兰州百合鳞茎花青素合成相关MYB与bHLH转录因子的筛选分析

百合鳞茎在采后贮藏过程中,由于花青素的积累导致鳞茎变紫红色,进而影响其价值。该文基于兰州百合鳞茎转录组数据,利用生物信息学技术分析花青素相关转录因子,共分析了50个MYB转录因子与73个bHLH转录因子,包括序列的比对、理化性质分析、亚细胞定位、系统进化关系以及保守结构域预测。MYB分类结果显示,50个MYB转录因子中有2个属于1R-MYB类,44个属于R2R3-MYB类,3个属于3R-MYB类,1个属于4R-MYB类。50个MYB不稳定蛋白均为亲水性蛋白,亚细胞定位表明48个MYB定位于细胞核。73个bHLH均为不稳定蛋白,且72个都为亲水性,亚细胞定位显示58个bHLH定位于细胞核。通过与模式植物拟南芥MYB和bHLH转录因子构建进化树分析、保守结构域预测、基因表达量分析以及转录因子与结构基因的相关性分析,初步筛选出3个MYB基因和1个bHLH基因可促进兰州百合鳞茎花青素合成,为进一步深入研究兰州百合鳞茎花青素调控基因提供了理论支持。

百合育种技术研究进展

百合(Lilium spp.)是多年生球根草本植物,包括观赏、食用和药用百合,具有较高的经济价值。百合遗传背景复杂、杂合度高、远缘杂交不亲和,且传统杂交育种周期长、育种精度低,难以快速高效地培育目标品种。目前,包括现代杂交育种、诱变育种、倍性育种、体细胞杂交育种和基因工程育种在内的现代育种技术均已在百合中应用。本文总结了百合杂交育种中远缘杂交不亲和的克服方法,诱变育种中的诱变条件,倍性育种中多倍体育种和单倍体育种主要采取的技术手段,体细胞杂交育种原生质体分离纯化和杂交的条件以及基因工程育种中百合遗传转化体系和基因编辑体系的研究进展。在此基础上,列举了不同百合育种方法和技术的研究案例,分析了不同育种技术面临的问题,并展望了百合育种技术的进一步发展和应用前景,旨在为未来百合育种技术及其应用的研究提供有价值的参考,并为更多百合新品种的创制提供依据。

细叶百合Catalase基因的克隆及表达分析

为探究细叶百合(Lilium pumilum)Catalase(CAT)基因与耐盐碱胁迫的关系,从细叶百合鳞茎中成功克隆出LpCat基因。该基因的ORF区长度为1479 bp,编码492个氨基酸,对其进行序列比对和系统进化树分析,发现细叶百合Catalase蛋白与通江百合(L.sargentiae)、菠萝(Ananas comosus)、油棕(Elaeis guineensis)等植物的Catalase蛋白亲缘关系较近。构建了pQE-LpCat原核表达载体,以1 mol·L^(-1)IPTG为诱导剂进行LpCat蛋白的体外诱导表达与纯化。在添加50 mmol·L^(-1)NaHCO_(3)胁迫下,携带PQE-LpCat蛋白的菌液生长浓度高于对照菌株。在1 mol·L^(-1)NaHCO_(3)、2.5 mol·L^(-1)H_(2)O_(2)胁迫下过表达LpCAT基因烟草(Nicotiana plumbaginifolia)植株与野生型相比,枯萎程度相对较低。通过净光合速率、气孔导度、胞间CO_(2)和蒸腾速率,H_(2)O_(2)含量,丙二醛(MDA)等生理指标检测说明过表达LpCat基因烟草植株比野生型烟草植株更耐盐碱。

细叶百合DREB转录因子生物信息学及胁迫应答表达分析

DREB转录因子是AP2/ERF家族的主要成员,在植物应对非生物胁迫中发挥重要作用。目前还没有针对细叶百合DREB转录因子家族的系统分析。本研究基于细叶百合(根、茎、叶)转录组数据筛选出12个DREB转录因子,命名为LpDREB1-LpDREB12,并对其进行生物信息学及不同组织在胁迫下的表达模式分析。结果表明,细叶百合DREB蛋白多为不稳定蛋白且具有一定亲水性,α螺旋和无规则卷曲是蛋白二级结构的主要组成部分。系统进化分析显示,12个细叶百合DREB转录因子同61个拟南芥DREB转录因子聚类到一起,说明细叶百合和拟南芥DREB家族成员具有较高的保守性。表达模式分析表明,在干旱、盐、低温及脱落酸胁迫下12个细叶百合DREB基因的表达均有组织特异性。研究结果丰富了细叶百合DREB基因数据库,为挑选优质抗逆基因提供了理论依据。

