华中樱叶绿体基因组特征与分子标记

【目的】组装华中樱叶绿体基因组并进行序列特征分析和分子标记初步鉴定。【方法】分别应用SPAdes、prodigal v2.6.3、hmmer v3.1b2及aragorn v1.2.38软件进行华中樱叶绿体基因组组装、基因编码区注释、r RNA和t RNA预测。应用OGDRAW软件进行叶绿体基因组图谱绘制。运用DNAMAN软件对26个樱亚属物种和华中樱的叶绿体基因组序列进行多重比对,人工检索华中樱特有的SNP和InDel位点。应用Codon W1.4.2和EMBOSS的cusp软件分析叶绿体基因组中基因的相对同义密码子使用度。【结果】华中樱叶绿体基因组大小为158 019 bp,其中小单拷贝区(Small single copy,SSC)、大单拷贝区(Large single copy,LSC)和反向重复区(Inverted repeat,IR)大小分别为19 247、85 910和52 862 bp,总GC含量为36.7%。华中樱叶绿体基因组共编码130个基因,包括8个核糖体RNA基因、37个转运RNA基因以及85个蛋白编码基因。序列中有SSR位点240个,其中单核苷酸重复位点153个,二核苷酸重复位点12个,三核苷酸重复位点63个,四核苷酸重复位点11个,六核苷酸重复位点1个。通过与另外26种樱亚属植物叶绿体基因组序列进行多重比对,鉴定了华中樱潜在的种特异性SNP位点29个,InDel标记8个。对密码子进行统计可知,该物种的66种密码子编码了21种氨基酸,其中RSCU> 1的密码子共有32个,有29个以A/U结尾,这些密码子结尾具有A/U偏好性。【结论】华中樱叶绿体基因组是典型的环状四分体结构,其与其他蔷薇科植物叶绿体基因组大小相近。挖掘了一批SSR、SNP和InDel标记,可为华中樱谱系地理学、群体遗传学和种间杂种鉴定等研究提供参考。

华中樱磷酸甲羟戊酸激酶基因PcoPMK克隆与表达分析

【目的】克隆华中樱磷酸甲羟戊酸激酶基因PcoPMK的cDNA序列,分析该基因在华中樱‘YS01’不同发育阶段花瓣中的表达情况及其编码蛋白质的结构特征和理化性质,为进一步研究PcoPMK基因在华中樱萜烯类物质合成途径中的功能提供参考。【方法】参照近缘物种的PMK同源基因cDNA保守序列设计特异性引物,应用RT-PCR技术扩增PcoPMK基因的cDNA序列,并进行克隆测序,同时应用定量RT-PCR技术分析该基因在‘YS01’不同发育阶段花瓣中的表达情况。应用ORF Finder在线工具预测基因的开放阅读框及编码的蛋白质序列;分别应用ExPASy、SOPMA、Swiss model和CDD在线工具分析蛋白质的理化性质、二级、三级结构和功能结构域;分别应用DeepTMHMM、SINALP 4.0 Server和PredictProtein在线程序预测蛋白质的跨膜结构、信号肽和亚细胞定位;应用MEGA7.0软件构建基因的系统进化树。【结果】华中樱PcoPMK基因开放阅读框序列大小为1530 bp,编码509个氨基酸,GenBank登录号为OR373074。编码蛋白质的相对分子量为55.199 kD,理论等电点为5.68,属于亲水性的稳定蛋白,定位于细胞质。PcoPMK蛋白与扁桃、烟草和拟南芥等代表性物种PMK同源蛋白的序列相似度较高,含有3个典型且保守的蛋白结构功能域和1个ATP结合位点,无跨膜螺旋和信号肽,属于非分泌蛋白。PcoPMK基因在华中樱‘YS01’盛开期花瓣中的相对表达量显著高于花蕾期和半开期(P<0.05),与同时期花瓣中萜烯类香气物质的含量变化规律一致。【结论】本研究成功克隆了华中樱PcoPMK基因,初步推测其可能在花瓣萜烯类物质合成途径中发挥重要作用,为进一步研究该基因的生物学功能提供了参考。

