滇水金凤4CL基因的克隆及表达分析

【目的】4-香豆酰-CoA连接酶(4CL)作为苯丙烷类代谢途径的关键酶之一,对花青素合成起着重要作用。探究滇水金凤4CL基因(命名为Iu4CL)对滇水金凤花色调控的分子机理,为其花色调控及花色育种提供参考依据。【方法】以滇水金凤为材料,采用RT-PCR技术分离克隆Iu4CL1、Iu4CL2、Iu4CL3和Iu4CL4基因,并对其生物信息学进行分析;通过qRT-PCR技术对4CL基因在4种不同花色(白色、粉色、红色和深红色)及其4个不同花发育时期(花苞期S1、始花期S2、盛花期S3和谢花期S4)中的表达情况进行分析。【结果】Iu4CL1、Iu4CL2、Iu4CL3和Iu4CL4的cDNA全长分别为1620、1653、1698、1638 bp,分别编码539、550、565、545个氨基酸;其中Iu4CL1和Iu4CL2分别含有2个和4个内含子,Iu4CL3和Iu4CL4没有内含子。生物信息学分析表明,Iu4CL1、Iu4CL2和Iu4CL4为稳定蛋白,Iu4CL3为不稳定蛋白;4个基因均为无信号肽疏水性蛋白;Iu4CL2有3个跨膜结构,其余3个基因均不存在跨膜结构;Iu4CL基因4个拷贝均属于AMP结合酶超级家族和腺苷酸形成域I类超级家族。同源性分析表明,Iu4CL基因的4个拷贝均与喜马拉雅凤仙花的同源性最高;且Iu4CL1和Iu4CL2处于同一个大的分支中,而Iu4CL3和Iu4CL4处于另一个大的分支中,推测可能为旁系同源。qRT-PCR分析表明,Iu4CL基因的4个拷贝在4种不同花色和4个不同花发育时期的滇水金凤花器官中均有表达,其中Iu4CL1和Iu4CL3基因在白色花器官S3(盛花期)阶段表达量最高;Iu4CL2基因在红色花器官S3(盛花期)阶段表达量达到顶峰;Iu4CL4基因在深红色花器官S3(盛花期)阶段表达量最高。【结论】Iu4CL基因可能在滇水金凤花青素生物合成中发挥重要作用。

新几内亚凤仙CCoAOMT和SAMS基因的克隆及表达分析

通过对新几内亚凤仙(Impatiens hawkeri)指甲花醚合成相关基因CCoAOMT和SAMS的克隆及表达分析,以期为解析其合成途径提供一定的理论依据。基于新几内亚凤仙指甲花醚含量测定和转录组测序数据分析,克隆到1个CCoAOMT和2个SAMS基因,将其命名为IhCCoAOMT、IhSAMS1和IhSAMS2。3种处理(光培养、暗培养和前体物DHNA (1,4-dihydroxy-2-naphthoate)诱导)均能促进指甲花醚积累,且暗培养处理最佳。IhCCoAOMT的cDNA全长为729 bp,编码242 aa,其蛋白具有AdoMet_MTases超家族结构域;IhSAMS1和IhSAMS2的cDNA全长分别为1179 bp和1173 bp,分别编码393 aa和391 aa,其蛋白均具有S-AdoMet_synt超家族结构域。系统进化分析表明,IhCCoAOMT与喜马拉雅凤仙亲缘关系最近;IhSAMS1与IhSAMS2可能为旁系同源。qRT-PCR分析表明,3个基因在新几内亚凤仙的3个处理及4个时期中均有表达,其中IhCCoAOMT在暗培养及前体物DHNA诱导中表达量整体上调,且暗培养第60天时表达量最高;IhSAMS1和IhSAMS2在暗培养及DHNA诱导中表达量整体下调,但IhSAMS1在DHNA诱导中表达量较高,IhSAMS2在暗培养中表达量较高。综上所述,推测IhCCoAOMT在指甲花醚处理后期起主要作用,IhSAMS1和IhSAMS2在其早期起主要作用,且IhSAMS2作用更为显著。

