油桐HSP70基因家族的全基因组鉴定与表达分析

为探究油桐HSP70基因的功能和进化关系,本研究对HSP70基因家族成员进行了生物信息学鉴定和分析,包括理化性质、进化关系、基因结构、保守基序及染色体定位。同时分析了HSP70基因家族成员在不同组织中的表达差异。结果表明,油桐HSP70基因家族包含24个家族成员,24个HSP70蛋白的理论等电点为4.57~8.70,且大部分属于稳定的、亲水性蛋白质,系统进化树分析结果表明HSP70家族成员分为5个聚类,油桐与毛果杨亲缘关系较近。24个VfHSP70蛋白氨基酸序列都包含HSP70保守结构域。22条HSP70基因分布在10条染色体上。分析不同时空的VfHSP70基因的表达量发现,VfHSP70-5在开花前30 d、开花前25 d、开花前10 d的花蕾中表达量均较高。VfHSP70-4在油桐根、茎、叶和种子中均有较高表达量。以上结果表明,VfHSP70基因可能在调控油桐生长发育中具有重要作用。

油桐WOX转录因子家族的全基因组鉴定与分析

为探索WOX转录因子在油桐生长发育中的生物学功能,通过生物信息学手段对油桐WOX家族进行鉴定和分析,为研究WOX基因家族调控油桐生长发育提供基础资料及参考。经鉴定油桐WOX基因家族共有10个成员,分布在6条染色体的不同位置,该家族成员的理化性质有差异。结果表明,通过系统进化分析,将油桐WOX基因家族成员分为3个组,其中油桐与大戟科中的小桐子亲缘关系较近。该家族成员的保守结构域Homeobox包含2个保守基序,组织特异性表达分析发现VfWOX10和VfWOX13在根、茎、叶、种子及花中均表达,说明它们在油桐整个发育过程中都起重要的调控作用。VfWUS在开花前10 d的雄花中表达量最高,由此推测VfWUS在雄花发育中发挥着关键的调控作用。

油桐ARF基因家族的鉴定及表达分析

植物生长发育由多种激素共同调控,其中生长素是重要的调控激素之一。生长素响应因子(Auxin response factor, ARF)是生长素信号传导过程中的关键因子,它能够特异性地与生长素应答元件结合,进而影响植物体内生长素响应基因的表达。本研究通过生物信息学方法鉴定到17个油桐ARF基因家族成员,分布在9条染色体上,并且各基因间无片段重复现象。理化性质分析结果表明,ARF蛋白长度为587~1 119 aa,均为酸性蛋白质,不稳定系数>40,为不稳定蛋白质,亲水性指数<0,为亲水性蛋白质。根据系统进化分析结果将油桐ARF蛋白家族分为4个亚族,与拟南芥的亚族划分一致。每个成员都具有典型的B3型结构域和Auxin_resp中间结构域。分析ARF基因表达特征发现,ARF基因的表达在油桐不同组织中具有明显的组织特异性。本研究结果为揭示油桐生长发育调控机制提供了理论依据。

油桐全基因组中RVE基因家族的鉴定与表达分析

油桐(Vernicia fordii)是一种极具经济开发价值的木本油料落叶树种。RVE转录因子的功能与植物生物钟的控制有关,其在胁迫中起重要作用,尤其是冷胁迫。本研究利用生物信息学方法对油桐全基因组中RVE同源基因家族成员的生物学特征进行深入研究,共鉴定出5个油桐RVE同源基因家族成员,并将其分别命名为Vf RVE1、Vf RVE3、Vf RVE6、Vf RVE7和Vf RVE8,这5个基因家族成员编码蛋白均为定位于细胞核内的不稳定亲水性蛋白。经过对其保守基序分析,结果发现Motif1、Motif3和Motif5很可能是油桐RVE同源基因家族的特征结构域。RVE基因在油桐和拟南芥(Arabidopsis thaliana)之间是高度同源的。基因表达分析表明,Vf RVE3在花和种子发育过程中起着重要作用;Vf RVE7与油桐营养组织的发育,Vf RVE1、Vf RVE3和Vf RVE8与两性花的发育,Vf RVE6与种子晚期发育可能有密切联系。本研究揭示了油桐RVE基因家族的生物信息学特征,为探究油桐RVE基因家族的功能与后续油桐低温适应性研究提供了重要参考。