养阴之花话百合

百合为百合科植物百合、卷丹或细叶百合的肉质鳞片,因其鳞茎是由20-30瓣重叠累生在一起,仿佛百片合成似的,状似白莲花,故称为“百合”,也有说法称,因其鳞茎能治疗“百合病”而得名。后来,人们又把百合与“百年和合”“百事合意”联系起来,视其为吉祥、和睦的象征,民间每逢吉日常以百合花相互馈赠。

细叶百合无性繁殖条件的选择

以栽培的 2年生细叶百合 (Lilium pumilumDC .)鳞茎为扦插材料 ,将鳞茎分内、中、外三层剥取其鳞片 ,观察鳞片在不同温度、光照强度、基质中的扦插生小鳞茎的效果。扦插 40d时 ,鳞片基本枯萎 ,此时的实验结果是 :①影响扦插效果的重要因子是温度和光强 ,2 5℃高温避光生鳞茎最佳 ;其次是鳞片位置 ,中鳞片和外鳞片好于内鳞片 ;基质对扦插影响不大。②每百鳞片生小鳞茎数和小鳞茎直径呈正相关。③相同条件下 ,相同部位的刀切鳞茎段所产生小鳞茎数量明显高于手掰的整片鳞片 。

遮荫对细叶百合和松叶百合生长发育及光合色素含量的影响

通过不同程度遮荫处理对细叶百合和松叶百合的生长特性、解剖结构及光合色素含量的变化规律进行研究。结果表明,遮荫条件下两种百合的株高、叶面积、株高/茎粗和叶绿素含量均高于对照;叶干重/叶鲜重比值均低于对照。遮荫处理后细叶百合叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度大于对照,松叶百合则小于对照。

细叶百合低温解除休眠过程中鳞茎内糖分及相关酶的研究

通过低温处理打破细叶百合鳞茎休眠,探讨细叶百合鳞茎解除休眠过程中的糖类化合物及蔗糖、淀粉代谢酶的变化规律。结果表明,鳞茎休眠解除过程中伴随着旺盛的糖类代谢活动,淀粉含量下降,淀粉酶活性升高。内层鳞片在冷藏60d时可溶性糖含量达到峰值,贮藏前期,蔗糖含量,蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性上升,SPS和SS协同控制蔗糖代谢及转运。冷藏条件下鳞片及顶芽内淀粉向可溶性糖方向代谢过程中促进了腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)活性的增加。各种淀粉代谢相关酶在鳞茎冷藏不同时期和不同部位的作用规律不同。鳞茎各个部位总可溶性糖含量与蔗糖、葡萄糖含量及淀粉磷酸化酶(SP)、SS、α-及β-淀粉酶活性都存在显著或极显著的正相关性。糖类代谢成为鳞茎休眠解除的物质基础。

细叶百合组织培养植株再生

以细叶百合的鳞片和花丝为外植体,通过两种不同的发生方式,成功获得再生植株,并建立了细叶百合两种外植体的再生体系。结果表明:鳞片可以通过器官直接发生途径再生,其最适诱导培养基为MS+NAA0.5mg·L-1+6-BA1.5mg·L-1;花丝通过愈伤组织间接器官发生途径再生,诱导愈伤组织的最适培养基为MS+2,4-D2mg·L-1+KT2mg·L-1,诱导愈伤组织产生不定芽的最适培养基为MS+NAA0.5mg·L-1+6-BA2.0mg·L-1;最适继代增殖培养基均为MS+NAA0.2mg·L-1+6-BA1.0mg·L-1;最适生根培养基为1/2MS+IBA0.5mg·L-1。

细叶百合鳞茎多酚类物质组成及其抗氧化活性

对野生细叶百合(Lilium pumilum DC.)鳞茎多酚类物质组成及其抗氧化能力进行研究,为野生百合资源的合理利用提供科学依据。以宁夏罗山野生细叶百合鳞茎为材料,比较经D-101大孔树脂纯化处理前后细叶百合总多酚含量的变化,使用高效液相色谱法检测分析细叶百合鳞茎内多酚类物质的组成与含量,采用清除DPPH、超氧根离子和羟基自由基3种方法对百合多酚提取物的总抗氧化活性进行评价。结果表明,经D-101大孔树脂纯化后其多酚含量有所降低,但回收率高达92.51%;经高效液相检测分析,11种单体酚化合物在细叶百合鳞茎中被检出,其中杨梅酮和表儿茶素的含量相对较高,分别达到了4.48 mg/100 g和2.91 mg/100 g;细叶百合多酚提取物对DPPH、超氧根离子和羟自由基均具有良好的清除能力,可作为天然抗氧化剂被开发利用。

