滇水金凤4CL基因的克隆及表达分析

【目的】4-香豆酰-CoA连接酶(4CL)作为苯丙烷类代谢途径的关键酶之一,对花青素合成起着重要作用。探究滇水金凤4CL基因(命名为Iu4CL)对滇水金凤花色调控的分子机理,为其花色调控及花色育种提供参考依据。【方法】以滇水金凤为材料,采用RT-PCR技术分离克隆Iu4CL1、Iu4CL2、Iu4CL3和Iu4CL4基因,并对其生物信息学进行分析;通过qRT-PCR技术对4CL基因在4种不同花色(白色、粉色、红色和深红色)及其4个不同花发育时期(花苞期S1、始花期S2、盛花期S3和谢花期S4)中的表达情况进行分析。【结果】Iu4CL1、Iu4CL2、Iu4CL3和Iu4CL4的cDNA全长分别为1620、1653、1698、1638 bp,分别编码539、550、565、545个氨基酸;其中Iu4CL1和Iu4CL2分别含有2个和4个内含子,Iu4CL3和Iu4CL4没有内含子。生物信息学分析表明,Iu4CL1、Iu4CL2和Iu4CL4为稳定蛋白,Iu4CL3为不稳定蛋白;4个基因均为无信号肽疏水性蛋白;Iu4CL2有3个跨膜结构,其余3个基因均不存在跨膜结构;Iu4CL基因4个拷贝均属于AMP结合酶超级家族和腺苷酸形成域I类超级家族。同源性分析表明,Iu4CL基因的4个拷贝均与喜马拉雅凤仙花的同源性最高;且Iu4CL1和Iu4CL2处于同一个大的分支中,而Iu4CL3和Iu4CL4处于另一个大的分支中,推测可能为旁系同源。qRT-PCR分析表明,Iu4CL基因的4个拷贝在4种不同花色和4个不同花发育时期的滇水金凤花器官中均有表达,其中Iu4CL1和Iu4CL3基因在白色花器官S3(盛花期)阶段表达量最高;Iu4CL2基因在红色花器官S3(盛花期)阶段表达量达到顶峰;Iu4CL4基因在深红色花器官S3(盛花期)阶段表达量最高。【结论】Iu4CL基因可能在滇水金凤花青素生物合成中发挥重要作用。

滇水金凤花蜜相关SWEET7和SWEET16的克隆及表达分析

植物SWEET(Sugars will eventually be exported transporter)基因家族是一类重要的糖转运蛋白,参与开花植物的花蜜合成。本研究以野生型和突变型滇水金凤(Impatiens uliginosa)为材料,基于课题组前期的花距转录组数据,通过筛选和RT-PCR技术克隆得到花蜜相关基因SWEET7和SWEET16,分别命名为IuSWEET7和IuSWEET16,其cDNA分别为741 bp和903 bp,分别编码246和300个氨基酸。生物信息学分析表明:IuSWEET7为疏水性不稳定蛋白,IuSWEET16为疏水性稳定蛋白,二者均含有2个典型的MtN3/saliv保守结构域;IuSWEET7和IuSWEET16基因的氨基酸序列与杜鹃花(KAG5539487.1)、一串红(XP_042052415.1)等植物同源序列的相似性均在54.15%~71.48%;系统进化分析表明,IuSWEET7和IuSWEET16处于两个不同分支。qRT-PCR分析表明两个基因在野生型和突变型滇水金凤花距的3个时期中均有表达,且在不同部位中表达模式不同。其中IuSWEET7基因在野生型滇水金凤中其表达量从花苞期至盛花期逐渐上升;在突变型2距和3距中其表达量从花苞期至盛花期先上升后下降,且在始花期表达量最高;而IuSWEET16基因在野生型和突变型3距中其表达量从花苞期至盛花期均逐渐上升,但在突变型2距中其表达量从花苞期至盛花期先上升后下降,也在始花期时达到最高。