尤加利茎尖组培快繁体系的建立

尤加利是当前国内外鲜切花市场上重要的切叶材料,筛选其茎尖生长及生根的最佳培养基,建立其组培快繁体系,可为尤加利组培苗工厂化生产提供参考。以尤加利无菌茎尖为试验材料,分析不同基础培养基、6-BA、NAA组合及其浓度处理下尤加利组培生长和生根情况,并对组培苗进行移栽试验。结果表明:基本培养基是影响尤加利组培苗褐化和增殖的主要因子,NAA是影响尤加利组培苗生根的主要因子;1/4 WPM+6-BA1.3 mg/L+NAA0.1 mg/L组合处理下尤加利茎尖组培褐化率(2.63%)较低,增殖率(115.79%)和生根率(97.37%)均达到最大,移栽后幼苗健壮,叶色浓绿,移栽成活率可达73.71%。可见,1/4 WPM+6-BA1.3 mg/L+NAA0.1 mg/L+蔗糖15 g/L+琼脂6.0 g/L作为最佳培养基,可建立高效的尤加利茎尖组培快繁体系。

洋金凤

洋金凤[Caesalpinia pulcherrima(L.)Sw.]为豆科(Fabaceae)小凤花属植物。灌木状或小乔木。二回羽状复叶,长12~26 cm;羽片4~8对,长6~12 cm;小叶7~11对,长圆形或倒卵形,长1~2 cm,先端凹缺,有时具短尖头,基部偏斜;具短柄。总状花序伞房状,顶生或腋生,疏松,长达25 cm;花梗长短不一,长4.5~7 cm;花托凹陷成陀螺形;萼片5枚,最下1片长约1.4 cm,其余的长约1 cm;花瓣橙红或黄色,圆形,长1~2.5 cm,边缘皱波状,瓣柄与瓣片近等长;花丝红色,远伸出花瓣外,长5~6 cm,基部粗,被毛;子房无毛,花柱长,橙黄色。荚果窄而薄,倒披针状长圆形,长6~10 cm,宽1.5~2 cm,无翅,先端有长喙,不开裂,成熟时黑褐色。种子有6~9粒。花果期几乎全年。我国广东、广西、台湾地区和云南均有栽培。原产地可能是西印度群岛。花大色艳,有较高观赏价值,为热带地区常见园林观赏植物。

凤仙花科种质资源研究现状

凤仙花属的地理位置狭窄且特殊,生态条件苛刻,容易受外界条件的影响。目前,我国凤仙花科的研究还很薄弱,种质保护研究更是接近一片空白。通过对凤仙花科开发现状及植物的种类多样性的研究,发现凤仙花科植物资源丰富,且种类庞杂,花苞有旗瓣、翼瓣、唇瓣之分,可作盆花栽培、切花欣赏,也可用于花境花坛群植布置,或用在风景园林观赏植物里面,还可用在医学、工业生产等方面。有些种类的野生品种已具备较高的观赏价值,需要进行引进培育,并加以推广利用。结果表明,对凤仙花科种质资源开展研究和保护,具有重要的科学价值和应用价值。

川西南凤仙花属植物资源调查与评价

本研究通过对川西南5个地区(峨眉山市、洪雅县、宝兴县、盐源县和盐边县)凤仙花属植物进行实地调查,在对其地理分布、形态特征进行分析的基础上,采用层次分析法(AHP)对其进行评价与分析。结果表明,该区域共收集凤仙花属植物22种,分布在海拔700~2 600 m地区,其中大多数分布于海拔1 400~2 600 m地区,占本次调查总数的68.0%;且多生长在山间路旁、草丛、林下湿地等湿度相对较大的地方;株高20~140 cm;花色有白色、紫色、黄色、粉色等,以黄色为主,占本次调查总数的54.0%;叶长1.85~14.95 cm,叶宽1.32~4.64 cm,叶面积2.55~33.79 cm~2;种子直径1.87~5.00 mm,千粒重0.840~8.578 g;综合分析,可将22种凤仙花分为3个等级:Ⅰ级(>3.5分)有9种,可优先大面积开发应用,Ⅱ级(3.0~3.5分)有3种,可适度推广应用,Ⅲ级(<3.0分)有10种,可小范围或暂不开发应用。综上所述,川西南地区凤仙花属植物资源丰富多样,具有花形奇特、花色丰富艳丽、观赏价值高等特点。

