不同类型基质和生长调节剂对橡胶草根扦插生根的影响

创建橡胶草新的无性繁殖技术体系,能为今后橡胶草的良种繁育及有效利用提供新的技术支撑,本研究以当年生橡胶草根部为试验材料,试验方法采用L9(34)正交试验设计,分别对植物生长调节剂的种类、浓度、处理时间以及不同扦插基质对橡胶草根扦插生根的影响进行试验研究。试验结果表明,通过对9种处理进行统计分析,橡胶草根生根率间存在显著差异,其中在8号处理条件下的橡胶草生根率最高,达到88.9%;与清水对照处理相比较,植物生长调节剂可对橡胶草根的扦插生根率达到显著影响,但不同种类的植物生长调节剂,在不同浓度以及处理时间下,对橡胶草根扦插苗不同生长指标的影响在统计学上无显著差异;三种不同类型的扦插基质处理下的橡胶草根生根率差异水平达到了极显著,其中以草炭土:珍珠岩=3:1配比条件下的橡胶草根平均生根率最高,为71.2%;8号处理条件下的隶属函数值最高。由此可得相应结论:扦插基质配比为草炭土:珍珠岩=3:1,植物生长调节剂采用ABT1号生根粉,浓度为300 mg/L,处理时间为0.5 min,是适合橡胶草根扦插的最佳处理组合。

橡胶草法尼基焦磷酸合酶基因的克隆与功能分析

【目的】法尼基焦磷酸合酶(farnesyl diphosphate synthase,FPS)是天然橡胶生物合成的甲羟戊酸途径中的关键酶,获得橡胶草FPS基因并转化野生橡胶草,为研究FPS基因在橡胶草橡胶生物合成过程中的调控作用奠定基础。【方法】采用同源克隆的方法获得橡胶草FPS基因全长c DNA序列,并对该基因进行生物信息学分析。对橡胶草和其他18种不同高等植物的FPS氨基酸序列进行多序列比对及进化树分析。提取橡胶草不同组织:根、叶柄、叶、花梗、花和种子RNA,对FPS基因进行组织特异性表达分析,并对不同生长时期的橡胶草FPS表达量进行比较,分析橡胶草生长过程中FPS的调节作用。将该基因在野生型橡胶草中过表达,对得到的转基因和野生型植株FPS相对表达水平进行分析,比较转基因和野生型植株橡胶含量的变化。碱煮法提取转基因和野生型橡胶草根部的橡胶,测定橡胶含量。【结果】获得橡胶草FPS基因全长c DNA序列,命名为TKFPS(Gen Bank登录号KJ558350.1)。序列分析表明该基因包含1个1 029 bp的完整开放阅读框,编码342个氨基酸,编码的蛋白质相对分子量为39.35 k D,理论等电点(p I)为5.41,平均疏水性为-0.242。多序列比对结果表明,橡胶草FPS氨基酸序列含有高等植物FPS基因的5个保守结构域,系统发育分析结果显示新疆野生橡胶草与蒲公英处于同一分支,其亲缘关系最近。TMHMM和Target P亚细胞定位分析得知,TKFPS蛋白无跨膜区域,可能定位于细胞质中发挥功能。组织特异性分析结果表明TKFPS在橡胶草的根、叶柄、叶、花梗、花、种子中均有表达,其中,在叶中表达量最高,根次之,在花中表达量最低。重组子p CAMBIA2300-35S-TKFPS经农杆菌介导法转化野生橡胶草叶盘,得到6株转基因植株。实时荧光定量PCR检测发现,与野生型相比,转基因株系FPS的相对表达量水平明显升高,6株转基因株系TKFPS表达量平均约是野生型的2.8倍。橡胶含量测定结果表明6株转基因株系的根中橡胶质量分数平均比野生型增加了3.92%。【结论】成功从橡胶草中克隆获得TKFPS,并转化野生橡胶草得到转TKFPS的高产橡胶草株系,FPS在橡胶草产胶过程中发挥重要功能。