新几内亚凤仙CCoAOMT和SAMS基因的克隆及表达分析

通过对新几内亚凤仙(Impatiens hawkeri)指甲花醚合成相关基因CCoAOMT和SAMS的克隆及表达分析,以期为解析其合成途径提供一定的理论依据。基于新几内亚凤仙指甲花醚含量测定和转录组测序数据分析,克隆到1个CCoAOMT和2个SAMS基因,将其命名为IhCCoAOMT、IhSAMS1和IhSAMS2。3种处理(光培养、暗培养和前体物DHNA (1,4-dihydroxy-2-naphthoate)诱导)均能促进指甲花醚积累,且暗培养处理最佳。IhCCoAOMT的cDNA全长为729 bp,编码242 aa,其蛋白具有AdoMet_MTases超家族结构域;IhSAMS1和IhSAMS2的cDNA全长分别为1179 bp和1173 bp,分别编码393 aa和391 aa,其蛋白均具有S-AdoMet_synt超家族结构域。系统进化分析表明,IhCCoAOMT与喜马拉雅凤仙亲缘关系最近;IhSAMS1与IhSAMS2可能为旁系同源。qRT-PCR分析表明,3个基因在新几内亚凤仙的3个处理及4个时期中均有表达,其中IhCCoAOMT在暗培养及前体物DHNA诱导中表达量整体上调,且暗培养第60天时表达量最高;IhSAMS1和IhSAMS2在暗培养及DHNA诱导中表达量整体下调,但IhSAMS1在DHNA诱导中表达量较高,IhSAMS2在暗培养中表达量较高。综上所述,推测IhCCoAOMT在指甲花醚处理后期起主要作用,IhSAMS1和IhSAMS2在其早期起主要作用,且IhSAMS2作用更为显著。

川西凤仙花属植物资源调查与评价

以20种川西凤仙花属植物为试材,采用实地调查和AHP层次分析法,研究了凤仙花属植物形态特征与资源评价对凤仙花属植物开发利用和分类学的影响,以期为四川凤仙花属植物研究提供参考依据。结果表明:川西南地区凤仙花属植物种类多于川西北地区,其主要分布于海拔1000~2000 m,占总数的70%;花色丰富,有黄色、红色、白色等颜色,以黄色为主,占总数的40%;叶片形状有卵形、长卵形和椭圆形等,叶长5.75~18.30 cm,叶宽1.69~5.91 cm,叶片面积3.85~38.32 cm^(2);种子长2.24~3.93 mm,宽1.18~2.46 mm,千粒质量1.02~4.41 g。此外,采用AHP层次分析法对其进行了综合评价,发现Ⅰ级(>3.5)资源有6种,可直接开发并加以应用;Ⅱ级(3.0~3.5)资源有10种,可驯化后予以开发;Ⅲ级(<3.0)资源有4种,可作为杂交亲本等予以开发。综上所述,川西地区凤仙花属植物资源丰富,并具有较高观赏价值和开发利用价值。

尤加利茎尖组培快繁体系的建立

尤加利是当前国内外鲜切花市场上重要的切叶材料,筛选其茎尖生长及生根的最佳培养基,建立其组培快繁体系,可为尤加利组培苗工厂化生产提供参考。以尤加利无菌茎尖为试验材料,分析不同基础培养基、6-BA、NAA组合及其浓度处理下尤加利组培生长和生根情况,并对组培苗进行移栽试验。结果表明:基本培养基是影响尤加利组培苗褐化和增殖的主要因子,NAA是影响尤加利组培苗生根的主要因子;1/4 WPM+6-BA1.3 mg/L+NAA0.1 mg/L组合处理下尤加利茎尖组培褐化率(2.63%)较低,增殖率(115.79%)和生根率(97.37%)均达到最大,移栽后幼苗健壮,叶色浓绿,移栽成活率可达73.71%。可见,1/4 WPM+6-BA1.3 mg/L+NAA0.1 mg/L+蔗糖15 g/L+琼脂6.0 g/L作为最佳培养基,可建立高效的尤加利茎尖组培快繁体系。

