葡萄VvWRKY13介导乙烯生物合成调控果实发育

果实发育是决定葡萄产量和质量的关键时期,WRKY家族转录因子在调节植物生长发育和环境适应过程中发挥重要作用。乙烯是调控果实发育的重要植物激素,ACC合成酶是调节乙烯合成的关键酶。为研究葡萄WRKY家族转录因子VvWRKY13在果实发育过程中的作用及其与乙烯之间的作用关系,以葡萄品种左优红、VvWRKY13过表达葡萄愈伤组织以及转VvWRKY13番茄株系为材料,利用植物生理生化方法及分子生物学技术进行研究。结果表明,在葡萄果实发育早期VvWRKY13、ACC合成酶基因VvACS2和VvACS7表达量均显著上调;VvWRKY13过表达葡萄愈伤组织中VvACS7表达量显著高于对照,VvACS2与对照差异不显著;酵母单杂交试验证明,VvWRKY13可与VvACS7启动子直接结合,与VvACS2无直接作用。同时,异源过表达VvWRKY13番茄中乙烯含量与合成酶基因ACS家族一些成员,如SlACS1b、SlACS4和SlACS6,表达量显著高于野生型,番茄开花—果实转色的时间比野生型缩短3~6 d。以上结果表明,VvWRKY13能够通过促进ACC合成酶基因表达调控乙烯合成,进而促进果实发育。

浦城丹桂冠型因子与叶片性状的相关性分析

运用单因素方差分析、Pearson相关性分析、冗余分析和多元线性回归法对浦城丹桂(Osmanthus fragrans,‘Pucheng Dan’)叶片功能性状指标与冠型因子的相关性进行研究。结果表明:着枝角和分枝率是与叶片功能性状相关性较强的两种冠型因子。着枝角与叶长、叶宽、叶厚、叶面积、叶周长、叶干重和叶鲜重都表现出正相关;分枝率和下级枝数量都与叶长、叶宽、叶面积、叶干重和叶鲜重表现出负相关。树冠圆满度与枝条长度的提高有助于叶片生长,胸径与比叶面积呈负相关,其他冠型因子与叶片功能性状相关性较小。结果表明:浦城丹桂叶片性状受枝条分布情况的影响,一级枝着枝角、下级枝数量与分枝率是与叶片相关性较强的冠型因子,研究结果可为优化浦城丹桂冠型结构提供依据和参考。

小肽GLV2参与调控拟南芥叶片形态建成

在植物中,小肽激素在调控植株生长发育及环境适应等过程中发挥着不可替代的作用,其中,GLVs家族被证明参与根尖分生组织发育与维持、根向地性、侧根发生及植物抗病等过程,而该家族成员是否参与调控地上部分的生长发育尚不清楚。本研究从分析GLVs小肽基因家族的组织表达出发,发现部分GLVs在叶中有表达,其中,GLV2表达丰度最高。利用CRISPR-Cas9基因编辑技术,本研究获得了glv2突变体并对其表型进行了分析。结果显示,相较于野生型,glv2突变体莲座叶展现出叶片尖端及两侧边缘下卷、叶片狭长的表型。组织切片和扫描电镜观察表明,glv2叶片卷曲主要由海绵组织细胞发育异常造成。现有研究认为,小肽GLVs家族主要作为受体激酶RGIs家族的配体发挥功能。本研究通过表达模式分析发现,大部分RGIs家族成员在叶中有表达,并且RGIs家族五重缺失突变体展现glv2类似的叶片形态表型。进一步的qRT-PCR分析显示,glv2叶片中生长素相关基因出现上调表达,暗示着glv2中生长素信号被一定程度地激活,进而造成叶片形态变化。综上,本研究证明GLV2可能被RGIs感知后,通过调控生长素信号影响植物叶肉细胞发育,进而调控叶片形态建成。

玉米ZmRBOHD1和ZmCDPK32的蛋白相互作用研究

为探索玉米呼吸爆发氧化酶(RBOH)与钙依赖型蛋白激酶(CDPK)协同调控花粉管极性生长的机制,通过蛋白保守结构域分析获得14个ZmRBOH家族基因,且利用转录组数据分析了ZmRBOH的时空表达模式.结果显示,ZmRBOHD1和ZmRBOHD2在玉米成熟花粉中特异表达.选择花粉特异表达的ZmRBOHD1和功能已知的花粉管极性生长调节因子ZmCDPK32开展蛋白相互作用研究,结论有如下2点:1)通过瞬时表达ZmRBOHD1-GFP融合蛋白证明ZmRBOHD1定位于细胞膜;2)利用酵母双杂交和双分子荧光互补技术证实ZmRBOHD1可以和ZmCDPK32相互作用,并且生物信息学分析发现ZmRBOHD1具有潜在的CDPK磷酸化靶点.结果表明,ZmCDPK32可能通过与ZmRBOHD1的相互作用协同调控玉米花粉管发育,这为深入探究花粉管极性生长的分子机制奠定了基础.