水分胁迫对3个不同地区橡胶草生理特性的影响

本研究以3个不同地理来源的橡胶草群体为研究对象,使用不同浓度的聚乙二醇(PEG-600)溶液分别对3个供试群体成员苗期进行模拟水分胁迫,测定了其叶片相对含水量、叶绿素含量、抗氧化保护酶活性、渗透调节物质含量、丙二醛含量、叶片长度、叶片宽度以及最大根长。结果表明,随着胁迫浓度的提高3个供试群体的叶片相对含水量、叶绿素含量、抗氧化保护酶活性以及生长发育指标呈下降趋势,渗透调节物质含量以及丙二醛含量呈上升趋势;综合各指标表明,3个供试橡胶草群体抗旱性表现为昭苏群体>石河子群体>临夏群体。

橡胶草HMGR基因的克隆及表达分析

通过比较9种植物的9条甲羟戊酸途径关键酶3-羟基-3甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(HMGR)氨基酸同源区域,设计简并引物,利用RT-PCR和RACE技术首次从橡胶草(Taraxacum kok-saghyz)中克隆了一个HMGR基因,命名为TKHMGR。通过氨基酸序列同源性比对与系统进化分析表明,TKHMGR属于HMGR基因家族的新成员。同时,利用荧光定量方法分析了该基因在不同组织的表达情况。

橡胶草胶乳蛋白双向电泳方法的建立

采用Tris饱和酚法和TCA/丙酮沉淀法提取橡胶草(Taraxacum Kok-saghyz Rodin)胶乳蛋白质,并建立蛋白双向电泳方法。结果表明,TCA/丙酮沉淀法得到的双向电泳图谱横条纹较多,背景模糊,得到约446个蛋白质点;Tris饱和酚法提取样品双向电泳的聚焦效果较好,图谱显示约630个蛋白点,其中包括较丰富的低分子量蛋白。

橡胶草顺式异戊烯基转移酶基因的克隆与原核表达

克隆新疆野生橡胶草顺式异戊烯转移酶基因,对其进行生物信息学分析,构建该基因的原核表达载体,在大肠杆菌中诱导表达融合蛋白,为进一步研究该基因的功能和植物体内天然橡胶合成分子机制奠定基础。采用同源克隆法结合RT-PCR技术获得目的基因,测序正确后将该基因片段连接到原核表达载体pET-30a中,转化大肠杆菌BL21并诱导表达。结果表明:该基因开放阅读框为927bp,编码308个氨基酸,推测的蛋白分子质量为34.9ku,理论等电点为8.74;具有cis-异戊烯基转移酶的5个高度保守区,属于cis-IPPS superfamily蛋白家族;系统进化树表明,橡胶草顺式异戊烯基转移酶与短角蒲公英的亲缘关系最近;经IPTG诱导和SDS-PAGE检测,所构建的原核表达载体表达的融合蛋白与预期蛋白相符合。可见,利用RT-PCR技术从橡胶草叶片中克隆得到顺式异戊烯转移酶基因,成功构建原核表达载体,并使其在大肠杆菌中得到表达。

遮荫对橡胶草生理特性的影响

【目的】研究不同遮荫处理对橡胶草光合性能和物质含量的影响,分析遮荫影响橡胶草的生理机制过程。【方法】以新疆当地2个橡胶草品系为材料,于2019年在新疆农业科学院安宁渠综合试验场进行大田试验。设不遮荫、轻度遮荫、重度遮荫3个处理。【结果】与正常光照相比,轻度遮荫促进了橡胶草根系和叶片中柠檬酸、苹果酸、丁二酸、草酸、总黄酮、总酚、绿原酸、咖啡酸等物质的合成,提高了橡胶草的代谢能力,进而增加了橡胶草光合性能和物质含量,最终影响了橡胶草的光合生理特性。重度遮荫造成橡胶草SPAD值、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)迅速降低,但胞间CO2浓度(Ci)上升,橡胶草叶片和根系中的总酚、总黄酮、有机酸组分、绿原酸和咖啡酸含量均下降。昭苏1-1的相关指标变化幅度较哈引2-6小。【结论】不同品系橡胶草在不同遮荫环境下的生长适应性不同。尤其在重度遮荫环境下,2种橡胶草光合性能均显著下降,光合产物累积能力及输出能力受阻,最终影响橡胶草生理特性。