铝胁迫下千年桐叶片角度及形态特征的变化

高等植物通过调整叶角大小,在弱光条件下提高光利用效率或者在光辐射强烈时有效避免强光的伤害,以此获得适度光照或者减弱叶片受到的光胁迫,促进植株生长。但胁迫条件会对叶片的适光行为产生不同程度的影响。为探究铝胁迫对红壤区常见生态树种千年桐叶片形态和行为调整的影响,以1年生千年桐苗木为试验材料,设置无铝0 mmol·L^(-1)(CK)、低铝0.555 mmol·L^(-1)(T1)、中铝0.746 mmol·L^(-1)(T2)、高铝1.111 mmol·L^(-1)(T3)4种不同浓度铝处理,比较不同浓度铝胁迫下,千年桐苗木的叶角度、叶片形态特征以及光合生理指标的差异,分析影响叶角变化的相关因子,从叶片形态可塑性和适光行为调整的角度揭示千年桐对铝胁迫的响应。结果表明,光照充足条件下,CK处理的千年桐叶片悬挂角在7:30时最小(106.00°),叶脉处于近水平位置,随着光照的增加叶悬挂角有所增大;不同铝浓度处理下叶悬挂角与叶方向角的日变幅按从小到大的排序均表现为T2<T3<CK<T1。在T1和T3处理时千年桐叶长、叶宽、叶柄长与叶面积下降明显,叶形指数在T3处理时达到最大值。千年桐叶片的净光合速率和蒸腾速率在T2处理时数值最小,与CK相比,其降幅分别为32.35%和46.22%;瞬时水分利用效率在T2处理下达到最大值。相关性分析显示,千年桐叶方向角与叶柄长度呈与叶形指数呈显著负相关;叶悬挂角与叶方向角呈显著负相关。由此可知,无铝胁迫时千年桐在强光条件下能通过减小叶方向角和增大叶悬挂角,降低叶面对光辐射的截获量以避免光损伤;在弱光条件下通过增大叶方向角和减小悬挂角使叶片两面能接受更多的光辐射。低铝浓度下,千年桐仍可进行积极的叶片适光调整。而中高铝浓度下,千年桐叶角变幅减小,但可通过光合生理指标的调整降低叶片失水量,实现叶柄对叶片角度的调节。

铝胁迫下千年桐内生真菌对根际土壤不同铝形态的影响

【目的】了解不同浓度铝胁迫下内生真菌对根际土壤不同铝形态的影响。【方法】将5种分离自千年桐的优势内生真菌菌株配置为菌液,分别施入不同浓度铝胁迫的千年桐盆栽苗,外源铝浓度设置为0 mmol/L (A0)、0.555 mmol/L (A1)、0.745 6 mmol/L (A2)、1.111 mmol/L (A3)和1.852 mmol/L (A4)。通过测定不同菌液处理的土壤活性铝含量以及千年桐根系活力,探讨内生真菌对根际土壤活性铝含量及比例变化的影响。【结果】在非铝胁迫(A0)的条件下,不同内生真菌对千年桐根际土壤活性铝含量均有不同程度的升高。施加链格孢属菌液处理后,根际土壤交换性铝含量在A2铝浓度时较未施菌处理降低了20.58%,单聚体羟基铝含量在各铝浓度下均低于未施菌处理,降幅分别为7.19%(A1)、19.56%(A2)、6.27%(A3)和4.01%(A4)。盾壳霉属和嗜热真菌属菌液处理后,千年桐根际土壤活性铝含量均高于未施菌处理。不同菌液处理对千年桐根系活力的作用各异,其中盾壳霉属处理后的根系活力较未施菌提升了11.27%,而拟盘多毛孢属处理后根系活力与未施菌处理无显著差异。【结论】接种内生真菌能改变植株根际土壤活性铝含量和比例。链格孢属能有效降低根际土壤单聚体羟基铝含量,而盾壳霉属和嗜热真菌属提升了根际土壤活性铝含量。内生真菌的作用效果受到铝浓度、内生真菌基因型和宿主种类的影响。研究结果拓展了内生真菌对于宿主根际土壤影响的探索,可为林木-微生物互作的深入研究提供参考。