滇水金凤花距发育相关基因TCP4的克隆及表达分析

为探究滇水金凤(Impatiens uliginosa)TCP4基因(IuTCP4)对花距发育的调控作用,通过反转录聚合酶链反应技术克隆其cDNA全长,对其序列进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量聚合酶链反应(real-time fluorescent quantitative polymerase chain reaction, qRT-PCR)技术探讨IuTCP4基因在花距的不同发育阶段及不同组织部位的时空表达模式。结果表明:滇水金凤IuTCP4基因2个拷贝(IuTCP4.1和IuTCP4.2)的cDNA全长分别为1 194、1 173 bp,各编码397个和390个氨基酸,且均不包含内含子;IuTCP4.1和IuTCP4.2所编码的蛋白均为不稳定的亲水性蛋白,且均不存在信号肽和跨膜结构域,两者与茶(Camellia sinensis)、苦瓜(Momordica charantia)等15个物种TCP4蛋白的同源性达到66.11%。在系统发育树中这2个拷贝聚为一支,推测它们为旁系同源基因。qRT-PCR结果显示:IuTCP4.1在初期、开花期的花距和檐部存在差异性表达,且在初期的檐部表达量最高;IuTCP4.2在3个发育时期的花距和檐部均存在差异性表达,且在初期的花距中表达量最高。综上所述,IuTCP4基因在花距发育过程中具有一定的调控作用,且主要在花距发育初期发挥作用。上述结果为凤仙花花距发育机制、花形改良和新品种培育提供了一定的理论依据。

绿萼凤仙花和滇水金凤MYB61基因克隆及表达分析

低等植物向高等植物进化过程中,植物的木质化是适应陆地环境的关键,而木质素在细胞壁上沉积是木质化的一个重要表现,MYB61在木质素合成途径中发挥着重要作用。为探讨其在绿萼凤仙花和滇水金凤木质素合成过程中的分子机理,本研究通过RT-PCR技术成功克隆绿萼凤仙花和滇水金凤的MYB61基因,并将其分别命名为IcMYB61和IuMYB61;其cDNA全长分别为1035 bp和1002 bp,分别编码344 aa和333 aa;IcMYB61和IuMYB61均含有一段内含子,分别为84 bp和66 bp。理化性质分析推测IcMYB61和IuMYB61均为不稳定亲水蛋白。蛋白结构域分析显示,IcMYB61和IuMYB61均含有2个典型的SANT保守域;与其他物种MYB61基因的氨基酸序列比对发现,在N端均具有高度保守的R2和R3区域,推测其为R2R3-MYB类基因。系统进化分析表明,IcMYB61和IuMYB61基因与喜马拉雅凤仙花聚为一支,证实同一属的亲缘关系更近。荧光定量分析表明:IcMYB61和IuMYB61在2个时期的3个不同部位均有表达,且均在根部的表达量最低;在绿萼凤仙花中,IcMYB61基因在幼苗期的叶中表达量最高,成熟期时,在茎中表达量最高;在滇水金凤中,IuMYB61基因在2个时期的茎中的表达量均最高。通过测定2个物种茎和叶的木质素总量发现,其均在茎中的木质素含量最高,与MYB61的表达趋势一致;推测MYB61主要在绿萼凤仙花和滇水金凤的茎调控木质素的生物合成。该研究结果为探究MYB61基因对凤仙花木质素合成调控机制及新品种培育提供一定的基础数据和科学依据。

