为了深入了解WRKY转录因子调节植物生长发育的过程,以辣椒全基因组和辣椒疫病转录组测序数据为材料,利用生物信息学方法分析辣椒WRKY转录因子的数目、种类、系统发生学和保守基序特征。结果表明,辣椒基因组中至少存在40个WRKY基因,包含1~2个WRKY保守结构域,根据WRKY结构域的数量及锌指结构的特征可将其分为Ⅰ、Ⅱ(a)、Ⅱ(b)、Ⅱ(c)、Ⅱ(d)、Ⅱ(e)和Ⅲ类/亚类。辣椒WRKY基因的保守motif共有3个,motif长度最长为50,最短为21,辣椒WRKY编码的蛋白为151~747个氨基酸,平均氨基酸数量为378.1个。该研究对辣椒WRKY基因功能的研究及进化具有重要的意义。

【背景】辣椒作为一种在世界范围内普遍栽培的蔬菜，具有喜温不耐热的特性。随着近些年极端高温天气出现日渐频繁，热胁迫已经成为影响辣椒生产的主要环境因素之一，明确辣椒的耐热机制进而培育耐热品种对辣椒生产具有重要的意义。【目的】热激转录因子HsfA2在植物耐热性中发挥重要作用，筛选辣椒CaHsfA2上游的转录因子，并分析后者在辣椒耐热性形成中的作用，为进一步阐明辣椒耐热分子机制提供理论依据。【方法】以CaHsfA2起始密码子上游的955 bp启动子序列为诱饵，利用酵母单杂交（Y1H）技术，筛选CaHsfA2的上游转录因子，并通过Y1H点对点杂交、双荧光素酶报告系统（Dual-Luciferase）与萤火素酶互补技术（LCA）进一步验证二者之间的互作关系。利用qRT-PCR技术分析热胁迫下CaHsfA2上游转录因子在辣椒耐热品系‘R9’中的动态表达模式；利用基因瞬时表达技术分析上游转录因子的亚细胞定位；利用病毒诱导的基因沉默技术（VIGS）分析CaHsfA2上游转录因子的耐热功能。【结果】筛选获得了CaHsfA2上游转录因子CaBES1，验证了二者的互作关系，通过分析双荧光素酶报告系统的结果及CaBES1沉默辣椒植株中CaHsfA2的表达量发现，转录因子CaBES1对CaHsfA2具有转录抑制作用。亚细胞定位结果表明，CaBES1在细胞膜和细胞核上均有表达，热胁迫处理后细胞核内的荧光信号增强，符合其发挥生物学功能时由细胞质向细胞核转移的特性；动态表达模式分析表明，热胁迫下，CaBES1表达水平呈现先降低后升高的变化趋势，这也说明CaBES1可以响应热信号，为下一步对其耐热功能研究提供了支撑。辣椒CaBES1被沉默后，通过对比分析沉默植株和对照植株的表型、相对电导率、叶绿素含量等指标发现，CaBES1的沉默表达提高了CaHsfA2表达量并增强了辣椒的耐热性。【结论】CaBES1通过负调控CaHsfA2表达而抑制辣椒的耐热性。

[目的]本研究旨在鉴定辣椒硝酸盐转运蛋白（NRT）基因家族成员，分析其基本性质、染色体定位、进化关系、在不同组织和果实不同发育阶段中及不同非生物胁迫下的表达特征，以期为辣椒NRT基因功能和抗逆性研究奠定基础。[方法]利用生物信息学方法在辣椒‘遵辣1号’基因组中鉴定NRT基因家族并分析其理化性质、基因结构、染色体定位、共线性、顺式作用元件分布和进化关系等，利用转录组数据分析辣椒NRT基因在不同组织和果实不同发育阶段的表达特征，利用RT-qPCR技术分析在不同非生物胁迫下的表达模式。[结果]辣椒中共包含73个CaNRT基因，不均匀的分布在10条染色体上。系统进化表明，CaNRT基因可分为3个亚家族，同一亚家族具有相似基因结构和保守基序。顺式作用元件分析结果表明CaNRT可能受光、激素、逆境胁迫等多种因素调控。CaNRT1亚家族成员主要在根、茎、叶中表达量较高，CaNRT2亚家族在任何时期表达量都较低，CaNRT3亚家族存在组织表达差异性，主要在根中高表达。逆境胁迫数据表明，CaNRT1.18、CaNRT3.3、CaNRT3.1、CaNRT2.1、CaNRT1.23在低温、高温、干旱、盐和氧化处理下明显响应，所有CaNRT基因在低温处理时均有不同程度的正向响应。[结论]本研究在辣椒基因组中共鉴定获得73个CaNRT基因，筛选出多个在辣椒生长发育和逆境胁迫中具有重要作用的关键基因。

