樟叶越桔60S核糖体蛋白L9基因的克隆及生物信息学分析

【目的】克隆樟叶越桔稳定内参基因60S核糖体蛋白L9基因全长cDNA和基因组DNA序列,并分析其序列特征及密码子偏好性,为樟叶越桔中其他功能基因研究与遗传工程操作提供参考。【方法】在樟叶越桔三代转录组数据库的基础上,筛选60S核糖体蛋白L9基因cDNA序列并设计特异性引物,以樟叶越桔嫩叶总RNA和总DNA分别为模板,应用PCR技术扩增目的基因全长cDNA和基因组DNA序列,并克隆、测序、进行序列分析。同时使用EMBOSS、Codon W软件分析目的基因的碱基含量、密码子适应指数(CAI)、相对密码子使用度(RSCU)、同义密码子第三位核苷酸的GC含量(GCS3)、有效密码子数(ENC)。【结果】克隆获得樟叶越桔60S核糖体蛋白L9基因666 bp cDNA序列(NCBI:ON637115)和2224 bp基因组DNA序列(NCBI:ON584188),将该基因命名为VdRPL9。VdRPL9基因含有2个内含子,分别为1616 bp的intron1、144 bp的intron2。VdRPL9基因转录的mRNA分子中完整开放阅读框长585 bp,其翻译编码194个氨基酸残基构成VdRPL9蛋白。从动物、植物和真菌RPL9蛋白高同源性特点推测不同生物界的RPL9基因在进化上极度保守,具有共同的祖先。相比于RSCU聚类树,RPL9蛋白序列系统进化树更能真实展现物种之间的系统发育关系。VdRPL9基因偏好性强的密码子(RSCU>1)共有25个、且多以CG结尾,CAI和ENC的值分别为0.29和51.8,故推测该基因表达水平偏低。【结论】本研究首次报道了樟叶越桔中内参基因VdRPL9基因序列及序列特征,并分析了VdRPL9基因的密码子特征。这为进一步研究VdRPL9基因功能、优化改造VdRPL9基因的密码子,提高其在樟叶越桔中的表达水平,探究其表达调控及作用机制奠定了基础。

云南乌蒙山国家级自然保护区水青树群落特征研究

为给云南乌蒙山国家级自然保护区国家保护植物水青树保护与管理提供依据,采用样线和样地相结合的方法,对该保护区水青树群落植物种类组成、物种多样性、水青树更新状况等进行了调查研究,结果为该保护区水青树群落乔木层优势树种为珙桐、五裂槭、灯台树和木瓜红等,灌木层主要物种为筇竹、玉山竹及西南红山茶,水青树群落的稳定性高;植物区系以北温带分布和热带亚洲分布占优势;保护区水青树群落的更新趋于正态分布,更新良好。

北京市16种树木吸附大气颗粒物的差异及颗粒物研究

为选择吸附颗粒物能力强的绿化树种修复大气颗粒物污染,以北京市西直门交通枢纽的16种常见绿化树种为材料,利用扫描电镜观察叶片表面的微观形貌和颗粒物的形态,并用Image J软件对颗粒物的粒径分布进行统计。研究发现,16种树叶表面形貌差异较大,阔叶树种叶片上表面形态比较复杂,有沟槽、褶皱、绒毛和蜡质等,下表面主要有气孔、腺毛、绒毛等,形态相对较单一。针叶树种叶表面形态相对简单,有少量褶皱,但是叶表面分泌大量油脂。叶片表面附着的大部分颗粒物表面粗糙且形态不规则,粒径小于2.5μm的颗粒物在3种粒径中占比最大。通过扫描电镜X射线能谱仪对颗粒物的元素进行分析发现,组成颗粒物的元素主要有C、N、O、Si、Ca、Fe,及少量的Na、Mg、Pb、Ni、Cd和Pd等元素。从颗粒物来源分析,主要含有C、N、O、Na、Mg、Si和Ca等元素的颗粒物,可能主要来自自然界,而Pb、Fe、Ni、Cd和Pd等元素含量较高的颗粒物可能主要来自人类活动的产物。叶表面颗粒物附着密度结果表明,圆柏和油松较其他树种叶片颗粒附着密度大,其余较大的树种依次是栾树、国槐和榆叶梅等。研究结果为揭示树木吸收大气颗粒物的机制及合理选择园林绿化树种提供了重要的理论科学依据。