黄金凤内生细菌的分离及其促生活性

【目的】探索黄金凤可培养内生细菌资源并筛选具有促生活性的菌株。【方法】以野生黄金凤为研究材料,采用3种分离处理和5种不同培养基对其内生细菌进行分离,并通过16SrRNA基因序列对分离得到的内生细菌进行鉴定;测定其ACC脱氨酶活性、产IAA能力、溶磷及产铁载体能力。【结果】从黄金凤中分离去重后获得39株内生细菌,分属于5个目、7个科和8个属,其中以100倍稀释悬浮法(X法)分离效果最佳,共获得6个菌属;最好的分离培养基为M-7培养基(5号培养基),共分离获得5个菌属。促生能力测定结果表明:39株内生细菌均具有产ACC脱氨酶能力,其中菌株SWFU195产ACC脱氨酶能力最强,为11.0390U/mg;27株内生细菌具产IAA的能力;24株具有溶磷能力;28株内生细菌具产铁载体能力;39株黄金凤内生细菌中有14株内生细菌同时具有溶磷、产ACC脱氨酶、产IAA和产铁载体能力。【结论】野生黄金凤植株中蕴藏着丰富的内生细菌资源及促生活性菌株,为野生黄金凤资源的保护利用及其促生活性菌株的开发应用提供了一定的基础数据和理论依据。

我国特有植物菱叶凤仙花的繁育系统及其与同属植物的比较

菱叶凤仙花(Impatiens rhombifolia)是我国特有植物,研究其田间种群的繁育系统并同其他同属植物进行比较,有助于阐明该种传粉过程、花部进化以及物种狭域分布的特有原因。通过对菱叶凤仙花田间种群的开花物候、花部特征、传粉者、花粉胚珠比、杂交指数、交配系统特性进行研究,发现菱叶凤仙花雄蕊先熟,传粉者为三条熊蜂(Bombus trifasciatus),盗蜜者为短头熊蜂(B.breviceps),其余访花者为中华蜜蜂(Apis cerana)、小豆长喙天蛾(Macroglossum stellatarum),花粉胚珠比约为11443,杂交指数为4。人工授粉实验中,不去雄套袋和去雄套袋的坐果率分别为5%和0,自然授粉、人工异交和人工自交的坐果率分别为86%、89%和76%。通过分析同属植物的繁育系统共性,发现包括菱叶凤仙花在内的36种凤仙花属植物均可异交,其中30%属于高度异交或专性异交,70%为自交亲和,自交亲和中有24%可以自动自交,只有1种凤仙花以自交为主不需要传粉者,且无近交衰退。总之,菱叶凤仙花是自交亲和的异交植物,具有低比率的自动自交能力,不存在无融合生殖,包括菱叶凤仙花在内的凤仙花属植物大多都以混合式交配系统为主,可以更好适应复杂多变的环境。

Cd和Cu单一和复合胁迫对凤仙花种子萌发及幼苗生长的影响

以凤仙花(Impatiens balsamina L.)为供试材料,Hoagland溶液培养为对照,设置不同质量浓度Cd (5、10、20、40 mg/L)与20 mg/L Cu单一、复合处理,探究Cd、Cu胁迫对凤仙花种子萌发、幼苗生长生理及两种重金属在植物营养器官的积累量的影响.结果表明:Cd单一处理组中,凤仙花种子的发芽势、发芽率、幼苗鲜质量与干质量、叶片叶绿素含量、SOD和POD的活性皆呈现出随着Cd质量浓度增加先上升后下降的变化趋势,超氧自由基(O_(2)-·)产生速率、MDA含量、可溶性总糖含量与营养器官镉铜含量随Cd质量浓度增加而增加;20 mg/L Cu处理中,种子的萌发和生长均受到抑制;Cd复合Cu胁迫下,种子萌发与幼苗生长生理的逆境响应与Cd单一胁迫产生的结果相似,但均低于对照及对应的Cd单一胁迫处理.因此,凤仙花对Cd、Cu具有一定的耐性,利用凤仙花修复受重金属污染土壤时需要兼顾Cd和Cu的治理效率.