野生华中樱“YS01”花瓣挥发性成分与香气特征分析

目的:分析野生华中樱“YS01”花瓣挥发性物质种类、含量及香气特征。方法:采用顶空固相微萃取(SPME)和气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术鉴定“YS01”不同发育时期花瓣挥发性物质,并应用气味“ABC”分类法对挥发性物质的香气进行了量化和特征分析。结果:从“YS01”花瓣中鉴定出66种挥发性物质,其中苯丙素类/苯环型化合物32种,脂肪酸衍生物26种,萜烯类及其衍生物5种,杂环化合物3种,挥发性物质的种类及其总释放量随花朵开放而逐渐增加。“YS01”花瓣挥发性物质覆盖26种香型,其中水果香、麻醉性香、香荚兰香、青香、辛香和食品香占主导地位。结论:“YS01”花瓣的香韵丰富,香气较为独特,主要香气物质是苯甲醛、对甲氧基苯甲醛、4-甲氧基苯甲酸甲酯、水杨酸甲酯、芳樟醇、反式-2-己烯醛和己醛。

不同种源华中樱优树种子萌发特性研究

本试验以不同种源华中樱观赏优树种子为材料,旨在寻找活力较高的华中樱种子采摘地。实验表明,湖北崇阳采集到的华中樱种子平均长度最长(8.18mm)千粒重变异系数最大(15.61%),贵州毕节采集到的华中樱种子平均长宽比最小(1.34)s。气候因子对华中樱种子长宽、千粒重影响显著;不同种源种子的发芽率对比中,贵州毕节优树种子发芽率最高;种源间优树子代苗高方差分析结果表明,苗高在种源间存在极显著差异。

湖南省华中樱群体遗传结构和多样性分析

华中樱是原产于我国的野生樱花,湖南省是其主要分布区域,开展湖南省华中樱遗传多样性研究,可为种质资源保护及开发利用奠定基础。通过对核糖体基因转录间隔区(ITS,internal transcribed spacer)序列进行PCR扩增和测序,应用遗传学软件分析了湖南省10个华中樱群体207份个体的遗传多样性和遗传结构。结果表明,湖南省华中樱的总体核苷酸多样性为0.0056,单倍型多样性为0.763,207份种质资源可分为14个单倍型,其中来自怀化市中方县的群体遗传多样性最高,其次是来自衡阳市南岳区的群体,来自郴州市苏仙区的群体的遗传多样性最低。分子方差分析(AMOVA,analysis of molecular variance)结果表明,60%的遗传变异存在于华中樱群体间,40%存在于群体内,大部分群体之间存在较大的遗传分化,其中来自常德市石门县和来自郴州市苏仙区的群体的遗传分化指数高达0.96571。中性检验结果表明,Tajima′s D(1.02121)和Fu and Li′s D(1.07527)均为正值,但统计检验不显著(P>0.10);错配分布分析结果显示,错配分布呈双峰曲线,表明湖南省华中樱群体遵循中性进化模式,且进化过程中可能经历了平衡选择或突然群体收缩。Mantel test检验表明,群体之间的地理距离与遗传距离存在显著的正相关性(r=0.3356,P=0.026<0.05)。湖南省华中樱种质资源遗传多样性水平较高,群体间遗传分化明显且符合距离隔离模型。

武夷山华中樱群落物种组成与结构特征

运用植物群落学研究方法,对武夷山自然保护区华中樱群落的组成及结构进行了研究。结果表明:华中樱群落共有维管植物210种,隶属于89科145属;种—面积曲线说明华中樱群落的最小群样面积为1 100 m2,当取样面积为1 700 m2时物种数趋于饱和;种—多度格局及Raunkiaer频度定律分析均表明,该群落优势种与散生种较多,物种的个体数少及出现频率低。群落层次结构简单,多分布于次生林中或成熟林的边缘地带,各样地的群落种类组成差异较明显。乔木层主要物种为华中樱、毛竹、甜槠、拟赤杨、杉木等,其重要值分别为32.61%、11.87%、10.48%、9.35%和7.66%;灌木层主要物种为阔叶箬竹、格药柃、檵木、细齿叶柃等,重要值分别为13.44%、11.28%、8.23%和6.93%;层间植物较为丰富,草本层植物较少。

