2种虾脊兰属(Calanthe R.Br.)植物热胁迫相关基因表达模式分析

虾脊兰属(Calanthe R.Br.)植物物种多样性丰富,但在全球变暖的环境影响下,极端高温天气频繁出现,加剧了非生物胁迫对该属物种生存和繁殖的危害。本研究以兰科(Orchidaceae Juss.)6种虾脊兰属植物作为研究对象,通过高温半致死生理实验初步确定不同虾脊兰属植物的耐热性,并挑选耐热型银带虾脊兰(Calanthe argenteostriata C.Z.Tang&S.J.Cheng)和热敏感型三棱虾脊兰(C.tricarinata Lindl.)进行转录组测序,以筛选热胁迫相关基因,并分析其表达差异及功能。同时利用实时荧光定量PCR技术检测其基因在不同温度下的表达模式,分析相关基因与耐热性的关系。结果表明:(1)6种虾脊兰属植物的耐热性由弱至强排序:三棱虾脊兰<钩距虾脊兰<三褶虾脊兰<西南虾脊兰<中华虾脊兰<银带虾脊兰。(2)在耐热型银带虾脊兰和热敏感型三棱虾脊兰中鉴定到响应热胁迫的基因家族包括HSP、HSF、LEA、XTH、TIL。(3)三棱虾脊兰耐热相关基因表达的上限温度为30℃,超过该温度则对三棱虾脊兰造成伤害;银带虾脊兰9个耐热相关的差异基因在40℃下依然保持较高的表达量,可能因此获得了对高温胁迫较高的耐受性。本研究从分子水平上探究虾脊兰属植物对高温的响应,为筛选耐热性关键基因及培育耐热性较强的园林植物提供重要的线索,对现代园林育种具有重要的指导意义和应用价值。

鹤顶兰(Phaius tancarvilleae)杂交亲和力

对鹤顶兰属种间和属间进行6个组合的杂交试验,并统计其有胚率、着色率和无菌播种萌发率.结果表明:(1)不同杂交组合所得种子的有胚率、着色率和萌发率均差异显著,其中,有胚率最高的为银带虾脊兰×鹤顶兰,着色率最高的为中越鹤顶兰×保禄鹤顶兰,萌发率最高的为鹤顶兰×黄花鹤顶兰;(2)鹤顶兰×黄花鹤顶兰组合后代,在外部形态、着色率、萌发率方面均优于鹤顶兰同株自花授粉所得的种子,说明鹤顶兰与黄花鹤顶兰的杂交亲和力较强;(3)鹤顶兰与虾脊兰属植物进行属间杂交是可行的,但其杂交亲和力显著低于属内种间杂交亲和力.该试验为鹤顶兰属植物杂交育种中选择合适的亲本、缩短育种周期提供了依据.

三褶虾脊兰CtARF57和CtIAA12基因克隆及功能分析

以三褶虾脊兰(Calanthe triplicata)不同发育时期的花瓣距为试材,基于转录组测序数据,通过克隆获得生长素信号转导途径中CtARF57和CtIAA12基因全长序列,并进行生物信息学分析,探究园林花卉三褶虾脊兰生长素相关响应因子(ARF和Aux/IAA)的表达特性及功能,以期揭示三褶虾脊兰花瓣距的发育机理。结果表明:cDNA全长为3 054 bp和1 124 bp,分别编码911、177个氨基酸。2个基因氨基酸序列与铁皮石斛同源基因的相似性较高,均超过84%。保守结构域分析表明CtARF57蛋白具有B3结构域、Auxin_resp结构域和Aux/IAA结构域;CtIAA12具有Aux/IAA蛋白的DomainⅠ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ特异性结构域。实时荧光定量PCR结果显示,其转录水平受到生长素的诱导,不同时期基因表达水平差异明显,2个基因均在三褶虾脊兰花瓣距发育最后一个时期表达量最高,前2个时期表达量较低,与转录组FPKM值趋势一致。综上所述,初步推测2个响应因子基因参与生长素信号传导途径并调控园林花卉三褶虾脊兰花瓣距的形态建成和生长代谢过程。