ERECTA基因家族调控植物形态发育机制研究进展

ERECTA(ER)是一种富含亮氨酸重复片段(LRR)的类受体激酶(RLKs)基因,RLKs可以参与多种信号通路并在植物发育早期细胞间信号传导中具有关键作用。植物中有少数核心信号通路参与调节植物生长发育中的不同方面,ER家族(ERfs)信号通路是这些核心信号之一,在植物的形态发生、花序形成和发育、生物胁迫和非生物胁迫的应答过程中都具有重要作用。尽管ERfs对于植物生长的正常发育是不可或缺的,但由于其功能众多,调控机制十分复杂,各个信号通路发生的组织部位与时间都不相同,使得研究ER信号网络变得困难。ER处于各个信号通路较为上游的位置,因此明确ER调控机制对研究植物生长发育和形态建成至关重要。本研究综述了ER蛋白的结构特点和在植物地上部分器官形态发育方面的功能,主要包括在气孔发育、花序结构发育、茎的伸长以及调节茎尖大小等方面的作用,阐述了不同调控过程中的上游配体以及下游通路,为深入研究ER功能和作用机制提供参考。

尾叶桉叶绿体ROS代谢相关基因表达与不定芽分化的关系

为研究不同类型愈伤组织的叶绿体活性氧(ROS)代谢相关基因表达,探讨尾叶桉再生型愈伤组织转绿和不定芽分化之间的关系,将9 d苗龄的尾叶桉(Eucalyptus urophylla S. T. Blake)幼苗下胚轴接种在添加N-苯基-N-噻唑基脲、6-苄氨基腺嘌呤、吲哚-3-乙酸的标准平板计数琼脂培养基(SPCA)中,外植体先膨大形成白色愈伤组织,8周后分化形成不同类型的愈伤组织(绿色带芽点愈伤组织、绿色愈伤组织、红色愈伤组织、白色愈伤组织)。4种愈伤组织中叶绿素质量分数分别为0.24、0.18、0.07、0.03 mg/g。实时荧光定量多聚核苷酸链式反应(qPCR)检测叶绿体rbcL基因和6个ROS代谢相关基因(TDP1、SOD2、DAR1、TRM4、TRF2、WTR1)的表达。qPCR检测到8周前的白色愈伤组织中4个叶绿体基因rbcL、TDP1、SOD2和DAR1的转录。其中,rbcL、TDP1、SOD2的转录水平随愈伤组织块的膨大不断升高,DAR1基因转录水平则较低。8周后,叶绿体rbcL基因和6个活性氧代谢相关基因均在绿色带芽点愈伤组织、绿色愈伤组织、红色愈伤组织中转录。设定红色愈伤组织中对应基因的表达量为1,绿色愈伤组织中,上述7个叶绿体基因(rbcL、TDP1、SOD2、DAR1、TRM4、TRF2、WTR1)相对表达量分别为8.84、3.36、2.89、2.65、2.53、1.28和7.49,绿色带芽点愈伤组织中7个基因的相对表达量分别为19.57、3.72、4.59、3.53、4.73、3.08和4.12。结果表明,愈伤组织转绿和不定芽分化过程中,叶绿体发育开始启动、叶绿素大量合成、rbcL转录显著增强,叶绿体中与活性氧代谢相关基因的表达水平升高。

