雌雄同株种质创新进行前期探索.未来可通过芽变选育鉴定并结合基因编辑,创造杨梅雌雄同株种质乃至良种,以解决雌雄异株的授粉问题,使果实座果率和品质提高的目标实现.

课题组经过多年研究示范推广,把"四不两定"技术提升为"八早两不"."四不两定"技术即杨梅生产全程做到不用植物生长调节剂、不用色素、不用甜蜜素、不用防腐剂,严格做到以枝定果、以树定产."八早两不"技术即早修剪、早清园、早疏花、早诊断、早疏果、早防治、早用有机肥、早栽多用草,不用多效唑、不用除草剂.以此为主轴,对于杨梅枯枝病为首的病害防治体系与优质生产为目标的效益提增体系进行协同作业,从而取得显著效果.枯枝病防治示范区轻度发病治愈率在79％以上、中度治愈率为36％以上、重度治愈率最高为24.7％以上.果实品质优化示范区单果质量平均增重30％左右,优质果率从27.1％提高到55％,裂果腐烂率从41.4％降低到15.7％左右.所有果品均为安全食品.化肥农药的使用量较其他地区下降40％以上,示范区经济效益显著,平均增收3890元/亩.

本研究通过GC-MS (Gas chromatography-mass spectrometry)和感官评价,对2个白杨梅和2个紫红色杨梅的果实挥发性成分进行检测及与松树的亲缘关系进行分析.GC-MS检测结果表明,4个杨梅品种中共检测到醛类、酸类、酮类、醇类、酯类、酚类、烯烃、烷烃8大类60种挥发性有机物,其中荸荠含32种、永嘉白杨梅含25种、上虞白杨梅、野乌均为18种.该4种杨梅的3种主要挥发性成分种类不同,其中永嘉白杨梅主要为松油烯-4-醇、1-甲基-4-(1-甲基亚乙基)环己烯、松油烯,占53.30％;野乌为石竹烯、L-松油醇和D-柠檬烯,占53.77％.上虞白杨梅为松油烯-4-醇、松油烯、1,3,8-对-薄荷三烯,占61.37％;荸荠为石竹烯、乙酸乙酯、邻异丙基甲苯,占73.22％.对马尾松脂进行定性检测,主要成分为α-蒎烯、莰烯、β-蒎烯,与杨梅无对应成分.与此同时,对杨梅叶片和松针叶的ISSR分子标记分析结果表明,荸荠与野乌、上虞白杨梅与永嘉白杨梅的亲缘关系密切,与马尾松无亲缘关系.因此,研究认为杨梅果实的松香味可能是杨梅在进化过程中的特征表现形式,与杨梅的遗传演化和选育结果有关,与马尾松树无关.

In order to study the genetic relationship and genetic mechanism of ‘Yongtai’ and related nine bayberry (Myrica rubra) accessions, the methods of genomic re-sequencing and phylogenetic tree construction of core single nucleotide polymorphism (SNP), etc. were used, and also 4 025 core SNP markers were developed for further genetic and breeding research. The results calculated by genetic similarity (GS) showed that the GS between ‘Yongtai’ and ‘Yingsi’ was 0.997 83. Moreover, ten bayberry accessions were divided into two groups by phylogenetic tree construction analysis of SNP. ‘Heijing’, ‘Dong’aozaomei’, ‘Wuzi’, ‘Biqi’, ‘Muye’ were grouped together, and ‘Zaodamei’, ‘Zaojia’, ‘Ruansi’, ‘Yongtai’ and ‘Yingsi’ were grouped together, where ‘Yingsi’ and ‘Yongtai’ were gathered into a branch. At the same time, there were significant differences between ‘Yongtai’ and its parents in leaf size, leaf margin, leaf vein and fruit flavor. Through comparison and annotation of ‘Yongtai’ and the reference genome, a total of 4 660 differential genes were obtained. In conclusion, the significant morphological variation in leaves and fruits of ‘Yongtai’ may be attributed to the transition and transversion of SNP and the mutation of nucleotide sequence. So ‘Yongtai’ not only has the basic traits of its parent ‘Yingsi’, but also has its typically morphological traits as large leaves and large fruits.