油桐枝条嫁接繁育研究

【目的】由于油桐无性繁殖技术体系不成熟,目前主要靠播种实生育苗,导致油桐不能保持母本的优良性状。研究不同因素对油桐枝接成活及生长的影响,探究最适合油桐枝接的嫁接组合,为完善油桐无性繁殖技术体系提供参考,对于油桐产业提质增效和健康发展具有一定的理论和实践意义。【方法】以‘华桐1号’家系当年生半木质化带芽茎段为接穗,以千年桐优良单株家系实生苗为砧木,探究嫁接时间、嫁接方法和接穗类型对油桐枝接成活及生长的影响,待嫁接苗萌发后调查其成活率、外形生长指标、嫁接口愈合情况及最佳解膜方法。【结果】最佳的嫁接时期是夏至,最高成活率为91.67%,分别比立春、立秋和冬至最高成活率高10%、10%和4.77%,差异不显著(P>0.05),分别比春分、立夏、秋分和立冬最高成活率高25.71%、388.91%、25.71%和25.01%,差异显著(P<0.05);夏至时期成活率最高的嫁接方法是劈接法,成活率为87.50%,比切接法高9.09%,差异不显著(P>0.05),比合接法高33.32%,差异显著(P<0.05);在春分、立夏、夏至和立秋4个时期最佳的接穗类型为腋芽,分别比同时期嫁接顶芽的成活率高118.51%、100%、15.38%和19.33%,差异显著(P<0.05);在立春、秋分、立冬和冬至4个时期最佳的接穗类型为顶芽,分别比同时期嫁接腋芽的成活率高940.63%、113.61%、899.74%和323.85%,差异显著(P<0.05)。最佳解膜方式为在砧木侧轻划开嫁接膜。8个时期的嫁接苗在萌发60 d后嫁接口均已基本愈合。【结论】适宜油桐枝接的最佳季节是夏至,接穗类型为腋芽,虽然成活率最高的嫁接方法是劈接法,但综合考虑嫁接成本和嫁接效率适宜的嫁接方法为切接法,切接操作简单,每人每天可以嫁接800株以上,为油桐良种无性化育苗提供了切实可行的途径。

Flower development and sexual dimorphism in Vernicia montana

The mu oil tree(Vernicia montana Lour.) is a dioecious species, but the genetic mechanisms underlying its phenotypic sexual dimorphism are unclear. In this study, we determined two pivotal phases of sex differentiation of mu oil tree via morphological and histological analyses of unisexual flowers:(Ⅰ) differentiation of male or female primordia to produce staminate flowers(SFs) or transient hermaphrodite flowers(HFs),and(Ⅱ) complete abortion of stamens in transient HFs to generate pistillate flowers(PFs). A total of 1621 sex-biased genes were identified by comparative transcriptome analysis which exhibited elevated rates of protein evolution than unbiased genes. The female-biased genes were enriched in the production of defense compounds while male-biased genes were focused on the production of viable pollens. Transcriptomebased analysis revealed that the differentially expressed genes(DEGs) between PFs and SFs in phase Ⅰ involved in abscisic acid(ABA), auxin(AUX), cytokinin(CK), ethylene(ET), and gibberellin(GA) biosynthesis and signaling showed higher expression levels in males than in females in general, whereas the DEGs involved in jasmonic acid(JA) and salicylic acid(SA) pathways displayed opposite expression patterns. Moreover,differentially expressed endogenous ABA, AUX, GAs, JA, and SA exhibited consistent biased expression patterns with the DEGs by UPLC-MSbased analysis. Exogenous application of an anti-ethylene plant growth regulator could promote the development of stamens in PFs and generated HFs. Comparative transcriptomic and hormonal analyses of PFs and SFs in phase Ⅱ indicated an increase in ET concentration when abortion of stamens in PFs occurred. This study suggested that phytohormones play key roles in sex dimorphism and ET may determine the development of stamens in PFs of mu oil tree, which provides an insight into plant sex differentiation mechanisms.