杜鹃花种质资源遗传多样性的SRAP分析

采用SRAP分子标记分析了30个杜鹃花物种的遗传多样性。20对引物共检测到306个位点,平均每对引物扩增出15.3个位点,多态位点百分率为100%。物种水平的Nei’s基因多样性指数(H)为0.352,Shannon’s信息指数(I)为0.525,相似系数在0.543至0.761之间,表明参试的30份杜鹃花材料具有较高的遗传多样性。主坐标分析(PCA)结果和UPGMA法构建的系统树显示,30份杜鹃花材料可分为5类,其中云锦杜鹃和光枝杜鹃、井岗山杜鹃和皱叶杜鹃、迎红杜鹃和兴安杜鹃、露珠杜鹃和大果杜鹃分别聚为一组,结果与基于表型特征的分类基本一致,表明SRAP标记具有较准确的鉴别能力,是进行杜鹃花属植物遗传多样性分析的有效分子标记。

太岳山油松基因保护林的研究(Ⅰ)——林分组成与结构的研究

该文依据山西太岳林区油松基因保护林的外业调查材料 ,对该林分的组成和结构做了初步分析 .调查地的植物种类丰富 ,其中木本植物种类约占太岳林区的 1 5 .5 % ;枯死木以小径级木为主 .油松保护林是在 6 0～ 70a前 ,受某种干扰后形成的相对同龄次生林 .大约在 40～ 5 0年生时 ,出现过一次小的干扰 .由于密度过大 ,油松的形状比 (H/D)值偏高 .更新层中 ,油松幼苗集中在林隙中 ;而辽东栎幼苗均匀分布在调查地中 ,但不能成为更替层 .说明两树种在幼苗阶段对光的要求不同 ,油松幼苗喜光 ;辽东栎幼苗较耐荫 ,但在一定年龄之后必须有足够的光照 .

沙冬青GATA型锌指蛋白基因序列及表达分析

根据沙冬青低温干旱诱导cDNA文库表达序列标签中锌指蛋白基因序列设计特异引物,采用PCR技术扩增锌指蛋白基因AmZFPG的cDNA全长。序列分析表明,cDNA全长669bp,推测编码223个氨基酸残基、分子量约25kD的蛋白质。氨基酸保守性分析及同类锌指结构比对表明AmZFPG属于GATA结合蛋白家族,且具有高度的保守性。系统发生分析表明,其与紫花苜蓿富含脯氨酸的细胞壁蛋白进化亲缘关系最近。半定量RT-PCR分析显示,AmZFPG基因是受低温和干旱诱导表达上调的基因,初步得出AmZFPG基因与沙冬青低温和干旱胁迫响应相关。

沙冬青胚胎晚期发生丰富蛋白基因序列及表达特性分析

从沙冬青叶片EST文库中获得了胚胎晚期发生丰富蛋白(LEA)基因cDNA全长序列,命名为AmLEA14。序列分析表明该基因全长579bp,含有一个459bp编码152个氨基酸的开放阅读框,推测编码的蛋白质分子质量为16.6ku。二级结构预测显示此编码蛋白属于第4类LEA蛋白。系统发生分析表明,此编码蛋白与大豆LEA14蛋白(P46519.1)的亲缘关系最近。荧光定量PCR结果显示,AmLEA14的表达量在低温、干旱、盐胁迫条件下升高,但是主要在低温胁迫后期富集。推测AmLEA14基因可能在沙冬青抵御低温、干旱、盐胁迫中发挥作用,主要是参与沙冬青的低温防御机制。

马缨杜鹃不同完整性居群遗传多样性的AFLP分析

采用选择性扩增片段多态性（AFLP）技术对马缨杜鹃5个不同完整性居群的遗传多样性进行检测和分析。结果表明：筛选出的7对引物组合共扩增出527条带，其中多态带382条，多态带百分率为72.49%；5个居群间的多态性百分率在52.23%～69.64%之间，居群平均多态性百分率为57.80%；Nei’s基因多样性变化范围在0.1139～0.1738之间，Shannon信息指数为0.1868～0.2777；居群间遗传分化系数Gst为0.1688，表明83.12%遗传变异发生在居群内，居群间基因流为2.4624，足以维持居群间现有的遗传结构；AMOVA分析结果表明，18.34%的遗传变异存在于居群间，81.66%的遗传变异存在于居群内；基于UPGMA聚类结果，可将5个马缨杜鹃居群分为3组，紫溪山和板凳山居群、马雄山和小营地居群之间各为一组，老湾地居群独自一组。研究表明，该物种有些居群虽遭受严重的人为破坏，但居群的遗传多样性仍然较高。

沙冬青A20/AN1锌指蛋白基因序列及表达分析

A20/AN1锌指蛋白普遍存在于真核生物中,在胁迫响应引起的信号传导过程中发挥着重要作用。本文利用生物信息学和RT-PCR方法从低温干旱胁迫的沙冬青叶片组织中分离锌指蛋白基因AmSTZF,该基因编码一条含172个氨基酸残基的多肽,含A20和AN1两个锌指蛋白保守结构域,属A20/AN1锌指蛋白。生物信息学分析显示该蛋白定位于细胞质中,具有磷酸化位点,参与细胞转录调控。RT-PCR分析表明:低温和干旱胁迫处理的沙冬青叶片中,AmSTZF的表达增强,初步推测该基因与沙冬青低温、干旱胁迫响应相关。

