无籽刺梨及其近缘种叶绿体基因组序列比较分析

【目的】探讨无籽刺梨及其近缘种之间的系统发育关系,为蔷薇属植物后期分子鉴定和群体遗传研究奠定基础。【方法】从NCBI数据库下载了6种植物的叶绿体基因组序列,包括无籽刺梨和其近缘种。利用生物信息学方法对这些基因组序列进行了研究,包括基因组结构、重复序列、高变区序列以及基于叶绿体全基因组序列的系统发育关系。【结果】6种植物的叶绿体基因组呈环状四分体结构,其长度为156561~156749 bp,平均GC含量均为37.2%,且6种植物基因组的反向重复(inverted repeat,IR)区未表现出明显的扩张和收缩。在对蔷薇属植物叶绿体基因组序列进行比较分析时,筛选出了7个高变区序列,包括trnK-trnQ、psbM-trnY、ycf3-rps4、rps4-trnL、psbE-petG、rpl16 intron和ycf1。这些序列可作为候选标记,用于进一步研究蔷薇属植物的系统发育。同时,利用叶绿体全基因组序列重建了蔷薇属植物的系统发育树。结果表明,无籽刺梨和刺梨是独立的2个种类,其中无籽刺梨与贵州缫丝花有较近的亲缘关系,而刺梨与单瓣缫丝花有较近的亲缘关系。【结论】无籽刺梨及其近缘种之间叶绿体基因组结构高度相似,单拷贝区核苷酸多样性高于重复区。

基于SRAP标记的不同干形云南松遗传基础研究

采用SRAP分子标记对6个居群不同干形云南松180份样品进行全基因组扫描,并对不同干形特有差异条带进行克隆及测序比对,预测调控干形变异的候选基因。结果显示:14对引物共扩增出584条带,多态带551条,多态带百分率为94.35%,平均每对引物扩增出41.7条带和39.4条多态带。6个居群云南松的有效等位基因数(Ne)为1.4516~1.4872,Nei's基因多样性指数(H)范围为0.2703~0.2904;2种干形云南松的有效等位基因数(Ne)介于1.3655~1.4541之间,Nei's基因多样性指数(H)变幅为0.2181~0.2687。居群间的遗传分化系数(Gst)和基因流(Nm)分别为0.1573和2.6787,干形间的遗传分化系数(Gst)和基因流(Nm)分别为0.0087和56.7002,表明居群间、不同干形云南松间的基因交流频繁,遗传分化较小。对26条不同干形云南松之间的特有差异条带序列分析表明,过氧化氢酶(kat A基因)、核酸内切酶、糖基水解酶和AN1锌指蛋白(SAP6)等可能参与了云南松干形发育的调控。

不同瓣型腾冲红花油茶的遗传多样性与遗传结构分析

采用荧光AFLP标记技术,对采集于腾冲的3个自然类型90份腾冲红花油茶样本进行遗传变异分析,结果显示:7对AFLP引物扩增出697条带,多态性条带百分率(PPB)为100%,有效等位基因数(Ne)为1.3614,基因多样性指数(H)为0.2576,Shannon’s信息指数(I)为0.4215,腾冲红花油茶具有较为丰富的遗传变异。在自然类型水平上,基因多样性指数(Hnfp)和Shannon’s信息指数(Infp)分别介于0.2418~0.2558和0.3959~0.4132之间,遗传多样性水平为单瓣类型>半重瓣类型>重瓣类型。3个自然类型之间的遗传分化系数(Gst)为0.0345,与AMOVA分析结果一致(Φst=0.056),表明自然类型内不同个体的遗传差异是腾冲红花油茶遗传多样性的主要来源,需要对现存个体加强保护。基于Nei’s遗传距离的UPGMA聚类分析,将3个自然类型分为2个大组,其中单瓣类型独自构成一组,半重瓣类型与重瓣类型构成另一组。而基于单株之间Nei’s遗传距离的UPGMA聚类结果,将90个个体主要聚分为3个大组,较清晰地将3个自然类型分开,并表明半重瓣是单瓣和重瓣类型的过渡类型,且3种自然类型具有各自特有的遗传物质基础。因此,腾冲红花油茶划分为3种自然类型具有一定的科学性和合理性。

滇杨与毛白杨插穗内源激素含量的比较研究

【目的】对滇杨和毛白杨插穗基部皮层内源激素测定,探讨插穗生根过程中内源激素对不定根形成的影响。【方法】以易生根的滇杨和难生根的毛白杨为试材进行扦插繁殖,采用高效液相色谱法(HPLC)检测2种杨树插穗基部(土面以下)皮层内源生长素(IAA)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3)和玉米素(ZT)含量的动态变化。【结果】滇杨插穗7 d时产生愈伤组织,21 d时不定根形成,毛白杨21 d出现愈伤组织,直至49 d都无不定根形成。滇杨插穗基部皮层内IAA和ZT含量均略高于毛白杨,但差异均不显著(P>0.05);毛白杨插穗基部皮层于整个观测期内有高浓度的ABA和GA3富集,且与滇杨插穗基部皮层的含量差异均达极显著水平(P<0.01)。【结论】IAA或ZT并不是影响毛白杨扦插难生根的主要因素,而高含量的ABA和GA3可能抑制了其插穗不定根的形成。

