利用叶绿体基因探讨稻属BBCC基因组物种的系统起源

基于9个叶绿体基因片段(atp A、atp B、mat K、pet A、psa A、psb A、psb B、psb C和rbc L),深入探讨了稻属(Oryza)3个BBCC基因组异源四倍体和5个与之相关的BB或CC基因组二倍体物种间的谱系关系。进一步的系统发育分析表明:3个具有相同BBCC基因组的四倍体物种并非同一次物种形成事件的产物,而是在不同的分布区经历了至少3次分别的物种起源。其中,四倍体Oryza punctata的母本可能来自同样分布在非洲并具有CC基因组的二倍体物种O.eichingeri;而四倍体O.malampuzhaensis和O.minuta的母本则可能来自亚洲已经灭绝的具有BB基因组的不同二倍体。研究结果不但为追溯稻属异源四倍体的复杂网状进化提供了重要的分子证据,而且拓展了我们对有花植物复杂物种形成的深入理解。

药用野生稻叶中淀粉合成酶基因家族的序列分化和特异表达

淀粉不仅是植物自身和后代生长繁殖的重要营养与能量储备,而且是人类膳食中碳水化合物的主要来源。植物中淀粉合成主要发生在两个阶段,一是在形成临时淀粉的光合作用阶段,另一个则是在成为贮藏淀粉的营养积累阶段。相对于最后的淀粉贮藏阶段,临时淀粉的形成阶段在植物整个碳水化合物代谢过程中扮演着更为重要的角色,然而却一直少有关注。为深入研究初始淀粉合成过程中相关酶在植物中的进化模式,选取了药用野生稻(Oryza officinalis)为研究对象,通过对其全叶转录组的重测序,定性、定量地调查了淀粉合成酶基因家族在稻属野生物种光合器官中的基因类型和表达变化。共有8个淀粉合成酶基因的完整编码序列在药用野生稻的叶中首次被识别。系统发育分析表明,这8个基因分别隶属SSI、SSII、SSIII、SSIV、SSV和GBSSII基因家族。序列比较和相对表达定量分析显示,药用野生稻与栽培稻的淀粉合成酶基因家族的进化模式具有高度的一致性,两个物种的同源基因在m RNA水平的序列相似度达到95%–98%。基于非同义置换和同义置换比率的统计检验表明,8个基因在两个物种间均经历了严格的纯化选择。另外,3个在栽培稻胚乳中特异表达的基因在药用野生稻的叶转录组中未筛查出来,而4个在栽培稻叶中优势表达的基因在药用野生稻叶中同样呈现相对较高水平的表达。

盗蜜对角蒿传粉者行为和生殖成功的影响

一些研究显示盗蜜对自交植物的结实和结籽没有显著影响。然而,对于既有传粉者为其传粉实现异交又能通过自交实现生殖保障的兼性自交植物来说,盗蜜对其生殖的影响还知之甚少。由于兼性自交植物可以自交,盗蜜对其总体结实可能不会有显著影响,但可能会通过影响传粉者行为而影响传粉者介导的结实。为了验证这一假说,本研究以兼性自交的一年生角蒿(Invarvillea sinensis var.sinensis)为研究材料,通过野外调查和控制实验,探讨了盗蜜对传粉者介导的结实(传粉者行为)和总体结实率的影响。结果表明:角蒿的盗蜜者和主要传粉者相同,均为密林熊蜂(Bombus patagiatus)。熊蜂盗蜜频率平均为20.24%(范围为0-51.43%)。盗蜜对角蒿总体结实率、每果结籽数和每果种子重量没有显著影响。然而,被盗蜜花的柱头闭合比率显著高于未被盗蜜花,说明盗蜜影响传粉者的访花行为和传粉者介导的结实率。另外,被盗蜜花的高度显著高于未被盗蜜花,说明盗蜜者倾向于从较大较高的花上盗蜜。这些结果为全面认识盗蜜对植物生殖的影响提供了新的信息。