洋金凤

洋金凤[Caesalpinia pulcherrima(L.)Sw.]为豆科(Fabaceae)小凤花属植物。灌木状或小乔木。二回羽状复叶,长12~26 cm;羽片4~8对,长6~12 cm;小叶7~11对,长圆形或倒卵形,长1~2 cm,先端凹缺,有时具短尖头,基部偏斜;具短柄。总状花序伞房状,顶生或腋生,疏松,长达25 cm;花梗长短不一,长4.5~7 cm;花托凹陷成陀螺形;萼片5枚,最下1片长约1.4 cm,其余的长约1 cm;花瓣橙红或黄色,圆形,长1~2.5 cm,边缘皱波状,瓣柄与瓣片近等长;花丝红色,远伸出花瓣外,长5~6 cm,基部粗,被毛;子房无毛,花柱长,橙黄色。荚果窄而薄,倒披针状长圆形,长6~10 cm,宽1.5~2 cm,无翅,先端有长喙,不开裂,成熟时黑褐色。种子有6~9粒。花果期几乎全年。我国广东、广西、台湾地区和云南均有栽培。原产地可能是西印度群岛。花大色艳,有较高观赏价值,为热带地区常见园林观赏植物。

航天诱导的凤仙花突变株性状及减数分裂过程的研究

本文报道了种子经神舟 4号飞船搭载的凤仙花突变植株的性状及减数分裂过程的变化。该突变株在花色及花型等宏观性状上有很大变异。观察减数分裂过程 ,发现其小孢子母细胞减数第 1次分裂前期基本正常 ,但到后期Ⅰ出现染色体分配的严重不均 ,并出现落后染色体、分散染色体等。减数第 2次分裂完成时 ,多数形成 4分孢子 ,但同时也出现各种形式的多分孢子。小孢子中染色体数目从 1～ 2 1条不等 ,甚至多达 30多条。小孢子的形状和大小变异明显 ,且小孢子的大小与所含染色体的数目呈正相关。碘液染色检查发现绝大多数花粉不育 ,并与该突变株的低结实率一致。分析认为花粉的大小差异和花粉的育性与减数分裂异常有关 。

凤仙花科种质资源研究现状

凤仙花属的地理位置狭窄且特殊,生态条件苛刻,容易受外界条件的影响。目前,我国凤仙花科的研究还很薄弱,种质保护研究更是接近一片空白。通过对凤仙花科开发现状及植物的种类多样性的研究,发现凤仙花科植物资源丰富,且种类庞杂,花苞有旗瓣、翼瓣、唇瓣之分,可作盆花栽培、切花欣赏,也可用于花境花坛群植布置,或用在风景园林观赏植物里面,还可用在医学、工业生产等方面。有些种类的野生品种已具备较高的观赏价值,需要进行引进培育,并加以推广利用。结果表明,对凤仙花科种质资源开展研究和保护,具有重要的科学价值和应用价值。

卫星搭载对凤仙花减数分裂和小孢子的影响

研究了卫星搭载对凤仙花小孢子母细胞的减数分裂和小孢子的影响。结果发现 ,小孢子母细胞在减数分裂时出现染色体断片、染色体桥和落后染色体等现象。分裂过程中出现染色体分配不均、多极分裂和多核现象 ,进而形成多分孢子 ,且多分孢子的染色体数目不一致。发现小孢子的有丝分裂也出现异常 ,细胞内部的染色体数目多少也不一致。碘液染色后检测小孢子的育性 ,不同植株的小孢子的育性有差别。

凤仙花属部分植物的花粉形态

利用扫描电镜对10种国产凤仙花属（Impatiens L.）植物的花粉形态进行了观察。结果表明：本属植物花粉为单粒花粉,左右对称,大小为15.0-31.2μm×25.1-42.1μm,具角萌发孔,4沟,沟细而短;花粉外壁具网状纹饰,网眼明显,大小不一。根据花粉形状,可将凤仙花属花粉分为近圆形、椭圆形和矩圆形3类。种间花粉差异主要表现在大小、形状、网脊宽度、网眼内附属物等方面。花粉特征与植物表型特征之间存在一定的相关性,具有重要的分类学意义。从花粉萌发孔类型来看,与水角属（Hydro-cera Bl.）的3沟花粉相比,凤仙花属在凤仙花科内处于较为进化的位置。