为探索杨梅大棚生产关键技术,延长杨梅鲜果供应期,优化杨梅产业结构,为杨梅大棚栽培提供技术依据,连续3年在浙江省兰溪市进行大棚栽培试验.通过确定盖膜时间、选择合适的肥水管理、树体管理和温湿度调控技术等,使杨梅成熟期提前15 d以上、采摘期延长17～19 d,落果率显著下降,果实品质稳定,贮藏期延长1倍.大棚栽培荸荠杨梅、东魁杨梅每年分别增收33.1万元/hm2和68万元/hm2.

连续2年,以‘东魁’杨梅为试材,设4个处理(增施硫肥、硼肥、硫肥+硼肥,以常规施肥为对照),研究土施硫、硼肥对‘东魁’杨梅生长、果实品质及产量的影响.结果 表明:增施硫肥、硼肥、硫肥+硼肥3个处理均有利于‘东魁’杨梅生长、果实品质的改善,以硫肥+硼肥处理效果最佳.硫肥+硼肥处理可促进‘东魁’杨梅春梢发育,春梢粗度显著增加,叶片颜色加深,呈深绿色,坐果率提高,达4.18％,与其他处理差异显著.处理第2年提升果实品质效果更佳,硫肥+硼肥处理果实纵径、横径均显著增加;果实可溶性固形物含量、总糖含量分别达13.3％、12.9％,分别较对照提高18.8％、31.6％,差异均达显著水平;固酸比、糖酸比、维生素C含量均显著提高.施肥第1年(2017年),各处理单株产量无明显差异,第2年(2018年)硫肥+硼肥处理的单株产量显著增加,达52.5 kg,较对照提高23.2％;增施硫肥、硼肥处理次之,分别较对照增加7.5％、11.7％,2个处理间差异不显著.

以东魁杨梅为试材,设置了对照(CK)、硫肥+开花期施低质量分数硼肥(处理Ⅰ)、硫肥+开花期施高质量分数硼肥(处理Ⅱ)、硫肥+果实膨大期施低质量分数硼肥(处理Ⅲ)和硫肥+果实膨大期施高质量分数硼肥(处理Ⅳ)5个处理,分析了杨梅叶片、果实矿质元素间及其与几个主要果实品质指标的关系.结果表明:Ⅰ处理、Ⅱ处理显著增加叶片N、P、K含量,Ⅰ处理显著增加果实P、K含量,Ⅱ处理显著增加果实N含量.4个处理叶片Ca含量、Mn含量、B含量、果实S含量均显著高于CK;4个处理叶片和果实总的Fe含量和Cu含量、叶片的Zn含量均显著低于CK.Ⅱ处理果实中Mn含量和Zn含量显著高于其他处理;4个处理均显著增加果实中B含量.相关性分析表明:叶片N、P、K含量与果实K、Mg、Mn、Zn含量呈极显著正相关;叶片Ca、Mg、Fe含量均与果实Mn、B含量呈极显著负相关;果实微量元素Fe、Mn、Cu、Zn、B含量与果实品质的相关性大于果实大中量元素.

以“软条白沙”与变异材料“永路软条白沙”为试材,分别在不同海拔、阴坡与阳坡条件下开展抗冻性种植试验,测定冻害发生后2个材料的电导率、蛋白和脯氨酸(Pro)、酶活性、脱落酸(ABA)和半致死温度等抗寒生理指标,并对叶片和幼果的冻害结果进行检测分析,研究不同立地条件下白沙枇杷的抗冻性差异.结果表明,“永路软条白沙”抗冻性显著强于“软条白沙”.叶片与果实的电导率、丙二醛(MDA)、ABA、Pro含量与抗冻结果呈负相关,与超氧化物歧化酶(SOD)活性呈正相关.“永路软条白沙”半致死温度显著低于“软条白沙”,“永路软条白沙”抗冻性显著强于“软条白沙”.

以易裂果枇杷品种“软条白沙”和不易裂品种“大红袍”为试材,研究成熟果实果皮、果肉中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)活性差异.结果 表明,“大红袍”果皮SOD活性显著高于“软条白沙”,POD、PPO活性显著低于“软条白沙”,果肉中3种酶活性无显著差异.

