黄精种子萌发过程发育解剖学研究

采用石蜡切片技术对成熟黄精种子形态及萌发过程中的形态学变化及解剖结构特征进行了研究,以阐明黄精种子繁殖的生物学机制。结果显示:(1)成熟的黄精种子由外而内依次为种皮、胚乳和胚等3部分组成。其中种皮由一层木质化的细胞组成;胚乳占据种子的大部分结构,胚乳细胞含有大量淀粉,细胞壁增厚;胚处于棒型胚阶段。(2)黄精种子在萌发过程中棒型胚靠近种脐端分化为吸器、子叶联结和子叶鞘,靠近种孔的部位分化出胚根、胚轴和胚芽。(3)黄精种子萌发首先由子叶联结伸长将胚芽和胚根原基推出种孔,紧接着下胚轴膨大形成初生小根茎,吸器留在种子中分解吸收胚乳中的营养物质。(4)通过子叶联结连通吸器和初生小根茎,将胚乳中的营养物质由吸器-子叶联结这个通路转移到初生小根茎中,为初生根茎上胚芽和胚根的进一步分化提供物质保障。(5)黄精种子自然条件下萌发率较低,而且当年不出土。研究表明,黄精种子的繁殖生物学特性是其生态适应的一种重要机制。

丹参多酚氧化酶基因的克隆及表达分析

前期研究发现多酚氧化酶(PPO)能正向调控丹酚酸B合成,该研究运用RACE技术,从丹参毛状根中克隆到多酚氧化酶基因(SmPPO,GenBank登录号为KF712274)全长序列,其cDNA全长1 930bp,开放阅读框为1 770bp,编码589个氨基酸。将SmPPO与管状花目其它4个物种进行氨基酸序列比对,在N端类囊体转移结构域中发现都存在2个N-豆蔻酰化位点。在丹参毛状根培养液中加入不同诱导因子,利用实时荧光定量PCR检测,发现该基因在酵母提取物处理中表达量显著上调,但在银离子、抗坏血酸和L-半胱氨酸处理中表达受到明显抑制。运用HPLC技术同步检测毛状根中丹酚酸B含量,显示出与基因表达相同的变化趋势。研究表明,丹参中多酚氧化酶基因(SmPPO)对丹酚酸B的合成具有正向调控作用。

管状花目中多酚氧化酶的序列分析与功能预测

以管状花目(Tubiflorae)中5个物种7个多酚氧化酶基因(PPO)序列为研究对象,采用序列对比分析和功能预测方法,研究了这些基因序列的碱基、酶蛋白氨基酸序列数量与比例,以及氨基酸序列中蛋白激酶C磷酸化、酪氨酸激酶Ⅱ磷酸化、N-糖基化、N-豆蔻酰化、酰胺化、cAMP及cGMP蛋白激酶磷酰化6个功能位点结构域特征,以期揭示PPO酶调控的功能位点。结果表明:管状花目中丹参毛状根PPO基因含有G+C碱基最多,氨基酸中丙氨酸和亮氨酸含量也最高(16.9%),并含有最多的酪氨酸激酶Ⅱ磷酸化位点(11个)。丹参毛状根PPO酶不具备信号肽结构,有1个卷曲螺旋,是无跨膜结构的亲水性蛋白。该试验为研究PPO酶调控酚酸类物质次生代谢的分子机制,特别是蛋白与蛋白、蛋白与基因之间的互作奠定了基础。