【目的】探究辣椒幼苗在不同梯度磷胁迫下的转录水平及生理响应的变化，分析不同梯度磷胁迫的重要通路，并结合相关生理试验分析辣椒应对磷营养逆境的生理机制，筛选出调控磷营养逆境的转录因子及核心基因，为辣椒选育提供理论基础和基因资源。【方法】本研究以纯系辣椒CA#8幼苗根系为试验材料，采用霍格兰水培法培养至四叶一心期进行4个不同梯度磷胁迫处理，分别为对照组(CK,200μmol·L^-1 NH₄H₂PO₄)、缺磷胁迫组(DP,0μmol·L^-1 NH₄H₂PO₄)、低磷胁迫组(LP,20μmol·L^-1 NH₄H₂PO₄)和高磷胁迫组(HP,1 000μmol·L^-1 NH₄H₂PO₄)。处理2 d后对辣椒根系进行转录组测序（RNA-Seq），并在处理0、2、4和6 d后测定辣椒根系内源激素和抗氧化酶活性。【结果】与CK组对比，DP、LP、HP组的差异表达基因（DEG）分别为626、107、171个，通过GO、KEGG富集分析和WGCNA分析发现10个与磷信号途径相关的DEG,4个与植物激素信号转导途径相关的DEG,7个与抗氧化酶活性相关的DEG，并进行实时荧光定量（q RT-PCR）验证了转录组数据的准确性。对辣椒幼苗根系内源激素定量测定发现，随着磷胁迫时间的增加，与CK组对比，DP、LP、HP组幼苗根系内各种生长促进类的植物内源激素如赤霉素（GA）、油菜素内酯（BR）、细胞分裂素（CTK）、吲哚乙酸（IAA）、独脚金内酯（SL）、茉莉酸（JA）含量降低，生长抑制类激素如乙烯（ETH）、脱落酸（ABA）含量上升。其中，缺磷胁迫和低磷胁迫表现最为明显，对幼苗根系生长的抑制程度最大。不同梯度磷胁迫处理能够诱导辣椒组织中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性升高，胁迫后期SOD活性下降，POD和CAT活性趋于稳定。【结论】磷营养逆境下，辣椒通过响应磷信号途径、植物激素信号转导途径及抗氧化酶活性相关的差异表达基因，缓解了磷胁迫对辣椒幼苗生长的影响，增强了辣椒对磷胁迫的耐受性。

【目的】更广泛深入地认识辣椒素生物合成的调控因素，为辣椒生物技术育种工作提供分子基础。【方法】对两个不同辣度的辣椒材料754-3-1-1-1和‘渝椒5号’KS快速生长期和LS绿熟期的果实分别进行转录组测序，通过Cufflinks软件进行基因差异表达分析并利用荧光定量RT-PCR验证基因表达数据的准确性，比较两个材料两个发育时期的转录组数据获得差异表达基因，并对差异表达基因进行GO功能富集分析。【结果】L754LS＿vs＿L754KS、YJ5LS＿vs＿YJ5KS、L754KS＿vs＿YJ5KS和L754LS＿vs＿YJ5LS 4组对比分别有139、1 903、5 550和3 220个差异表达基因。2个材料在KS期有2 667个(48%)特有的差异表达基因，在LS期有871个(27%)特有的差异表达基因。4组对比数据的差异表达基因中共鉴定到18个CapCyc模型基因，其中PAL、CCoAOMT和CCR等辣椒素合成途径中的结构基因在不同样品中表达差异3倍以上。此外，还鉴定出可能参与调控辣椒素合成的MYB家族转录因子36个和ERF转录因子4个。【结论】辣椒素含量受果实发育早期基因的表达水平影响更大。PAL等结构基因可能具有调控辣椒素物质生物合成的作用。本研究为辣椒素生物合成的调控网络研究提供了更多的候选基因。