华中樱砧木嫁接亲和性试验

樱花是早春重要的观花树木,深受人们喜爱,在城市园林绿化和美丽乡村建设中应用较为广泛。对3种野生樱花砧木与7个樱花新优品种进行不同组合的嫁接试验,结果表明:华中樱1a播种苗的株高和地径都大于其他对照品种;2019年以华中樱、尾叶樱、野生早樱3种野生樱花为砧木平均嫁接成活率分别为73.25%、60.61%、63.35%,华中樱平均嫁接成活率最高,尾叶樱最低。2017年以华中樱为砧木嫁接‘琉球绯樱’‘中国红’‘楚红’‘楚锦’‘钟花樱’5个樱花品种,嫁接成活率均较高,其中‘楚锦’和钟花樱花嫁接成活率分别达到84%和85%。通过试验研究初步认为,从嫁接砧木生长速度、嫁接亲和力、嫁接苗生长量等方面来看,华中樱可以作为中部地区樱花嫁接的砧木,用于新优品种苗木的扩繁。

湖北省樱花野生资源调查及华中樱自然变异单株选育

湖北省的樱属植物野生资源十分丰富,调查发现的野生樱花种类有15种,樱属植物野生资源自然群落分布点有25个,集中分布于鄂东南、鄂东北的幕阜山系与大别山系,其垂直分布海拔高度主要在400~1300 m。从鄂东南的华中樱群落中收集到12个华中樱自然变异单株并对其开展自然变异单株选育,采用无性繁殖从中选育出性状稳定的‘GX01’’GX03’‘GX04’‘GX07’等4个华中樱自然变异株。

华中樱新品种‘宛梅’

‘宛梅’是从浙江省乐清市野生华中樱种群中选育出来的花型特异的新品种。花瓣粉红色,相交,花冠呈碗状,似梅花,是樱花中罕见的珍贵品种,具有极高的观赏价值。

华中樱野生优株扦插繁育技术

通过对华中樱(Cerasus conradinae)野生优株嫩枝的不同激素处理、不同基质处理以及华中樱野生优株不同成熟度穗条即嫩枝和硬枝的扦插对比试验,结果表明:华中樱野生优株嫩枝扦插在添加K_2MnO_4的各激素处理中主根数、根长度和生根率均显著高于相应的无K_2MnO_4的激素处理,得出最适激素处理为0.03%浓度K_2MnO_4+0.01%浓度NAA+0.05%浓度IBA;华中樱野生优株嫩枝扦插的成活率在基质Ⅱ中最高,显著高于其余2种基质,得出最适的基质处理为V(珍珠岩)∶V(泥炭)=1∶1;华中樱野生优株嫩枝扦插的初始愈伤形成天数、初始生根天数和生根率均显著高于硬枝扦插,生根数也多于硬枝扦插,适用嫩枝扦插繁育。

黔中地区樱属植物群落景观研究

采用代表性样地法对贵阳市、安顺市、清镇市近郊山区的樱属植物群落进行了调查,主要考察物种的分布情况、生境条件、植物群落特点等,通过运用景观生态学方法,对群落结构、景观特征进行了分析并针对调查结果提出改进措施。结果表明,黔中地区的华中樱、山樱花分布较为广泛,所在群落季相景观变化较显著,季相特征突出;其中常绿针叶林群落的物种多样性略高于常绿落叶阔叶林,但部分常绿针叶林中乔木层郁闭度过高,灌木层草本层植株个体较少,导致空间利用不充分,整体生态效益低。本研究以群落优势种和伴生种构建人工群落骨架,模拟出合理的植物造景模式,将为贵州山地园林中以樱属植物为主的景观营造提供参考。

樱花新品种‘楚锦’

‘楚锦’是从华中樱野生群体中选育出的樱花新品种,具有花期早、花色粉红、开花繁密等特征。该品种观赏价值高,具有良好的园林应用前景。

樱花新品种‘如意’

‘如意’是从华中樱(Cerasus conradinae)野生种群中选育出的新品种。花芳香,平盘形,白色,边缘或先端淡紫粉色。花期3月上旬。适应性广、花量巨大、观赏性强,具有非常广阔的园林应用前景。