不同种源地油桐种质球果和种子表型性状分析

为探究不同种源地油桐种质的种实特性,通过相关分析、主成分分析和系统聚类等方法,对72份不同种源地油桐种质球果和种子的8个表型性状进行测量,综合分析油桐种质种实表型性状的变异度、相互关系和多态性。结果显示:(1)油桐种质球果的表型性状变异系数由大到小依次为单果重(17.85%)>纵径(8.12%)>横径(6.64%)>果形指数(6.58%);种子表型性状变异系数依次为鲜百粒重(14.02%)>种子长(6.28%)>种子厚(6.05%)>种子宽(5.48%),表明油桐种质间球果性状的变异性高于种子性状,且质量性状的变异普遍超过形态性状。(2)通过主成分分析,确定单果重、果形指数和种子宽作为油桐种质评价的3个主要性状指标,它们的累计方差贡献率达88.731%,表明这3个指标能够综合反映油桐种质种实表型性状的主要变异信息。(3)系统聚类分析进一步将72份油桐种质在欧氏距离5.0处划分为4个不同类别,这些类别并不完全遵循地理分布规律。研究结果表明,尽管油桐种质种实表型性状表现出丰富变异性和遗传多样性,但并未呈现明显的地域性差异,因此,可以根据特定的育种目标,在相应的类别内对种质资源进行有效的保护和利用。

基于主成分分析的云阳县油桐果实品质综合评价研究

[目的]筛选出在重庆市云阳县果实经济性状最优的乡土油桐品种,为重庆市云阳县乡土油桐的高效栽培和辐射推广提供参考。[方法]选择8年生盛果期的大米桐、小米桐、窄冠桐、白花桐、柿饼桐、柴桐为研究对象,观测油桐果实横径、纵径、果形指数、单果质量、果皮厚度、鲜籽质量、鲜出籽率、出仁率、种子含油量、种仁含油率和酸值11项指标,并采用主成分分析法进行综合评价。[结果]6个品种油桐各项指标存在一定差异,变异系数为0.04%~0.26%,相关性较为复杂。采用主成分分析法,简化了油桐果实11项指标,共提取出3个主成分,其中第1、第2、第3主成分的方差贡献率依次为40.666%、27.394%、25.233%,3个主成分累计方差贡献率为93.293%,以各主成分的特征值与总特征值的比重为权重,建立了6个品种油桐的综合评价模型,得出各品种油桐的综合表现由优到劣依次为大米桐、小米桐、窄冠桐、柿饼桐、白花桐、柴桐。[结论]该研究结果建议在云阳县油桐的更新换代和辐射推广过程中,可优先考虑使用大米桐、小米桐和窄冠桐。

干旱胁迫对两种油桐幼苗生长、气体交换及叶绿素荧光参数的影响

为了探究干旱胁迫对两种油桐(三年桐和千年桐)幼苗光合生理特性的变化及响应,采用盆栽试验,研究不同水分处理(正常供水、轻度干旱、中度干旱、重度干旱)对油桐幼苗生长、叶片气体交换及叶绿素荧光参数的影响。结果表明:与对照相比,轻度干旱胁迫对两种油桐生长、气体交换及叶绿素荧光参数无明显影响(P>0.05);中度干旱及重度干旱使两种油桐的叶绿素SPAD值、生长量、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、气孔限制值(L_s)、最大净光合速率(P_(nmax))、光饱和点(LSP)、表观量子效率(AQY)、暗呼吸速率(R_d)、最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学量子效率(Φ_(PSⅡ))、电子传递速率(ETR)及光化学猝灭系数(q_P)显著下降(P<0.05),且在重度干旱胁迫下迅速下降,胞间CO_2浓度(C_i)、水分利用效率(WUE)、光补偿点(LCP)、初始荧光(F_o)、非光化学猝灭系数(NPQ)显著升高(P<0.05);中度干旱胁迫下油桐幼苗P_n的降低是由气孔因素及光合机构活性降低的非气孔因素共同引起的,而重度干旱胁迫下光合作用的下降主要是由光合机构活性降低的非气孔因素引起的。三年桐的光合机构活性及光合效率高于千年桐,对干旱胁迫的适应性较千年桐强。