[目的]分析辣椒NAC转录因子CaNAC083在高温胁迫响应中的作用,为阐明辣椒耐高温机理奠定基础。[方法]以辣椒P70为材料,扩增CaNAC083基因,对其进行生物信息学分析,在辣椒中构建基因沉默载体沉默该基因,用RT-qPCR检测沉默效率以及高温胁迫相关基因Ca HsfA2、Ca HsfB5、CaHsp25.9和CaHSP90的相对表达量,测定42℃高温胁迫处理10 h前后丙二醛(MDA)含量、相对电导率、F_v/F_m、活性氧(H_2O_2和O_2~-)含量以及抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT))活性的变化,观测二氨基联苯胺(DAB)和氮蓝四唑(NBT)染色情况;同时构建过量表达载体转化拟南芥,测定42℃高温处理12 h前后的MDA含量、活性氧含量、相对电导率以及抗氧化酶活性的变化,探讨CaNAC083基因对植株耐高温能力的影响。[结果]CaNAC083属于NAP亚家族的一员,且与典型的NAP亚家族成员的结构一致。CaNAC083基因沉默辣椒植株在高温胁迫后叶片损伤较轻,MDA、相对电导率以及活性氧均低于对照植株,而POD、SOD和CAT活性高于对照植株,CaHsfA2、Ca HsfB5、CaHsp25.9和CaHSP90相对表达量均高于对照植株。过表达CaNAC083拟南芥株系在高温胁迫下受害程度较WT严重,MDA、相对电导率以及活性氧含量均高于WT,而POD、SOD和CAT活性均低于WT。[结论]CaNAC083基因沉默可以增强辣椒植株的耐高温性,过表达该基因则减弱植株的耐高温性,判断CaNAC083在植物高温胁迫中可能起负调控作用。

【目的】鉴定辣椒HD-Zip基因家族,并利用生物信息学方法系统分析其在基因组中的分布、基因结构、进化分化特征及在不同组织中的时空表达特异性,解析该家族的进化特征及生物学功能。【方法】根据已报道及PlantTFDB数据库中的拟南芥HD-Zip序列,利用本地BLAST工具在我国辣椒测序品种‘遵辣1号’基因组中比对,并利用Pfam、SMART工具进一步验证。采用EMBOSS Programs、MEGA、GSDS、MEME、MCScanX、OrthoMCL、Circos等软件预测辣椒HD-Zip基因家族成员蛋白理化性质,构建系统进化树,定位染色体,分析基因结构、基因复制类型及直系、旁系同源基因。基于GEO数据库,运用R软件、本地perl语言及Cytoscape分析辣椒HD-Zip组织表达差异并绘制共表达网络。【结果】本研究在‘遵辣1号’基因组中鉴定获得42条辣椒HD-Zip,命名为CaHDZ01—CaHDZ42。CaHDZs长度跨度较大,70%CaHDZ蛋白的pI小于7.0。除CaHDZ42,其余基因不均匀地分布在12条染色体上,部分基因为片段复制。该基因家族可分为4个亚族,分别含有18、9、5、10个HD-Zip,基因结构及蛋白结构域差别显著。辣椒、番茄和拟南芥3个物种中的直系同源基因对数目大体相同,但同为茄科的辣椒和番茄之间的稍多;辣椒中的旁系同源基因少于番茄和拟南芥,说明辣椒基因组的倍增事件并没有使CaHDZs明显扩增。对无油樟、水稻、玉米、番茄、马铃薯、辣椒‘CM334’、辣椒‘Zunla-1’、毛果杨、葡萄以及拟南芥9个代表物种的HD-Zip进化特征分析结果表明,从被子植物开始,HD-Zip基因家族就稳定存在4个亚族。推测在形成4个亚族前,HD-Zip分为两组,其中一组分化成Ⅰ和Ⅱ亚族,而另一组则分化成为Ⅲ和Ⅳ亚族。CaHDZs在根、茎、叶、花芽、花和果实不同发育时期的表达模式分析结果显示,4个亚族具有不同程度的表达趋势。其中Ⅰ亚族基因在辣椒不同组织中的表达量均较高,且不同成员间表达模式不同,CaHDZ22在茎中的表达最高,表明该基因可能对辣椒茎的生长有重要作用。Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ亚族基因在不同组织中的表达量相对较低,但部分基因在特定组织中具有较大的表达量。如CaHDZ34在辣椒果实成熟后期具有较大高的表达量,CaHDZ02和CaHDZ28在果实膨大时表达较高,CaHDZ04在果实成熟前期具有较高的表达量。CaHDZs表达网络中有33对基因表达趋势的相关系数(PCC)大于0.8,6对大于0.9,表明CaHDZs协同调控了辣椒的生长发育,不同亚族之间也具有协同性。【结论】在‘遵辣1号’基因组中鉴定获得42条CaHDZs,可分为4个亚族,不同亚族的基因结构、蛋白保守结构域及表达模式不同。在进化过程中,辣椒HD-Zip保守性高,数目没有明显扩增,Ⅰ和Ⅱ亚族、Ⅲ和Ⅳ亚族关系更近。CaHDZs具有组织表达差异性,协同调控了辣椒的生长发育。