细叶百合鳞片诱导与遗传转化组培体系的建立

为扩大细叶百合(Lilium pumilun)在生物技术领域的应用,本研究以细叶百合鳞片为外植体,MS培养基为基础培养基,附加不同种类和浓度的植物生长调节物质(6-BA,NAA,IAA,IBA)诱导丛生芽及再生植株,对体系中外植体消毒时间及各阶段培养基的激素配比进行了研究。结果表明:0.1%氯化汞溶液最佳灭菌时间为8 min;最佳诱导培养基为MS+6-BA 0.5 mg/L+NAA 0.1 mg/L;最佳继代培养基为MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L;最佳增殖培养基为MS+6-BA 0.1 mg/L+NAA 0.5 mg/L;最佳生根培养基为1/2 MS+IAA 0.1 mg/L+IBA 0.1 mg/L。

细叶百合低温解除休眠过程中鳞茎细胞淀粉粒及花芽分化的变化

以细叶百合为试材，通过低温（5℃）解除鳞茎休眠，研究了休眠解除过程中鳞茎细胞的淀粉粒的变化及细叶百合花芽分化的变化过程。通过石蜡切片和实体显微结构观察，结果表明，低温冷藏期间，顶芽生长锥的高度和宽度逐渐增加，细叶百合花芽分化主要分为4个时期，O～48d为小花原基分化期，60d为外轮花被原基分化期，72d为内轮花被原基分化期，84d为雄蕊和雌蕊原基分化期；鳞片及顶芽细胞内淀粉粒数量随着冷藏时间的延长逐渐减少。冷藏O～24d内，鳞茎细胞没有进行有丝分裂，冷藏36d以后细胞分裂数量逐渐增加，冷藏84d分裂期细胞数量增加到2．6个。

细叶百合的种子萌发

以东北林业大学花圃内栽培的 2年、3年生细叶百合以及大庆野生细叶百合种子为材料 ,观察百合当年种子和隔年陈种子在不同光照强度和不同温度条件下的萌发情况。实验结果表明 ,栽培 2年的细叶百合种子适合萌发的温度为 2 0℃ ,种子萌发对光反应不敏感 ,1 5、2 5℃抑制种子萌发 ;栽培 3年的细叶百合种子适合萌发的条件为 2 0℃恒温、2 4h光照 ,光照强度与种子萌发完全所需时间成反比 ;野生细叶百合种子适合萌发的温度为2 0℃ ,光对种子萌发有抑制作用 ;隔年陈种子萌发率没有下降 ,2 5℃时萌发率最高 ,弱光能提高种子萌发率。细叶百合从野生到栽培 ,光对种子萌发从一定程度的抑制 。

HPLC法测定百合、卷丹、细叶百合中3种甾体皂苷的含量

目的 HPLC法同时测定百合、卷丹、细叶百合中3种甾体皂苷的含量。方法采用HPLC法,色谱柱为Akzonobel Kromasil C18(250 mm×4.6 mm,5μm),流动相为乙腈-0.1%磷酸,检测波长210 nm,流速1.0mL/min。结果 (25R)-26-O-(β-D-吡喃葡萄糖)-呋甾烷-5-烯-3β,22R,26-三羟基-3-O-α-L-鼠李糖-(1→2)-β-D-吡喃葡萄糖-(1→4)-β-D-吡喃葡萄糖苷(简称皂苷1)在2～12μg呈良好线性关系(r=0.9998);(25R)-螺甾烷-5-烯-3β-O-α-L-鼠李糖-(1→2)-O-[β-D-葡萄糖-(1→6)]-β-D-吡喃葡萄糖苷(简称皂苷2)在3.125～18.75μg呈良好线性关系(r=0.9999);(25R)-3β,17α-二羟基-5α-螺甾烷-6-酮-3-O-α-L-鼠李糖-(l→2)-O-[α-L-阿拉伯糖-(l→3)]-β-D-吡喃葡萄糖苷(简称皂苷3)在1.125～9μg呈良好线性关系(r=0.9997)。皂苷1、2、3的平均回收率分别为97.72%、99.27%、98.96%,RSD分别为1.96%、1.78%、1.31%。结论所建立的HPLC法简便快速、准确度高,可用于百合药材的质量控制。