绿萼凤仙花MYB4的克隆及表达分析

MYB(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)是调控植物木质素合成的转录因子之一。为探讨绿萼凤仙花木质素合成调控的分子机制,本试验克隆了绿萼凤仙花MYB4基因,对其进行生物信息学分析,并利用qRT-PCR技术分析其表达模式。结果表明:(1)成功克隆到绿萼凤仙花MYB4基因的3个片段,其cDNA全长分别为666、888、771 bp,编码221、295、256 aa,命名为IcMYB4-1、IcMYB4-2和IcMYB4-3。(2)3个IcMYB4基因都含有MYB家族的DNA结合结构域(R2和R3)以及抑制型的保守基序EAR,其氨基酸序列与其他物种具有较高的相似性,同源性达62%左右。IcMYB4-1和IcMYB4-2氨基酸处于一个分支,推测其为直系同源关系;IcMYB4-3与前两者分属两个分支,推测其为旁系同源关系。(3)qRT-PCR结果表明,3个IcMYB4基因在绿萼凤仙花的不同部位均有表达,其中IcMYB4-1在绿萼凤仙花不同部位的表达均为最低,以根部表达量最高;IcMYB4-2和IcMYB4-3基因在绿萼凤仙花的根、茎和叶中的表达量依次升高,推测其对绿萼凤仙花木质素合成起负调控作用。综上所述,IcMYB4基因在绿萼凤仙花不同部位的作用机理存在一定差异,但均在绿萼凤仙花的木质素合成调控中发挥了重要作用。该结果为增加凤仙花的木质化程度以及品种改良提供了基础数据。

航天诱导的凤仙花突变株性状及减数分裂过程的研究

本文报道了种子经神舟 4号飞船搭载的凤仙花突变植株的性状及减数分裂过程的变化。该突变株在花色及花型等宏观性状上有很大变异。观察减数分裂过程 ,发现其小孢子母细胞减数第 1次分裂前期基本正常 ,但到后期Ⅰ出现染色体分配的严重不均 ,并出现落后染色体、分散染色体等。减数第 2次分裂完成时 ,多数形成 4分孢子 ,但同时也出现各种形式的多分孢子。小孢子中染色体数目从 1～ 2 1条不等 ,甚至多达 30多条。小孢子的形状和大小变异明显 ,且小孢子的大小与所含染色体的数目呈正相关。碘液染色检查发现绝大多数花粉不育 ,并与该突变株的低结实率一致。分析认为花粉的大小差异和花粉的育性与减数分裂异常有关 。

卫星搭载对凤仙花减数分裂和小孢子的影响

研究了卫星搭载对凤仙花小孢子母细胞的减数分裂和小孢子的影响。结果发现 ,小孢子母细胞在减数分裂时出现染色体断片、染色体桥和落后染色体等现象。分裂过程中出现染色体分配不均、多极分裂和多核现象 ,进而形成多分孢子 ,且多分孢子的染色体数目不一致。发现小孢子的有丝分裂也出现异常 ,细胞内部的染色体数目多少也不一致。碘液染色后检测小孢子的育性 ,不同植株的小孢子的育性有差别。

凤仙花属部分植物的花粉形态

利用扫描电镜对10种国产凤仙花属（Impatiens L.）植物的花粉形态进行了观察。结果表明：本属植物花粉为单粒花粉,左右对称,大小为15.0-31.2μm×25.1-42.1μm,具角萌发孔,4沟,沟细而短;花粉外壁具网状纹饰,网眼明显,大小不一。根据花粉形状,可将凤仙花属花粉分为近圆形、椭圆形和矩圆形3类。种间花粉差异主要表现在大小、形状、网脊宽度、网眼内附属物等方面。花粉特征与植物表型特征之间存在一定的相关性,具有重要的分类学意义。从花粉萌发孔类型来看,与水角属（Hydro-cera Bl.）的3沟花粉相比,凤仙花属在凤仙花科内处于较为进化的位置。

凤仙花种子萌发过程中的生理生化变化

研究凤仙花种子萌发过程中的生理生化变化,为探寻野生凤仙花引种驯化的途径提供理论依据。将凤仙花种子分别萌发0 h、12 h2、4 h、36 h、48 h,测定不同萌发阶段种子的吸水量、膜透性、可溶性糖、淀粉、粗脂肪含量,以及淀粉酶、SOD酶、CAT酶活性。随着凤仙花种子萌发时间的延长,其吸水量逐渐增加,膜透性降低,膜系统逐渐被修复,淀粉酶活性逐渐升高,淀粉和粗脂肪含量降低,可溶性糖含量逐渐升高,SOD、CAT酶活性在萌发前36 h缓慢下降,到48 h时略有上升。因此,在栽培凤仙花时可以先浸种24 h,这样有利于种子更好地吸收水分,体内的储藏物质就能快速被动员,促进种子顺利萌发。