4种大戟科植物Lhca基因家族的全基因组鉴定、分类与进化分析

LHCI是植物光系统I（PSI）中与色素分子结合的一系列膜蛋白，由Lhca基因家族编码，主要参与光能的捕获与传递。虽然Lhca基因家族已在拟南芥、水稻、杨树等模式植物中得到了系统鉴定，但在以高光效和高生物量著称的大戟科植物中，至今还未见Lhca类基因的报道。研究基于蓖麻、麻风树、木薯和橡胶树等4种大戟科植物已公布的基因组和EST数据对Lhca基因家族进行全面鉴定，并分析了其基因结构、生化特性及进化关系。结果表明，蓖麻、麻风树、木薯和橡胶树分别含有6、6、9和9个Lhca基因，分属于Lhca1、Lhca2、Lhca3、Lhca4、Lhca5和Lhca6等6个亚家族，每个亚家族含有1∽2个成员不等，基因的内含子数目在2∽5个之间，部分基因还存在可变剪接形式。进化分析显示，Lhca1和Lhca3亚族具有较早的起源，Lhca2和Lhca6存在于陆生生物中，Lhca4和Lhca5则只存在于高等植物中；在木薯和橡胶树中，Lhca1、Lhca2和Lhca4亚族都出现了基因的扩增。

珙桐苞片发育过程中内源激素的变化特征

珙桐苞片是重要的生殖器官和观赏部位。将珙桐各个生长期的苞片依据颜色和苞片横径比划分为4各阶段,利用高效液相色谱(HPLC)技术测定各个阶段苞片及叶片各阶段中的脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3)、细胞分裂素(ZT)、3-吲哚乙酸(IAA)4种植物内的主要内源激素含量,分析其比值的动态变化,将叶片各阶段激素动态变化做对比。本实验旨在阐明和揭示内源激素在珙桐苞片发育过程中的的作用,有助于对珙桐苞片生长发育过程的了解,还可以进一步对开展珙桐苞片的生长,激素相关基因调控表达研究奠定基础。

榆叶梅野生群体表型多样性的研究

对榆叶梅6个野生群体的表型性状进行研究,探讨榆叶梅野生群体间和群体内的表型多样性。方差分析结果表明,榆叶梅野生群体性状在群体间和群体内存在广泛的变异,16个性状在群体间达到极显著或显著水平,6个性状在群体内达到极显著或显著水平。群体内的方差分量大于群体间的,说明群体内变异是榆叶梅野生群体变异的主要来源。聚类分析结果表明,6个野生群体可划分为两类,且表型性状并没有依据地理距离而聚类,群体间表型变异表现为不连续的。主成分分析结果表明前6个主成分的累计贡献率仅达到57.33%,可以代表原始性状的部分信息。

广东木荷资源的基因型特征分析

以广东天然分布的55个木荷基因型为对象,测量自由授粉子代3、6、9和11 a生长性状(树高和胸径/地径)与11 a形质性状(枝下高、分枝角、通直度、分叉干数和主侧枝基径)。结果表明:8个生长性状与4个形质性状在家系水平上均存在显著差异,生长性状的变异幅度随树龄增长而降低。绝大部分生长性状相互间存在显著的Pearson和遗传正相关关系,枝下高和主侧枝基径与大部分生长性状呈不同程度的正相关,剩余形质性状相互间以及生长与形质性状相互间的相关性无明显规律。主成分分析发现,前3个主成分解释了总变异中的68.48%,其主要决定因素分别为6~11 a生长量、3 a生长量与11 a干形、11 a形质性状。聚类分析将55个基因型划分成18聚类,各类木荷具有明显不同的生长和形质性状特征。

绿绒蒿属藏药植物ndhF和rbcL序列片段特征分析

应用叶绿体ndhF和rbcL序列对绿绒蒿属藏药植物欧贝:长叶绿绒蒿Meconopsis lancifolia、全缘叶绿绒蒿Meconopsis integrifolia、红花绿绒蒿Meconopsis punicea、尼泊尔绿绒蒿Meconopsis napaulensis;刺儿恩:总状绿绒蒿Meconopsis racemosa、多刺绿绒蒿Meconopsis horridula进行鉴别,对其序列特征差异和亲缘关系进行分析。PCR直接测序后获得六种绿绒蒿的rbcL和ndhF的部分序列。用Clustal X2.1和MEGA6.06等软件分析得到任意两种间均有变异位点和遗传距离,根据rbcL和ndhF基因部分序列数据分别建立系统树。rbcL序列分析显示,任意两种间有变异位点;ndhF序列分析显示,除总状绿绒蒿(居群1)和多刺绿绒蒿序列无明显差异外,其他任意两种间均有位点变异。根据叶绿体ndhF和rbcL基因序列数据可以很好的鉴别6种绿绒蒿属藏药植物。