海拔与定植密度对宜昌市东当归生长和产量的影响

研究海拔与定植密度对湖北省宜昌市东当归[Angelica acutiloba(Sieb.et Zucc.)Kitagawa]生长和产量的影响。设置2个海拔水平(600 m、1100 m)和3个定植密度水平(30 cm×40 cm、35 cm×40 cm、40 cm×40 cm)处理,测定东当归不同时期地上部分主要农艺性状指标和采收期主要产量指标。结果表明,600 m海拔、35 cm×40 cm定植密度处理下,东当归生长旺盛期株高最高(14.80 cm),茎秆数较多(5.20个);1100 m海拔、35 cm×40 cm和40 cm×40 cm定植密度处理下,根膨大期株高较高,分别为42.75、42.65 cm;1100 m海拔下的3个处理和600 m海拔、40 cm×40 cm定植密度处理下单株鲜根重较大,为218.33~265.26 g;1100 m海拔、30 cm×40 cm和35 cm×40 cm定植密度处理下,折合鲜根产量较大,分别为15157.83、16725.66 kg/hm2;单株鲜根重和折合鲜根产量均与生长旺盛期茎秆数之间呈显著负相关关系,相关系数分别为-0.868和-0.820。综上所述,600 m海拔种植有利于东当归生长旺盛期生长;1100 m海拔种植有利于增加地上部分养分积累、提高单株重量和总产量;35 cm×40 cm和40 cm×40 cm密度定植有利于东当归地上部分生长,30 cm×40 cm密度定植有利于提高总产量;宜昌市适宜在1100 m海拔、30 cm×40 cm定植密度条件下种植东当归,单株重量和总产量均较高。

经纬度和海拔对当归成药期植株长势和早期抽薹的影响

通过对甘肃当归(Angelica sinensis(Oliv.)Diels.)主产区4个县31个生态区种植的二年生岷当归长势及早期抽薹率的田间调查,旨在探寻海拔、经度和纬度对岷当归成药期生长及早期抽薹的影响,为确定当归的适宜生态区提供理论依据。结果表明:地理位置对当归早期抽薹和长势均具有显著影响,变异程度从高到低依次为抽薹率>株高>叶片数。株高、叶片数和抽薹率与海拔高度和经度均呈极显著负相关,而与纬度均呈显著极显著正相关。多元回归分析表明,株高、叶片数和抽薹率均与海拔间存在显著直线回归关系,说明海拔是影响当归植株长势和早期抽薹的主要生态因子,高海拔区种植的当归植株明显矮化,抽薹率显著降低。

德国鸢尾‘常春黄’花芽分化的形态观察及两种代谢产物的动态变化

鸢尾是世界著名观赏花卉,为研究其花芽分化期的形态和生理指标变化情况,我们以德国鸢尾两季花品种‘常春黄’(Irisgermanica cv.Lovely Again)为材料,运用扫描电镜(SEM)观察了德国鸢尾‘常春黄’的花芽分化过程。结果表明:整个形态分化过程可分为6个阶段:花序原基分化期、外轮花被分化期、雄蕊分化期、内轮花被分化期、雌蕊分化期、髯毛形成期。结合上述形态分化过程,分别取其二次花花芽分化时期的顶芽、根茎和叶片部位,以蒽酮比色法测定可溶性糖,以考马斯亮蓝G-250法测定蛋白质含量。结果表明:可溶性糖在花序原基分化的初始阶段含量最高,且在3个部位的含量大小关系始终是:根茎(叶片(顶芽;蛋白质含量呈先上升后下降的趋势,蛋白质含量的峰值出现于花序伸展初期。

不同产地光皮木瓜果实和种子表型性状多样性

为研究中国光皮木瓜种质资源的多样性水平,采用形态标记技术,再基于相关性分析、聚类分析等方法对我国12个主要产地光皮木瓜的果长、果径、果实鲜质量及种子的长、宽、百粒质量以及鲜质量进行统计分析。结果表明:除果实鲜质量、风干种子百粒质量外,各性状在不同产地间均差异显著(p<0.05)。果实和种子性状间相关性表明,随着果长的增加,果径、果形指数增大,果实形状越趋近于圆形,而种径越大,种子形状越趋近于圆形。种实各性状与产地地理气候因子相关分析表明,在年平均气温和年平均降水量相对较低的高纬度产地光皮木瓜果实相对较大,而在高纬度地带的东部产地光皮木瓜种子鲜质量较大,且种子越趋近于圆形。聚类分析可将12个光皮木瓜产地分为3个类群,而类群间种实性状在一定程度上呈现出沿"秦岭—淮河"线逐渐变异的趋势。