凤仙花种子萌发过程中的生理生化变化

研究凤仙花种子萌发过程中的生理生化变化,为探寻野生凤仙花引种驯化的途径提供理论依据。将凤仙花种子分别萌发0 h、12 h2、4 h、36 h、48 h,测定不同萌发阶段种子的吸水量、膜透性、可溶性糖、淀粉、粗脂肪含量,以及淀粉酶、SOD酶、CAT酶活性。随着凤仙花种子萌发时间的延长,其吸水量逐渐增加,膜透性降低,膜系统逐渐被修复,淀粉酶活性逐渐升高,淀粉和粗脂肪含量降低,可溶性糖含量逐渐升高,SOD、CAT酶活性在萌发前36 h缓慢下降,到48 h时略有上升。因此,在栽培凤仙花时可以先浸种24 h,这样有利于种子更好地吸收水分,体内的储藏物质就能快速被动员,促进种子顺利萌发。

离子注入对凤仙试管苗组织培养和成花的影响

以茶花凤仙风干种子为材料,研究磷离子注入后对其组织培养的生物学效应。研究表明,注入磷离子各处理的种子萌发率和试管苗株高均高于对照组,且随处理剂量的提高萌发率降低,平均株高增加;处理组试管苗分化率和生根率均低于对照组;低能磷离子注入能够诱导凤仙组培苗试管内开花,处理剂量为1×1016ions/cm2时成花率最高。

卫星搭载凤仙花种子诱发的变异及品种选育

研究了“神舟”4号搭载的凤仙花种子的细胞和形态学变异,在SP1代发现小孢子母细胞减数分裂时出现染色体断片、染色体桥和落后染色体。在院3突变株小孢子中的染色体数目呈现大量的非减半变化,其染色体数目为1～28条不等。小孢子的形状和大小变化明显,且小孢子的大小与所含染色体的数目呈正相关。花粉的大小和育性与减数分裂的异常有某种联系。在四分孢子期的小孢子数目有多分孢子,即小孢子数除4个外,尚含有5～10个不等,个别的有三分孢子。在SP2代发现子叶形态和数量的变化;真叶除披针形外,还有短圆形、长柳叶形;另外还发现顶花叶化和顶端叶呈蔷薇花状等。通过多代的选择,已选育出“西航”1号、“西航”2号凤仙花新品种。

沙坡头油蒿和柠条叶片δ^13C和N含量的季节变化特征

通过对腾格里沙漠东南缘沙坡头人工固沙区油蒿和柠条叶片稳定碳同位素分辨率（△）和N含量的测定，研究了不同种植方式下油蒿和柠条叶片△和N含量的季节变化及其关系。结果表明：在不同种植方式下，两种植物的△与N含量在不同月份之间均存在显著差异。油蒿叶片△极显著高于柠条的：在不同种植方式下，油蒿单种下△显著高于混种，柠条则反之。油蒿叶片N含量极显著低于柠条的：不同种植方式下柠条叶片N含量无显著差异，而单种油蒿叶片N含量则显著低于混种。在△与N含量的关系中，柠条叶片△与N在两种生境、单种和混种下均极显著正相关，说明柠条叶片N含量可以作为其△的替代指标；而油蒿叶片△与N在单种下为正相关，混种及两种生境分别呈不显著正相关及弱的负相关关系，表明植物叶片△与N含量的季节变化及其关系在不同微生境有所差异。

两种凤仙花多倍体的诱导

以凤仙花和茶花凤仙为试材,研究秋水仙素处理质量分数和时间对2种试材的多倍体诱变效应,通过植株形态特征、气孔数量及大小、染色体数目的观察进行倍性鉴定。结果表明,用w=0.5%的秋水仙素处理72~96 h的植株材料变异率较高,其中以0.5%秋水仙素处理96 h凤仙花的变异率最高,达29%。染色体压片检查表明,四倍体染色体数为2n=4x=28,二倍体对照为2n=2x=14。四倍体叶片长、宽、厚均增大,气孔密度减小,气孔保卫细胞增大,花径增加、花瓣增多,单朵花观赏价值显著提高。