基于简化基因组测序的不同干形云南松遗传分析

【目的】研究直干形和扭干形云南松遗传差异,揭示其遗传变异特点。【方法】分别以胚乳和针叶为材料,采用简化基因组测序技术对直干形和扭干形云南松22份样本进行单核苷酸多态型(SNP)位点挖掘及遗传分析。【结果】样本间共获得772240个变异,其中SNP变异762699个,InDel变异9541个。在SNP变异中,颠换(38.28%)类型小于转换(61.72%)类型;而InDel变异中,缺失型变异与插入型变异数量大致相等。遗传差异分析结果显示:直干形云南松胚乳组(ES)、直干形云南松针叶组(NS)、扭干形云南松胚乳组(ET)和扭干形云南松针叶组(NT)中SNP位点的多态性信息含量(PIC)、基因多样性指数(N;)以及Shannon信息指数(Ⅰ)分别在0.1633~0.1837、0.2345~0.2625和0.3043~0.3448之间,云南松分析样本具有较低的遗传差异水平。直干形和扭干形云南松之间具有中度的遗传分化(F;=0.1071,F;=0.1437)和较高水平的基因流(N;=2.0839,N;=1.4893)。位于27条序列上的39个SNP位点能够很好地区分不同干形云南松。SNP注释结果表明:多向耐药性蛋白(PDR3)、乙烯响应转录因子(ERF017和RAP2)及MYB相关蛋白340(MYB340)等可能在云南松直干形和扭干形的发育中发挥着调控作用。【结论】云南松干形扭曲变异主要受遗传因素调控,但环境因素的协同作用增强了该特征的显著性。

滇杨正/倒扦插苗叶片和树皮组织的转录组比较分析

该研究以滇杨正、倒扦插苗为对象,于速生期(8月)收集插穗主枝萌发处下侧树皮组织和主枝的叶片组织进行转录组比较分析。结果显示:(1)正、倒扦插滇杨苗于2种组织中的转录调控变化存在差异;测序得到358 587条Unigenes,并于叶片组织和树皮组织中分别筛选得到6 512和12 020条DEGs。(2)KEGG在叶片组织中成功注释了552个DEGs,被分配至122个通路中;显著富集通路主要为植物病原菌互作、氨基糖和核苷酸糖代谢、戊糖和葡糖醛酸互换、半乳糖代谢、氨基酸生物合成、抗坏血酸和新陈代谢,其中39个DEGs编码了USPase,影响叶片正常的细胞壁代谢。(3)树皮组织中,分布于128个通路中的1 623个DEGs被KEGG成功注释,主要的富集通路为碳代谢、核糖体、氨基酸生物合成、苯丙素生物合成。(4)大量DEGs富集到与ROS代谢相关的作用酶中,包括ROS产生机制相关的卡尔文循环相关酶、ROS清除机制相关的氧化还原酶(POD)和半胱氨酸合成酶(如cysK和MET17)等。研究认为,上述关键酶类的基因变化,表明倒插扰乱了树皮组织的ROS浓度平衡,激发了倒插苗的生理保护机制。

不同花型滇山茶遗传多样性与遗传关系的AFLP分析

利用7对扩增片段长度多态性(AFLP)标记引物组合对16种花型325份样本的滇山茶(Camellia reticulata)开展遗传多样性与遗传关系分析。研究结果显示,7对引物组合共扩增得到713条带,多态性条带百分率(PPB)为100%,Nei's基因多样性指数(H)为0.2471,Shannon's信息指数(I)为0.3965。在3种自然类型(nfp)之间,多态性条带百分率(PPBnfp)为90.46%~99.86%,基因多样性指数(Hnfp)变幅为0.2356~0.2478,Shannon's信息指数(Infp)在0.3786~0.3971之间,遗传多样性水平为重瓣类型>单瓣类型>半重瓣类型。半重瓣类型(sdp)的5个品种类群间,PPBsdp变幅在83.45%~91.16%之间,Hsdp和Isdp的变化范围分别在0.2052~0.2487和0.3292~0.3880之间,5个品种类群的遗传多样性水平为凤凰屏群>杜鹃群>芙蓉群>金穗茶群>彩蝶群。重瓣类型(dp)的10个品种类群间,PPBdp介于76.16%~96.91%之间,Hdp在0.2213~0.2565之间,Idp的变化范围在0.3467~0.4026之间,10个品种类群的遗传多样性水平为星群>蝶翅群>牡丹群>松子鳞群>玫瑰群>雪花群>梅花群>无蕊群>莲花群>双冠群。不同自然类型或不同品种类群间的基因流值均大于1,自然类型内或品种类群内不同个体遗传差异是滇山茶遗传多样性的主要来源。非加权算术平均法(UPGMA)聚类结果能够将16个品种类群鉴别区分,表明基于表型性状的滇山茶品种类群划分具有合理性和科学性。在遗传距离为0.0088处,将16个品种类群划分为5个大组,揭示出半重瓣类型是单瓣类型和重瓣类型的中间过渡类型。本研究结果拟为滇山茶品种类群的划分提供分子水平证据。

生根相关基因在滇杨和毛白杨插穗中的表达分析

滇杨扦插易生根,而毛白杨扦插难生根。本研究以滇杨为对照,对毛白杨插穗基部树皮组织进行取样,采用qPCR技术检测其生根过程中PIN1、AUX2、AIL1和WOX13a的基因表达量变化。结果表明,滇杨于21 d观测到生根,毛白杨直至49 d观测期结束仍没有生根。滇杨PIN1和AUX2基因于14~28 d时高表达,而毛白杨中这两个基因于这一时期的表达量无明显变化,表明高表达的PIN1和AUX2有利于杨树不定根的形成。两种杨树的AIL1表达量于生根过程中的变化趋势一致,呈现先升高后降低,表明AIL1基因可能并不影响杨树的不定根形成。滇杨WOX13a表达量于7~14 d时较高,极显著高于毛白杨,第21天,2个树种的表达量相近,表明WOX13a可能作用于不定根早期形成阶段。