高等植物成花分子机理研究现状及展望

以拟南芥、金鱼草为例 ,介绍了近几年植物成花 (包括成花诱导、花序分生组织的组成、花发端、花器官发生及发育 )研究的一些进展。着重介绍了成花过程中基因的表达。

油茶果实发育特性及水分、油脂含量动态分析

以油茶长林4号、40号和166号为材料,研究各品种果形、果重、水分及油脂含量的变化规律。结果表明:①5～8月份为果实体积迅速膨大期,8月份后基本停止增大,果皮厚度从6月份开始停止增厚,并逐渐变薄;果实形状与品种有较大的关联性,但均从圆橄榄形逐渐生长成其他各种果形。果实横向膨大方向不均一,不同时期纵向生长与横向生长速度也存在差别;②果实重量从6月份开始迅速增长,到8月份基本保持稳定,种子生长速度比种皮生长速度更快,鲜果出籽率与果实重量变化规律一致;③果皮含水率在6～7月份有微小的下降,而后一直保持到成熟。种子含水率由5月份96%下降到10月份果实成熟时的45%,其中8～10月份下降速度迅猛;④干籽出仁率从7月份15%开始一直稳定上升到10月份的67%;油茶7～10月份果油率分别为0.01%、0.16%、2.77%和7.54%,其中8～10月份为种子油脂迅速增长期。

黄瓜属不同倍性异源多倍体的形态及生理特性分析

以黄瓜属3种不同倍性异源多倍体为试验材料,比较分析它们的形态和生理特性与基因组剂量的关系,为进一步研究黄瓜属基因组剂量效应、探讨植物多倍体进化机理奠定基础。结果表明:(1)黄瓜属异源四倍体与种间杂种F1相比,其叶片厚度、主蔓直径等性状随基因组剂量的增加而增大,而果实大小、主蔓节间长以及果瘤果刺的大小随基因组剂量的增加而减小。(2)在异源三倍体中,叶片厚度和主蔓直径等表型性状也表现出一定的基因组剂量效应。(3)基因组剂量的变化会引起黄瓜属异源多倍体中叶绿素含量、POD活性以及IAAi、PA和ZR等内源激素的变化。

胡杨不定根原基发生的分生细胞结构特征及内源激素变化分析

以胡杨实生苗去根插穗为试材,采用显微技术、气质(GC/MS)联用技术和同工酶分析技术观察和研究了外源3-吲哚丁酸(IBA)对其不定根原基(干细胞)形成的影响。结果表明:(1)胡杨插穗培养在无IBA的培养基上,36h时有大核细胞发生,60 h时大核细胞聚集成团形成根原基,72 h时生成不定根;而添加了IBA的培养基上插穗培养60 h时大核细胞分散,出现许多薄壁细胞,72 h时薄壁细胞变大,没有根原基的形成和根的发生,表现出细胞组织愈伤化,不再分化出干细胞。添加外源IBA抑制了胡杨插穗不定根形成。(2)组织化学观察显示,在无IBA的培养基上的插穗,60 h时具双环状核仁的干细胞细胞质浓,富含蛋白质;而此时添加了IBA的插穗,具双环状核仁的细胞细胞质很少,蛋白质含量也少。(3)整个胡杨不定根形成的过程中,内源激素IAA和ABA可能作为诱导根原基发生的重要信号分子;内源激素IAA和GA3处于一个较稳定状态,有利于不定根的形成。(4)过氧化物酶(POD)2b酶带的持续表达有利于根原基的诱导;淀粉酶在60 h时表达增强,是根原基发育的标志;根原基诱导时不需要酯酶,而根原基发育时需要酯酶。

广宁红花油茶花器官发生

利用扫描电镜观察了山茶科Theaceae山茶属Camellia红山茶组广宁红花油茶Camellia semiserrata Chi.的花器官发生过程.广宁红花油茶花被片呈螺旋形发生,心皮原基发生于环状分生组织,4～5枚心皮原基同时发生,在后来的发育过程中,心皮原基发育成合心皮雌蕊,心皮原基纵向伸长发育成合生花柱,柱头布满乳凸状细胞,柱头浅裂,一般3～5裂;雄蕊原基分为内轮雄蕊原基和外轮雄蕊原基,内轮雄蕊原基一般15～21枚同时发生于环状分生组织,外轮雄蕊原基也发生于环状分生组织,外轮雄蕊原基分为3～5层,其基部1/3～1/2合生,外轮雄蕊原基中同层的同时发生,不同层的雄蕊原基发生次序不同;广宁红花油茶的花器官发生与山茶科厚皮香亚科Ternstroemi-oideae杨桐属Adinandra Jack的阔叶杨桐Adinandra latifolia L.K.Ling和猪血木Euryodendron excelsun H.T.Chang明显不同.该研究为山茶属甚至于山茶科的系统发育与演化提供了花器官方面的依据.