油桐高价值培育研究进展

为实现油桐精准定向培育,结合油桐产业实际,明确了油桐资源培育的目标,并依据培育目标从产量高、油质优油桐种质筛选,环境气候等影响因素,栽培技术,保存及初加工以及油桐油脂积累等几个方面进行了总结,指出今后在油桐资源产出中,要以生产高商品价值产品为目标,开展油桐相关资源生产技术研究,提高油桐相关产品的商品价值。

根外追肥对油桐幼苗生长、光合作用及叶绿素荧光参数的影响

研究不同叶面肥对油桐幼苗生长、光合作用、叶绿素含量及叶绿素荧光参数等的影响,为油桐苗期施肥管理和高产栽培提供参考。选取一年生‘葡萄桐’幼苗为试材进行砂培盆栽模拟培养试验,测定叶片喷施尿素和磷酸二氢钾(KH_2PO_4)后的光合生理参数,叶绿素荧光及生长量等指标。结果表明:油桐幼苗具有较高净光合速率(P_n),平均值可达12.2μmol·m^(-2)·s^(-1);叶片喷施尿素和KH2PO4能够显著提高油桐幼苗叶片的净光合速率(Pn),气孔导度(G_s)、光饱和点(LSP)、表观量子效率(AQY)、光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(F_v/F_m)、电子传递速率(ETR)及生物量的积累,降低了初始荧光(F_o)、CO_2补偿点;根外追肥对羧化效率(CE)、叶绿素含量、株高等指标的提高略有增加,叶面喷施尿素的作用比KH_2PO_4的作用更明显;叶面喷施尿素能使油桐幼苗的叶面积增加59.70%,而KH_2PO_4对油桐幼苗地径的增加优于尿素。与对照相比,根外追肥能够提高油桐幼苗的光合能力,从而增加了生物量的积累。

云南麻疯树(Jatropha curcas)资源生态地理分布及评价

对云南省麻疯树的分布区、资源量和粗脂肪含量开展系统调查研究。结果表明:云南麻疯树资源分布在金沙江、澜沧江、怒江和红河流域的260乡(镇),呈零星分布,不同产地种子粗脂肪含量差异较大,单株间亦存在差异;81个种群所采种仁中,永仁县永兴乡种仁粗脂肪含量最高达67.00%,屏边白河最低为34.88%。评述了云南省的小桐子资源状况,并术其资源及利用的价值优势,论述了云南麻疯树的开发利用前景。

基于主成分分析和聚类分析的油桐优良家系抗性综合评价

为筛选评价复选的油桐优良家系,采用主成分和聚类分析综合分析方法对31个优良家系叶片SOD、POD活性及MDA含量进行综合分析,将31个优良家系分为高系(桂皱27号)、中抗家系(LF3,LF11,LF99,LF27,LF78,LF1,HF11,LT37,LF42,LF62,LF108,LF52,D27,LF28,S4 LF97,LT8 S2,LF46,LT37,LF16,D538)和弱抗家系(LF103,S9,LF20,LF92,S12,LT29,HF14,D440)。结果表明,主成分和聚类综合分析操作性强,结果可靠,是很有应用前景的综合分析方法。

