天女木兰MsPHYA基因的表达及休眠解除功能研究

光敏色素通过感知光信号来参与调控植物种子萌发,其中PHYA是吸收远红光信号的主要光受体。为了探究天女木兰(Magnolia sieboldii K.Koch)种子休眠解除的分子调控机制,对天女木兰光敏色素相关基因PHYA基因(MsPHYA)展开研究。从天女木兰种子中克隆MsPHYA基因(MZ221928)cDNA全长序列,采用qRT-PCR的方法测定MsPHYA基因和MsPIF3基因在不同光质处理下在天女木兰种子中的表达量,MsPHYA基因在天女木兰不同组织中表达量,测定不同光质诱导的种子萌发率,构建pGS-21T-MsPHYA原核表达载体,纯化并复性重组蛋白。研究结果表明:MsPHYA蛋白序列包含PAS结构域、GAF结构域、Phytochrome Region和His kinase结构域。MsPHYA基因在子叶和长枝中高表达,在远红光处理下MsPHYA和MsPIF3基因表达量先升高后下降。不同光质诱导种子萌发率从高到低顺序为红光>黑暗>远红光。天女木兰MsPHYA基因受远红光刺激而上调表达,但远红光处理并没有促进天女木兰种子萌发,推测MsPHYA基因并不直接调控天女木兰种子休眠,其休眠解除同时受MsPIF3调控。成功构建pGS-21T-MsPHYA载体并获得纯化蛋白,制备的MsPHYA抗体具有较好的特异性,可用于蛋白丰度分析。研究结果为揭示光解除种子休眠机制提供理论依据。

施肥对蒙古栎幼林生长及养分含量的影响

蒙古栎为国家珍贵用材树种,有着极高的应用价值和经济价值。为探究不同肥料、不同施肥量对蒙古栎幼林造林效果的影响,以2年生蒙古栎为研究对象,选用4种农用复合肥(A为洋丰复合肥,有效成分为:含25%N、10%P、16%K;B为鄂中复合肥料,有效成分为:含12%N、18%P、15%K;C为东北丰复合肥料,有效成分为:含13%N、10%P、20%K;D为硝基复合肥,有效成分为含16%N、16%P、16%K),分别设置3个施肥量梯度(1,3,5g·株^(-1)),以不施肥(CK)为对照进行试验。试验结果表明:肥料种类和施肥量二者对蒙古栎幼林形态指标影响存在交互效应。仅B肥(鄂中复合肥料)对蒙古栎幼林两年的树高、地径增长量均影响显著(p<0.05),树高增长量(2018年和2019年数据)最大值均在B3处理(5g·株^(-1));总生物量最大值在B2处理,其次为B3处理。肥料种类和施肥量二者对蒙古栎幼林养分浓度影响存在交互效应。在B肥处理下,根和茎中N浓度最大值分别出现于B2和B3处理中,根和茎的K浓度最大值均B3处理,且显著高于对照。综合考虑形态和养分指标得出结论,B2和B3处理对2年生蒙古栎幼林生长的促进效果最好,即在1m×1m的密度对2年生蒙古栎幼林施肥量最佳为43.2~72kg·hm^(-2)。

天女木兰MsGID1同源基因的克隆及表达分析

为了探究天女木兰种子休眠解除的分子机制,本研究以Illumina高通量测序获得的天女木兰转录组数据为参考,从赤霉素信号途径起始受体基因(GIBBERELLIN INSENSITIVE DWARF1, GID1)入手,克隆获得2个同源基因(MsGID1b和Ms GID1c)。在此基础上,对天女木兰2个GID1同源基因进行生物信息学分析:MsGID1b和MsGID1c全长分别为996 bp和1 032 bp,二者分别编码331和334个氨基酸;所编码的蛋白质相对分子量分别为37.021 kD和38.363 kD;2个GID1同源基因均是不稳的亲水性蛋白且无信号肽;Ms-%GID1b和MsGID1c属于α/β折叠水解酶超家族。通过实时荧光定量PCR探究MsGID1b和Ms GID1c在不同温度对种子吸胀过程表达模式的影响,发现4℃处理基因表达量最高,其中Ms GID1c的相对表达量显著高于MsGID1b,表明其在种子解除休眠中起关键作用。