不同温度处理对橡胶草种子发芽特性的影响

为明确橡胶草人工育苗合理播种期和播种技术,设置了不同温度梯度和冷热预处理,研究了其对橡胶草种子发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数的影响。结果表明：不同温度对橡胶草种子的发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数的影响显著,在5-35℃范围内,随温度的上升呈先增后减趋势,其中25℃时种子发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数均达到最大值,分别为85%、79%、14.17及33.87,而且该温度下种子发芽所需时间较短,发芽速度最快;冷热预处理对橡胶草种子发芽率影响不显著,而对活力指数的影响显著,5℃处理8-20天或35℃处理6-18 h的种子活力指数显著高于对照。因此,橡胶草种子发芽最适温度为25℃,5℃处理8-20天或35℃处理6-18h有利于提高种子发芽特性。

橡胶草高频再生体系的建立

以橡胶草叶片为外植体,研究了消毒时间、外源激素等因素对外植体成活率、不定芽的诱导、伸长和生根的影响。结果表明:用0.1%的升汞处理7min为最佳消毒方法,最佳的再生培养基为MS+1.5mg/L 6-BA+0.1mg/L NAA,平均诱导率为97.3%,芽伸长培养基为MS+2.0mg/L 6-BA+0.02mg/L NAA+0.4mg/L GA3,生根培养基为1/2MS+0.2mg/L NAA,生根率为100%,所获得的组培苗生长健壮且移栽成活率高,最终摸索出了橡胶草最佳的再生体系。

能源橡胶草GGPPS基因启动子的克隆及瞬时表达研究

以多年生宿根型草本植物橡胶草为材料,根据已获得的橡胶草牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶(geranylgeranyl pyrophosphate synthase,GGPPS)基因序列设计引物,采用TAIL-PCR扩增到GGPPS基因5′上游大小为1131bp的序列。采用PlantCare和PLACE软件分析,表明该序列不仅具有启动子的基本元件,同时还有与多个器官特异表达元件以及与胁迫相关的顺式作用元件,命名为pTkGGPPS(GenBank:KT901796)。将该序列代替pCAMBIA1304质粒上的CaMV 35S启动子序列,以GFP基因作为报告基因,构建pCAMBIA1304-pTkGGPPS-GFP植物表达载体,利用农杆菌介导法转化洋葱表皮细胞,结果表明,该启动子能够驱动GFP基因表达,具有一定的活性。TkGGPPS基因启动子克隆及瞬时表达为橡胶草中橡胶合成及组织特异性研究奠定了基础。

GA_3对橡胶草生理特性及开花的影响

以橡胶草叶片为试材,喷施不同质量浓度[0 mg/L(CK)、50 mg/L(T1)、100 mg/L(T2)、150mg/L(T3)、200 mg/L(T4)、300 mg/L(T5)、600 mg/L(T6)]赤霉素(GA3),研究其对橡胶草叶片叶绿素含量、类胡萝卜素含量、酶活性、开花及主要开花性状的影响。结果表明:叶片喷施GA3后,随着时间的推移,各处理叶片叶绿素含量和类胡萝卜素含量整体上呈逐渐上升趋势,但上升幅度较小,且CK最高;GA3处理均使叶片SOD、POD、CAT活性下降,其中,T3的酶活性较其他处理低,T3叶片SOD活性在处理后10 d与CK相差最大,活性下降25.39%,活性最低峰时较CK下降11.81%;T3叶片CAT活性处理后10 d与CK相差最大,活性下降77.66%,活性最高峰时较CK下降44.00%;T3叶片POD活性在处理后20 d与CK相差最大,活性下降75.17%,处理后60 d与CK相差最小,POD活性下降32.13%。随着GA3质量浓度的增加,各处理营养生长期时间延长,开花推迟,花期缩短;花葶高度和花葶粗均呈现先升高后下降的趋势,开花数则呈下降趋势;而花直径差异不显著,但均与CK差异显著。综上,外施一定质量浓度的GA3对橡胶草花葶高、花葶粗、花直径生长均有一定的促进作用,且质量浓度为150 mg/L时促进效果最佳。