水杉种子GC/MS联用指纹图谱的建立

采用水蒸气蒸馏法从10批水杉种子中提取挥发油,采用气相色谱—质谱联用技术(GC-MS)分析挥发油的主要化学成分及其相对含量,建立水杉种子的GC/MS指纹图谱。结果表明:水杉种子挥发油主要含有8个共有特征峰,各峰的相对保留时间基本一致(RSD<0.5%),其相关系数(≥94%)、相似度(≥90%)、夹角余弦(≥95%)、相似性比(≥0.89)均达良好水平。本指纹图谱具有较好的特征性,能够反映产地差异情况,可用于水杉种子的质量鉴别。

Enterobacter hormaechei Wu-15解盐促生相关基因的筛选

筛选优良根际促生菌株,定位其关键功能基因,对菌株的改造及实际应用具有重要意义。本文以解盐促生菌Enterobacter hormaechei Wu-15为材料,采用第二代和第三代测序技术对该菌株进行全基因组测序,并对其解盐促生相关的基因进行解析。结果表明,植物根际促生菌Wu-15基因组全长为4614006 bp,GC含量55.80%,含有4240个蛋白编码基因;GO、COG和KEGG数据库注释结果表明基因组中含有多种解盐促生相关基因;通过比对分析,筛选出与解盐促生功能相关的基因(溶磷相关基因7个、渗透调节物质相关基因14个、逆向转运蛋白相关基因6个、IAA合成相关基因ipdC、ACC脱氨酶相关基因dcyD)。本研究通过基因筛选及分析,从分子水平证明该菌株解盐促生的能力,为菌株的进一步优化改良提供指导,为该菌株在农业生产中的应用奠定基础。

CRISPR/Cas9介导靶向敲除拟南芥BRI1突变体的鉴定

以拟南芥(Arabidopsis thaliana)油菜素内酯受体BRI1为目的基因,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术定向编辑拟南芥BRI1,以期获得更多BRI1的突变体,为后续BRI1功能的进一步深入研究奠定基础。通过筛选转基因植株,对编辑后的BRI1进行测序分析,结果显示该突变体中BRI1基因序列由于新碱基的插入导致提前终止。同BRI1强突变体bri1-710一样,相比于野生型对照均对BL处理不敏感,但相比于bri1-710,该突变体植株较大,暗示BRI1 N端可能在BR信号途径中有重要作用。因此该研究可为后续进一步研究拟南芥及其他同源物种的BRI1功能提供可靠的参考依据。

广东杉木基因资源的收集保存与初步评价及利用

结合龙山林场杉木良种繁育基地的建设,广东省在该场建成了遗传基础比较丰富的杉木基因资源收集库,共收集省内外基因材料709份,包括杉木优良基因材料、杉木地方类型材料、杉木种源材料和杉木杂交材料。广东省杉木基因资源收集库的建立,不仅为龙山林场第2代杉木种子园的建设提供建园材料,而且为广东今后杉木长期遗传改良打下坚实的物质基础。

四明山野生杜鹃花资源遗传多样性和亲缘关系分析

利用EST-SSR毛细管电泳荧光标记技术,对浙东四明山有野生分布的6种杜鹃花资源进行遗传多样性和亲缘关系分析,为区域内野生杜鹃花的资源保护、种群恢复、种质创新提供科学依据。遗传多样性指数结果表明,6种野生杜鹃花遗传多样性差异明显,云锦杜鹃、马银花、羊踯躅遗传多样性高,映山红、满山红次之,珍稀濒危植物华顶杜鹃遗传多样性最低。6种杜鹃花遗传距离为0.203~2.173,亲缘关系为0.114~0.816,满山红和马银花的遗传距离最大、亲缘关系最远,和华顶杜鹃遗传距离最小、亲缘关系最近。遗传分化系数和基因流数据显示6种杜鹃种群间遗传分化很大、基因交流受阻。在聚类分析和主成分分析中,6种杜鹃花聚为4类,华顶杜鹃和映山红、满山红聚为1类,佐证了华顶杜鹃属于映山红亚属轮生叶杜鹃组的结论。

保护生物多样性,改善生态环境

保护人类赖以生存的生态环境,建设美好家园,已成为21世纪人们生活的主旋律。野生动植物是生态系统的重要组成部分,是生物多样性的具体体现,维护着生态系统的稳定和平衡。通过对大兴安岭林区生物多样性保护现状与存在问题的分析,提出生物多样性保护措施。