凤仙花种子对重金属铅的耐性研究

用不同浓度的铅溶液对凤仙花种子进行处理,探讨不同浓度铅溶液对凤仙花的各项发芽指标和生理指标的影响。结果表明,当Pb2+浓度低于400mg/L时,对凤仙花种子的发芽率、发芽势、幼苗的根长、芽长、根重、芽重、根系活力及脯氨酸含量影响不大,当Pb2+浓度为800mg/L时,对凤仙花种子才开始表现出明显的抑制作用。凤仙花种子对外界铅胁迫有很强的耐性,是一种修复铅污染土壤的好材料。

卫星搭载凤仙花SP_1代单株小孢子变化的比较研究

对卫星搭载对凤仙花SP1代小孢子母细胞减数分裂的染色体畸变和不同单株四分孢子期的小孢子数目、小孢子大小等进行了比较研究。发现花瓣呈紫白相嵌者的诱变株,在减数分裂中易产生分散和落后染色体、染色体环,而浅粉色花与顶部花呈盘状者多出现分散染色体,盘状和浅粉色花者容易出现染色体桥。在四分孢子期则容易形成多分孢子,其中有四个单株(Ⅳ9-2,Ⅰ9-1,院3,Ⅰ7-1)均发现有九分孢子及其以上。同时,四分孢子期还容易产生不同程度的联体二分孢子、三分孢子,尤其少见的是出现了一株花萼为双距单株的四分孢子不分离现象。小孢子的大小和形状也有差异,主要是诱变株小孢子的中小型小孢子偏多,甚至高达69.52%,同时小孢子的育性降低,不育小孢子多达87%。

航天诱导凤仙花SP_4代三种不同花色突变系比较

以航天诱变凤仙花院3株系SP4代中的三种不同花色(粉花、红花、紫花)突变系为材料,对其雄配子体染色体数目、排列方式和花粉活力进行比较分析,并观察了四分孢子时期的分裂情况。将观察结果同SP1、SP2和SP3的观察结果进行跟踪比较。结果发现SP4代粉花和红花突变系的小孢子染色体数目趋向正常。紫花突变系花粉染色体数目正常比例仅为2.88%,平均为10.46条,并且紫色花突变系出现多分孢子、畸形花粉和花粉染色体排列不规则现象。TTC染色统计分析发现,紫花突变系花粉活力较低,而粉花及红花突变系的花粉活力较高。研究结果表明红花和粉花突变系已经趋于稳定,但紫花突变系远未达到稳定。本研究为凤仙花新品种(系)的选育提供了参考。

PEG模拟干旱胁迫对凤仙花种子萌发及幼苗生长的影响

采用不同质量分数(0、2%、5%、10%、15%、20%)的PEG 6000渗透胁迫凤仙花(Impatiens balsamina)种子,研究PEG处理对凤仙花种子萌发及幼苗生长的影响.结果表明:在上述质量分数范围内,凤仙花种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数以及幼苗的茎长、根长、侧根数及鲜质量均随PEG质量分数的增加呈现下降的趋势;当PEG质量分数高于10%时,幼苗体内SOD活性和POD活性降低,而MDA含量增加,表明凤仙花种子萌发和幼苗生长的抑制作用以及细胞膜受伤害程度随PEG质量分数的增加而加重.

不同基质对凤仙扦插效果的影响

本文探讨了基质对新几内亚凤仙 (Impatienshawkeri)和苏丹凤仙 (ImpatienssultaniiHook)扦插繁殖的影响 ,结果表明 :①对新几内亚凤仙而言 ,基质中蛭石含量在 2 5 %以上时 ,有利于插穗生根 ;当泥炭、蛭石、珍珠岩含量比为 2 :1:1时 ,最有利于生根成活。②对苏丹凤仙而言 ,基质中的泥炭 ,有利于愈伤生根 ;在泥炭含量一定的情况下 ,蛭石含量越高 ,生根越好 ;当泥炭、蛭石、珍珠岩含量比为 5 :4 :1时 ,生根率最高。