为了研究辣椒抗疫病分子机制,探究其与抗疫病相关的功能基因,通过对114份辣椒自然群体抗疫病鉴定,选取1份抗疫病辣椒材料和3份感疫病辣椒材料,利用Illumina RNA-seq测序平台进行高通量转录组测序,将所得高质量的序列(Clean reads)与Pepper_Zunla_1_Ref_v1.0参考基因组进行比对。结果显示,有78.95%～85.11%的Clean数据比对到唯一的基因组位点。采用RPKM法计算基因表达量,并在此基础上以FDR≤0.001和|log_2 Ratio|≥1为条件筛选出2组样本间差异表达基因。通过排列前10的Gene Ontology(GO)分类可以看出,主要功能有氧化还原酶活性、碳氧裂解酶活性、过氧化物酶活性、代谢过程和逆境响应等过程。其中,有117个差异基因能归入KEGG通路,包括25个上调差异基因,92个下调差异基因。在这些通路中,包括泛素介导的蛋白水解作用、氧化磷酸化、植物激素信号转导、磷脂酶D信号通路、磷脂酰肌醇信号系统等过程。通过研究发现,辣椒抗疫病是一个高度复杂的过程,它由多个交叉通路调节,包括新陈代谢过程、防御反应、激素调节等,这为后期深入研究辣椒抗疫病分子机理奠定基础。

为初步揭示螺丝椒（Capsicum annuum L．）果实螺旋生长的机理，以螺丝椒与牛角椒自交系为试材，利用徒手切片、石蜡切片和转录组测序等技术，对试材果形、子房壁、果肉细胞分裂与膨大情况以及花期子房转录组差异进行了解析。结果表明：果实螺旋生长的起始可能发生在子房发育早期；螺丝椒的螺旋生长由果肉细胞倾斜排列所导致；两试材果肉在纵、横向细胞数与细胞大小方面存在差异，推测两试材果形差异是由细胞分裂与膨大综合调控的。转录组分析发现：螺丝椒果实可能通过改变KIN、NPH3和IQ67通路相关基因的表达使子房细胞分裂方向发生改变并最终导致果实呈现螺旋状生长，同时该试材果实还可能通过调控OFP8、IQ67通路相关基因以及细胞分裂素相关基因的表达来增加纵向与横向细胞数目并影响细胞形状，最终使果实伸长。综上，本研究可为揭示辣椒果形形成机理以及植物形态建成机理提供科学依据。

为明确辣椒种质资源的遗传基础,利用RAPD技术对来自不同生态环境不同类型的辣椒种质资源亲缘关系进行了研究.从160个随机引物中筛选9个用于PCR反应,88.68%的扩增条带表现多态性,聚类分析结果表明,46份辣椒种质资源可分为六大类,DNA分子水平上辣椒亲缘关系与传统方法研究结论基本一致.

对杨梅GATA转录因子进行全基因组鉴定，并预测其理化特性、染色体定位、基因结构、蛋白保守序列等基本特征.结果表明，26个GATA转录因子随机分布在8条染色体上，共分为4个亚家族，并且各亚家族的成员在保守基序、结构域及基因结构上均存在一定的差异性.物种共线性结果表明，基因复制和片段性的重复事件可能是部分MrGATA演变的主要驱动力，MrGATA在不同组织和发育时期的表达数据说明各亚家族之间也存在功能上的差异.根据顺式作用元件及表达模式推测了GATA转录因子家族成员的功能.这些数据为探究杨梅MrGATA功能以及分子育种提供了依据.