不同种植密度对橡胶草主要农艺性状及生物量的影响

为了明确橡胶草区域适应性栽培的合理种植密度,在大田条件下设置行距×株距分别为20 cm×20 cm、20 cm×30 cm、20 cm×40 cm、20 cm×50 cm、30 cm×20 cm、30 cm×30 cm、30 cm×40 cm、30 cm×50 cm共8个密度处理,研究不同种植密度对橡胶草现蕾期和结实期主要农艺性状和生物量的影响。结果表明:当行距为20 cm或30 cm时,橡胶草现蕾期和结实期主要农艺性状和生物量均随着株距增加呈增大趋势,且行距为30 cm时的主要农艺性状和生物量均比行距20 cm的高;此外,不同种植密度下橡胶草的叶长、株幅、千粒重、鲜根重、干根重和根粗差异均达到显著水平,而种植密度对花葶长度及花葶数量等影响较小,在行距×株距为30 cm×40 cm时,橡胶草的主要农艺性状和生物量较高,农艺性状也较好。因此,行距×株距为30 cm×40 cm是橡胶草区域适应性栽培较合适的种植密度。

茉莉酸甲酯对橡胶草生理生化及乳管分化的影响

为了研究喷施不同浓度茉莉酸甲酯(MeJA)对橡胶草(Taraxacum kok-saghyz Rodin,TKS)农艺性状和乳管分化相关生理生化指标的影响,分析这些指标的变化与乳管分化的关系,明确促进橡胶草乳管分化的最佳MeJA喷施浓度,本试验选择1个月生的盆栽橡胶草为材料,设5个浓度的MeJA处理水平,即0.25、0.50、1.00、2.00和5.00 mmol/L,以喷施含2.2%无水乙醇的蒸馏水处理的橡胶草为对照,研究喷施不同浓度MeJA对橡胶草农艺形状、叶片叶绿素含量、根系活力、根系内源激素含量、根系PAL活性、根系木质素含量及根部韧皮束圈数的影响。结果显示:与对照相比,喷施不同浓度MeJA可增加橡胶草的主根长度、主根粗度和根冠比,但抑制了叶片的生长。喷施不同浓度MeJA提高了叶片叶绿素含量和根系活力;橡胶草根系内源玉米素核甘(ZR)、生长素(IAA)和MeJA含量均呈增加趋势,且均大于对照处理;随着MeJA处理浓度的增大,脱落酸(ABA)和赤霉素(GA3)含量呈先增加后减小的趋势;6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)含量与对照无显著差异。适宜浓度MeJA可增加橡胶草根部苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性,提高根系木质素含量,增加韧皮束圈数。经0.25、0.50和1.00 mmol/L MeJA处理后植株韧皮束圈数与对照呈显著差异,与对照相比分别增加了29.4%、35.3%和47.0%。喷施适宜浓度的MeJA可促进根部的生长,优化地上部与地下部的关系;加速根部IAA、MeJA、GA3、ZR和ABA代谢;提高植株PAL活性,增加木质素含量,提高乳管分化能力。因此,可以通过叶面喷施浓度为1.00 mmol/L的MeJA最大限度的促进橡胶草根部乳管分化。

氮磷钾不同施肥水平对橡胶草生长发育的影响

研究了N、P、K不同施肥水平对不同时期橡胶草主要农艺性状的影响,并对不同施肥水平下不同时期主要农艺性状进行相关性分析。结果表明,不同施肥处理对不同时期橡胶草的叶长、叶宽、叶形指数等指标的影响程度不同,且均显著高于对照(p<0.05)。其中,橡胶草植株在生长期时主要受N的影响,且生长速度较快;到现蕾期不仅受N的影响,开始逐渐受P的影响;在开花期和结实期时受P的影响最为显著,且生长速度相对缓慢,其中花葶长度和花葶数量受P影响最为显著,花序大小除了受P影响外,受K的影响也较为显著。叶长与叶宽、叶形指数、株幅、花葶长度、花葶数量、花序长度及花序宽度呈显著正相关;叶宽与叶形指数呈显著负相关,而与株幅、花葶长度、花葶数量呈显著正相关;株幅与花葶长度、花葶数量及花序宽度均呈显著的正相关;花葶长度与花葶数量和花序宽度均呈显著的正相关。

利用酶标仪快速批量测定橡胶草中菊糖的含量

以橡胶草根为研究对象,采用3,5-二硝基水杨酸法(DNS法),利用酶标仪为检测仪器,建立了橡胶草中菊糖的快速测定方法。结果表明,酶标仪检测橡胶草根中总糖和还原糖含量的最佳实验条件:波长为550 nm、DNS显色剂用量为0.8 m L、沸水浴显色时间为8 min。同时,获得此条件下回归方程为A=0.6872C-0.0215(R^2=0.9982),线性范围为0~2.2 mg/m L,加样回收率为96.67%~102.33%。该方法灵敏、稳定、重现性好,可在短时间内完成多个样品同时测定,该方法所得结果略高于分光光度计法。