不同光照对油桐幼苗生长、光合日变化及叶绿素荧光参数的影响

为探讨不同光照强度对油桐幼苗生长、叶片气体交换及叶绿体荧光参数的影响,采用盆栽试验,设置了4种光照条件光强度100%(L1)、光强度75%(L2)、光强度50%(L3)、光强度20%(L4),分别在遮阴2个月、3个月测定了幼苗的生长、叶绿素含量、光合日变化及叶绿素荧光参数的变化。结果表明:(1)在L3的透光条件下,油桐幼苗苗高显著增加,但地径随着遮阴强度的增加而逐渐降低(P<0.05);(2)随着光照强度的降低,叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)和叶绿素总量(Chl a+b)先增加后降低,说明适当的遮阴有利于叶绿素的合成;(3)随着光照强度的降低,油桐的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、最大光化学效率(Fv/Fm)、表现光合电子传递速率(ETR)及蒸腾速率(Tr)逐渐减小,且在L3的透光条件下显著低于对照(P<0.05),胞间CO2浓度(Ci)无明显变化规律,在L2的透光条件下,Pn的降低主要是气孔因素引起的,在L3的透光条件下,Pn的降低主要是由气孔因素和非气孔因素共同引起的,而在L4的透光条件下,Pn的降低主要是由光合机构活性损伤的非气孔因素引起的。

油桐ISSR-PCR最佳反应体系的建立

在油桐遗传多样性研究中,为了获得清晰可靠、重复性强的ISSR扩增结果,综合采用单因子试验和正交设计两种方法对影响油桐ISSR-PCR反应结果的4个因素(Taq酶、Mg2+、dNTP、引物)进行优化试验。单因子试验分别研究各因素对ISSR-PCR反应的影响,找出最佳反应水平。正交设计选用L9(34)方案,采用直观分析获得影响因素最佳反应水平。通过综合比较分析,最终建立了油桐ISSR-PCR反应的最佳反应体系,即在20μL反应体系中,Taq DNA聚合酶1.0 U,Mg2+2.0 mmol.L-1,dNTP 0.20 mmol.L-1,引物0.4μmol.L-1,1×PCR缓冲液,40 ng模板DNA。

油桐花芽分化期营养与激素生理变化研究

采用油桐花芽为材料,测定其花芽分化过程中,体内营养物质(可溶性糖、可溶性淀粉、可溶性蛋白质)和内源激素(GAS、ABAI、AA、ZR)的含量变化和相关关系。结果表明:3种营养物质含量变化随花芽分化的进行均呈先升后降的"单峰"规律变化,但到达最大值时间有所不同。而内源激素含量变化则呈不同程度"双峰"规律变化。相关性分析进一步表明,营养物质、内源激素在花芽分化过程中存在显著差异,3种营养物质指标之间存在密切关系,各内源激素之间亦存在密切关系,并且营养物质、内源激素之间相互存在显著协同关系。

油桐油体蛋白基因的克隆及序列分析

油桐油体蛋白与油桐脂肪酸储藏密切相关。通过构建油桐cDNA文库和EST文库,用分子生物学手段分离克隆出两个油桐油体蛋白基因的全长cDNA序列。通过分析表明,两个油体蛋白基因的全长cDNA分别为738 bp、838 bp,各包含1个完整的CDS,分别编码137个、154个氨基酸。分别命名为VF_oleⅠ,VF_oleⅡ。通过与其它物种的19条油体蛋白氨基酸序列比对,油桐油体蛋白基因分别与麻疯树oleosin 3和麻疯树oleosin 2的相似性最高,分别为84%、82%。通过软件预测表明,油桐油体蛋白等电点分别为10.315、10.335,都存在跨膜结构域,且存在信号肽剪切位点,中部都存在一个较长的疏水区,C末端都是以α-螺旋为主。

小桐子开发与元谋县生态环境保护

通过对 1 0个小桐子生长地区的小桐子生长状况比较分析 ,结果表明 ,元谋县是最适宜种植小桐子的地区 ,生长旺盛 ,而且种仁的含油率达 5 5 .5 %。在元谋县大力发展小桐子是改善该地生态环境的重要措施 ,深入挖掘小桐子综合利用的潜力 ,小桐子的开发利用将在能源、生态、社会和经济四个方面获得效益。