以EMS诱变的辣椒绿茎突变体gh1和紫茎野生型樟树港辣椒(ST–8)为材料，测定茎中花青素含量；采用转录组测序技术(RNA–seq)和实时荧光定量PCR(qRT–PCR)分析与辣椒茎中花青素生物合成相关基因的表达水平。结果表明：突变体gh1茎中的花青素含量极显著低于ST–8茎中的花青素含量；与ST–8相比，gh1共获得1794个差异表达基因，包括1003个上调表达基因，791个下调表达基因；与花青素生物合成途径相关的基因包括9个结构基因(DFR、UF3GT、F3H、ANS、CHI、CHS、C4H、PAL、4CL)和3个转录因子(TT8、AN1、TTG1)；对与花青素合成相关的差异表达基因进行转录组表达量分析和qRT–PCR分析，筛选出4个结构基因(CHS、CHI、DFR、UF3GT)和1个转录因子(AN1)，推测这5个基因可能在辣椒茎中花青素生物合成途径中起重要作用。

以EMS诱变的辣椒绿茎突变体gh1和紫茎野生型樟树港辣椒(ST–8)为材料，测定茎中花青素含量；采用转录组测序技术(RNA–seq)和实时荧光定量PCR(qRT–PCR)分析与辣椒茎中花青素生物合成相关基因的表达水平。结果表明：突变体gh1茎中的花青素含量极显著低于ST–8茎中的花青素含量；与ST–8相比，gh1共获得1794个差异表达基因，包括1003个上调表达基因，791个下调表达基因；与花青素生物合成途径相关的基因包括9个结构基因(DFR、UF3GT、F3H、ANS、CHI、CHS、C4H、PAL、4CL)和3个转录因子(TT8、AN1、TTG1)；对与花青素合成相关的差异表达基因进行转录组表达量分析和qRT–PCR分析，筛选出4个结构基因(CHS、CHI、DFR、UF3GT)和1个转录因子(AN1)，推测这5个基因可能在辣椒茎中花青素生物合成途径中起重要作用。

为了探明嫁接对辣椒抗疫病性的影响,采用灌根法鉴定7个辣椒砧木品种对辣椒疫霉菌3号生理小种的抗性,从中筛选出TANTAN(高抗)、格拉夫特(抗)、CM334(免疫)作为砧木,以Early Calwonder(感病)为接穗进行嫁接,以接穗自根嫁接为对照,调查发病率、病情指数和嫁接苗叶片防御酶活性的变化。结果表明:嫁接辣椒的发病率和病情指数显著低于对照,且砧木抗病性越强,嫁接苗抗病性越强。在接种辣椒疫霉菌前,嫁接换根可提高接穗的PAL、PPO和β-1,3-glucanase活性,且砧木抗病性越强,这3种酶在接穗中的活性越高。在接种辣椒疫霉菌后,嫁接换根可提高接穗的PAL、PPO、β-1,3-gluc...

【目的】从微生物角度揭示辣椒/玉米套作模式的优越性，为此模式的大力推广及高效栽培提供基础理论依据。【方法】利用Illumina高通量测序技术，分析辣椒/玉米套作、辣椒净作2个试验处理情况下，辣椒根际土壤细菌多样性及群落组成结构。【结果】辣椒/玉米套作后，辣椒根际土壤细菌的Chao1、Ace、Shannon指数均有所增加，增幅为3.07%～7.53%；2个处理在门、纲、目、科、属水平上排名前10的优势细菌种类相同，最大优势菌门均为变形菌门，占土壤细菌总量的88%以上，但各细菌数量发生变化，细菌群落组成结构发生变化；套作后辣椒根际土壤细菌富集并达到组间显著性差异的微生物种类有56种，主要有亚硝化单胞菌科（从目到科）、硝化螺旋菌属（从门到属）、Ignavibacteriaceae（从门到科）、丰佑菌属（从纲到属）；辣椒净作仅10种，主要为脱铁杆菌科（从门到科）。【结论】辣椒玉米套作后，辣椒根际土壤细菌丰富度和多样性增加，富集并达到组间显著性差异的微生物种类明显增多，其中与氮素循环有关的亚硝化单胞菌科（从目到科）和硝化螺旋菌属（从门到属）显著增加，土壤微生物优势明显。