季节、采胶和外源茉莉酸对成龄橡胶树乳管分化的影响

橡胶树树干树皮中的乳管列数目与橡胶产量密切相关。为了建立成龄橡胶树乳管分化的调控技术，笔者采用实验形态学的手段，研究季节、采胶和外源茉莉酸对成龄橡胶树乳管分化的影响。结果表明，在海南岛自然条件下，乳管分化开始于6-7月份，在11月～翌年的5月没有乳管分化：割胶包括正式割胶前的预割能显著提高橡胶树形成层分化乳管的能力，其影响的范围相当大；外施茉莉酸对未开割树和割胶树的乳管分化都有促进作用。这些知识对于发展高效合理的采胶技术可能具有指导意义。

拟南芥乙烯突变体在干旱胁迫下的形态学差异

为了揭示乙烯在植物与环境相互作用过程中的生物学功能,以拟南芥(Arabidopsis thaliana)的ein2-5、ein3-1、EIN3ox、EIL1ox4种乙烯突变体与Col-0野生型为材料,对比研究它们在干旱胁迫条件下的生长和形态学变化。研究发现,干旱胁迫导致莲座叶直径、叶片面积、花序、水势等指标发生显著变化,同时不同突变体的形态适应特点呈现显著差异。这些结果表明,乙烯积极参与了植物形态塑造过程,与植物的抗旱性具有紧密相关性。

花粉形态数量化分析在中国梨属植物起源、演化和分类中的应用

根据植物花粉性状的稳定性和遗传保守性,在对中国梨属植物13个种的花粉形态观察研究的基础上,采用数量化的分析方法,对花粉形态7个性状进行了聚类分析。结果表明:不同种间的相似距离系数存在一定差异,种间相似距离系数在0.2215～5.0675之间变化,最大值与最小值相差23倍。褐梨与河北梨、麻梨与川梨、白梨与沙梨这3对种间的相似距离均小于与其它种间的相似距离。根据聚类结果,把相似距离系数等于0.3作为划分类群的标准,供试的13个种可划分为4个种群。在相似距离系数≤0.3的种群中有豆梨、杜梨、麻梨、川梨、褐梨和河北梨;相似距离系数>0.3≤0.6的有秋子梨、新疆梨和西洋梨;相似距离系数>0.6≤0.9的有木梨、沙梨和白梨;相似距离系数>0.9的只有杏叶梨。从花粉形态遗传相似距离聚类分析中还发现,豆梨与河北梨、褐梨、川梨、杜梨、麻梨、秋子梨、西洋梨、木梨、新疆梨、沙梨、杏叶梨、白梨的遗传距离依次为0.2832、0.4587、0.5842、0.6694、0.7645、1.1027、1.1648、1.3238、1.3280、2.2536、2.5400、2.8350。若把豆梨看作是最原始的种,那么,从豆梨到白梨它们的遗传相似距离越来越大,显示出它们的亲缘关系越来越远,白梨是最进化的种类。

四种变温层积对老山芹种子胚发育及生理特性的影响

针对老山芹种子休眠特性及其生产上存在的种子发芽率低、出苗不整齐及育苗周期长等问题,设计四种变温层积处理,定期取样,观察种胚发育情况,测定种子形态及生理生化指标,分析两类指标动态变化规律及与种子后熟关系。结果表明,经变温层积处理后老山芹种胚逐渐生长发育,由心形胚后期经鱼雷形胚后进入子叶期胚时期,完成形态后熟。变温层积过程中4℃低温阶段持续时间对种胚发育进程影响最大,时间越长越利于种胚发育。四种变温层积处理相比较,处理三模式(20℃,10 d→4℃,90 d→20℃,5 d)更利于老山芹种胚形态后熟完成,胚长和胚率增长最快,最早进入子叶期胚,是有效的种子处理方法。老山芹种胚发育过程伴随营养物质变化,不同变温层积处理营养物质变化具体过程不同,但总体趋势基本一致,其中可溶性糖含量表现为先降后升再降趋势,可溶性蛋白质、淀粉和粗脂肪含量总体呈下降趋势。研究为揭示老山芹种子休眠机理、打破种子休眠、发展老山芹产业、调整林区经济结构提供理论依据和技术支撑。

植物根系的分形及计算机模拟

基于计算机图像技术和分形理论 ,建立了植物根系分形度量的计算机模型 ,实现了对植物根系生长过程发育形态的计算机模拟。应用上述模型计算植物根系的分形维数与实际度量的维数基本一致 ,构造模拟的根系形态与实物不仅具有相近的分形维数 。