裂果是一种生理性病害,是果实内部生长与外界环境不协调作出的一种反应[1].其原理主要是果实膨大至成熟期遇到高温干旱,特别是久旱后灌水或者降雨,导致的果皮生长与果肉组织的膨大速度不同步,果皮膨压增大而出现裂果.果实开裂既影响外观,又易受病菌侵染而出现烂果,果实商品率降低,造成重大经济损失.

为了减轻白沙枇杷冻害问题,本研究通过增施氮肥调节花性来实现晚花,从而达到有效规避冻害的目的.研究结果表明,增施氮肥后枇杷根际土壤中有机质含量显著提高,碱解氮含量从49.9 mg/kg增加到100.2 mg/kg;增施氮肥后枇杷头性花、二性花、三性花花期均推迟30 d左右,直径≤1 cm幼果比例从37.9％提高到71.7％,枇杷幼果受冻率从55.6％显著下降到13.4％.由此可见,增施氮肥可作为枇杷生产上调节花性、有效防冻的主要栽培措施.

In this study, trees in production and saplings of Chinese main bayberry cultivars ‘Dongkui’ ( Myrica rubra Sieb.&Zucc.) and ‘Biqi’ ( Myrica rubra ) were used to investigate the relationships of the different dosages and methods of 15% paclobutrazol (PP 333 ) application and the incidence of twig dieback. The results showed that higher concentration of PP 333 application caused greater PP 333 residues in the plant body, and the residue of PP 333 was positively correlated with the incidence of twig dieback, which means greater PP 333 residues in the plant body leads to higher incidence of twig dieback. Moreover, the content of PP 333 residues in the plant body after soil application was more than that after foliar spraying. The detection of pathogens in field plants showed that in addition to the two pathogens Pestalotiopsis mangiferae and P. vismiae , the presence of pathogen P. versicolor was found among different bayberry cultivars. The incidence of twig dieback of ‘Dongkui’ cultivar and ‘Biqi’ cultivar were ranked in the first two of all bayberry varieties, and the incidence of this disease in the ‘Dongkui’ cultivar was higher than ‘Biqi’ cultivar. The results of investigations conducted in 5 key provinces and 22 key counties suggested that low concentration of PP 333 used as a plant growth inhibitor with 1 or 2 times intermittently throughout the entire life cycle was feasible to regulate the growth of Chinese bayberry. However, continuous excessive application could lead to extreme discordance between reproductive and vegetative growth and severely inhibit conducting tissues and tree vigor. In addition, the shrinking leaves and dead branches may increase sharply, promoting the infection and transmission of Pestalotiopsis spp.

杨梅(Myrica rubra Sieb.et Zuce)原产于我国南方,主要分布在长江流域以南各地,集中在浙江、江苏、福建、湖南等省.杨梅果实甜酸适口,风味独特,含有丰富的碳水化合物、酚酸、氨基酸、蛋白质、维生素,以及丰富的花青苷和类黄酮成分,具有较强的抗氧化和抗衰老、降血糖和抗肿瘤作用,深受消费者青睐.

以东魁杨梅为试材,研究了不同时期喷施不同质量分数的硼肥对东魁杨梅果实品质及产量的影响,以可溶性固形物、总酸、维生素C、果实纵横径、株产等为评价指标,综合分析硼肥处理后东魁杨梅果实及产量变化.结果表明,各处理不同程度促进了东魁杨梅果实品质及产量,其中以开花期喷施较高质量分数(4 g/L)的硼肥(处理Ⅱ)以及果实膨大期喷施较低质量分数(2 g/L)的硼肥(处理Ⅲ)提质增效作用更明显.处理Ⅱ、处理Ⅲ株产分别为54.2 kg、51.4 kg,与CK相比分别增加了23.7％、17.3％,差异显著;可溶性固形物含量分别为12.9％、12.3％,分别高出对照2.2个百分点和1.6个百分点;酸度分别比对照降低11.4％、12.5％,且差异水平达到了显著,而2018年4个处理均有降酸的效果.