离子注入对凤仙试管苗组织培养和成花的影响

以茶花凤仙风干种子为材料,研究磷离子注入后对其组织培养的生物学效应。研究表明,注入磷离子各处理的种子萌发率和试管苗株高均高于对照组,且随处理剂量的提高萌发率降低,平均株高增加;处理组试管苗分化率和生根率均低于对照组;低能磷离子注入能够诱导凤仙组培苗试管内开花,处理剂量为1×1016ions/cm2时成花率最高。

卫星搭载凤仙花种子诱发的变异及品种选育

研究了“神舟”4号搭载的凤仙花种子的细胞和形态学变异,在SP1代发现小孢子母细胞减数分裂时出现染色体断片、染色体桥和落后染色体。在院3突变株小孢子中的染色体数目呈现大量的非减半变化,其染色体数目为1～28条不等。小孢子的形状和大小变化明显,且小孢子的大小与所含染色体的数目呈正相关。花粉的大小和育性与减数分裂的异常有某种联系。在四分孢子期的小孢子数目有多分孢子,即小孢子数除4个外,尚含有5～10个不等,个别的有三分孢子。在SP2代发现子叶形态和数量的变化;真叶除披针形外,还有短圆形、长柳叶形;另外还发现顶花叶化和顶端叶呈蔷薇花状等。通过多代的选择,已选育出“西航”1号、“西航”2号凤仙花新品种。

滇水金凤转录因子TT8的克隆及表达分析

为探究滇水金凤(Impatiens uliginosa L.)TT8(TRANSPARENT TESTA 8)基因的功能和表达特性,并解析其对滇水金凤花色的影响,研究以滇水金凤花器官为材料,通过RT-PCR等技术克隆IuTT8基因,并对其进行生物信息学分析;利用qRT-PCR分析该基因在不同花色和不同花发育阶段的表达模式。结果表明,(1)成功克隆得到滇水金凤IuTT8基因,其编码区全长为2136 bp,编码711 aa,为亲水性不稳定蛋白,gDNA全长为3938 bp,共有6个内含子;结构域分析发现该蛋白属于bHLH超家族成员,与喜马拉雅凤仙花、山茶等物种的TT8蛋白同源且Motif基序相似。(2)IuTT8与同属植物喜马拉雅凤仙花的聚在一支,相似性约86.34%;多序列比对和系统进化分析显示TT8蛋白的结构域高度保守。(3)IuTT8基因在4种不同花色滇水金凤及其4个不同发育阶段均有表达,除白色外,其表达量均随花发育的进行呈先升后降的趋势;且IuTT8基因的表达量与花色呈正相关,其中以深红色表达量最高,白色表达量最低,深红色S3的表达量约为白色S2时期的48倍。研究表明滇水金凤IuTT8基因与花色正相关,推测其在滇水金凤花色的调控中发挥重要作用。

卫星搭载凤仙花SP_1代单株小孢子变化的比较研究

对卫星搭载对凤仙花SP1代小孢子母细胞减数分裂的染色体畸变和不同单株四分孢子期的小孢子数目、小孢子大小等进行了比较研究。发现花瓣呈紫白相嵌者的诱变株,在减数分裂中易产生分散和落后染色体、染色体环,而浅粉色花与顶部花呈盘状者多出现分散染色体,盘状和浅粉色花者容易出现染色体桥。在四分孢子期则容易形成多分孢子,其中有四个单株(Ⅳ9-2,Ⅰ9-1,院3,Ⅰ7-1)均发现有九分孢子及其以上。同时,四分孢子期还容易产生不同程度的联体二分孢子、三分孢子,尤其少见的是出现了一株花萼为双距单株的四分孢子不分离现象。小孢子的大小和形状也有差异,主要是诱变株小孢子的中小型小孢子偏多,甚至高达69.52%,同时小孢子的育性降低,不育小孢子多达87%。