混合盐碱胁迫对橡胶草种子萌发的影响

以野生橡胶草为研究材料,将中性盐(NaCl、Na_2SO_4)和碱性盐(NaHCO_3、Na_2CO_3)按不同比例和浓度配制成25组梯度混合盐溶液,采用室内培养法观察了混合盐胁迫对橡胶草种子萌发的影响。结果表明:随着盐浓度的增加,相对盐害率上升,发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和初生根长度均呈下降趋势;在相同盐浓度条件下,pH值高的混合盐对种子萌发的抑制作用更强;逐步回归分析表明,盐浓度是抑制种子萌发的主导因素,pH值的影响次之。

橡胶草的研究进展

对橡胶草的形态特征、生物特性、栽培技术,橡胶草的橡胶合成及提取等相关研究进行了综述,并对今后的研究方向作了简要的展望。

利用SSR标记分析橡胶草种质资源的遗传多样性

为了解橡胶草种质的遗传背景和遗传多样性,为今后橡胶草育种提供理论依据。本研究利用23对SSR引物对96份橡胶草材料进行遗传多样性分析。23对SSR引物通过扩增共得到71个等位变异,等位变异范围2-6个,平均等位基因数为3.09个。通过聚类分析,96份材料被分为2大类群,类群I包含所有俄罗斯和美国材料以及5份新疆野生材料,类群II包含其余新疆7个居群的材料;俄罗斯和美国材料同属于亚群A,平均遗传相似度为0.88,说明它们之间存在紧密的亲缘关系;新疆7个居群的材料被分为6个亚群,显示丰富的遗传多样性,而且相互之间存在复杂的遗传关系。本研究结果证明SSR标记能够有效地用于橡胶草的遗传多样性研究,并为今后的橡胶草种质收集和遗传育种提供了重要理论依据。

聚乙二醇模拟干旱对新疆橡胶草种子萌发与幼苗生长的影响

以新疆橡胶草为材料,采用聚乙二醇（PEG-6000）模拟干旱法,PEG溶液渗透势范围为-1.0～0.0MPa,探讨干旱胁迫对橡胶草种子发芽势、发芽率、日相对发芽率、平均发芽速率、发芽指数、活力指数、幼根长度、幼叶长度以及幼叶宽度的影响。结果表明,随着PEG溶液浓度的增加,种子活力以及幼苗长势均呈现出先升高而后降低的趋势。当PEG溶液渗透势为-0.4 MPa时,发芽指数和活力指数显著低于对照组,而其幼根长度、幼叶长度以及幼叶宽度与对照组差异不显著,说明橡胶草种子活力比幼苗生长对于干旱胁迫更敏感;当PEG溶液渗透势为-0.8 MPa时,橡胶草种子萌发受到完全抑制,表明-0.8 MPa为橡胶草种子萌发的临界水势。

氨磺灵和秋水仙素诱导橡胶草四倍体效果的比较研究

为探讨不同诱变剂对橡胶草四倍体的诱导效果,以橡胶草幼芽为材料,采用浸芽法,比较分析氨磺灵和秋水仙素2种诱变剂不同浓度和处理时间对橡胶草多倍体的诱导效果及多倍体橡胶草的形态特征变化。结果表明:氨磺灵处理橡胶草的成苗率(60%~75%)和最高诱变率(14.08%)均高于秋水仙素处理(0~59%和5.56%),其嵌合体率(27.27%)低于秋水仙素处理(75.00%),其中0.04 mmol/L氨磺灵处理30 min,成苗率为71.00%,变异率14.08%,为最佳诱变条件。可见,氨磺灵比秋水仙素更适合用于橡胶草多倍体诱导。诱导后获得的四倍体橡胶草叶片厚度、气孔大小、花和种子大小均显著大于野生型二倍体植株,气孔密度则显著低于野生型植株,这些形态特征可辅助多倍体橡胶草快速筛选和鉴定。本研究初步探明了2种诱变剂对橡胶草染色体加倍的诱导效果,为今后橡胶草多倍体育种提供理论依据和技术支持。