细叶百合的生物量和营养分配

以栽培的 2年生细叶百合 (Liliumpumilum)为材料 ,于 2 0 0 0年的生长季从蕾期至种子成熟期进行 6次取样 ,对其各器官生物量和氮、磷元素的配置进行了动态研究。结果表明 ,细叶百合虽然以种子繁殖为主 ,但在整个生长季用于生殖器官的生物量投资的比例并不很大 ,大量干物质分配到地下器官鳞茎中 (平均为 6 0 .17% ) ;茎、叶的生物量分配比例仅次于鳞茎 ;雄蕊生物量分配比例明显高于雌蕊。在叶萌动及展叶初期植株全氮百分含量最高 ;从春季萌动至秋季果实成熟 ,叶中的氮呈逐渐递减的趋势 ;茎和生殖器官的全氮含量在蕾期最大 ;生殖器官与叶、鳞茎的全氮含量相关显著。磷在生殖器官的含量较高 ,这与磷在植物有性生殖过程中的重要作用相一致 ;生殖器官与茎的全磷含量相关显著。地下器官全氮、全磷随季节变化有增多的趋势 ;地上各器官全氮、全磷相关显著 。

细叶百合冷藏过程中鳞茎保护酶活性与休眠解除的关系

以细叶百合为试材,通过冷藏（5℃）解除鳞茎休眠,研究了细叶百合鳞茎解除休眠过程中鳞茎保护酶活性与糖代谢的变化规律.结果表明,鳞片、顶芽及鳞茎盘SOD 活性在冷藏0～24d内下降,除顶芽外,鳞茎各部位POD活性在0～24d内呈下降趋势,外鳞片、顶芽及鳞茎盘中CAT 活性在冷藏0～12d 内下降,冷藏中后期,SOD、CAT、ASP 活性升高,鳞片中POD 的活性下降,顶芽及鳞茎盘POD、PPO 在冷藏中期上升.各种代谢相关酶在不同器官中的作用并不完全相同.在低温处理36～60d内,ASP、CAT 活性快速上升,后期趋于稳定.SOD 活性最低点出现在冷藏36～60d,鳞茎各部位淀粉与CAT、PPO、ASP均表现为负相关性,SOD、POD、PAL 与鳞片中淀粉表现为正相关性.36d是鳞茎解除休眠的起点,60d时鳞茎基本解除休眠.

栽培细叶百合的传粉生态

对栽培的细叶百合进行传粉生态学的初步观察结果显示：细叶百合2：30-3：00开始开花，5：30—7：00完全开放；单花开放时间3—4d，群体花期为12d。花蜜分泌在开花当日，分泌高峰在9：00—11：00，花蜜分泌与昆虫访花谐调一致。花蜜成分主要为葡萄糖、阿拉伯糖和β—D吡喃果糖。花朵挥发物的成分是软脂酸、软脂酸甲酯、肉豆蔻酸、月桂酸、3-叔戊基戊酮、十三烷和1-甲基，2异丙烯基环丁基乙醇。访花昆虫主要是蝶类、蜂类和蝇类；传粉昆虫为绿豹蛱蝶、大红蛱蝶、绢粉蝶及单齿切叶蜂、小齿淡脉隧蜂，其中小齿淡脉隧蜂的传粉活动最为活跃。晴天时小齿淡脉隧蜂访花频率的日变化与光照的日变化呈极显著的正相关，与温度的日变化呈显著的正相关，与湿度的日变化呈显著的负相关；阴天时与空气温度相关极显著，与空气湿度相关显著。细叶百合以异花虫媒传粉为主，部分自交可育。

细叶百合生物量的生殖分配

对野生环境中多年生球根类植物细叶百合 (LiliumpumilumDC .)进行了生物量生殖分配季节动态研究 ,各构件在不同季节生物量分配比的平均值从大到小的顺序为 :鳞茎 >茎 >叶 >生殖构件 ;从蕾期至花期生殖构件生殖生物量分配增加近 44倍 ,两性结构与雄蕊、雌蕊的生殖生物量比为 9:5 :1;不同季节生殖构件生物量分配与地下构件生物量呈负相关 。

细叶百合鳞茎花芽分化过程观察

以细叶百合（Lilium pumilum）鳞茎为试材,利用石蜡切片和扫描电子显微技术,对细叶百合鳞茎花芽分化全过程进行形态学和组织细胞学观察,研究细叶百合鳞茎在自然越冬状态下花芽的发生、发育进程。结果表明,细叶百合鳞茎芽顶端生长点9月中旬开始由营养茎端向生殖茎端转变,11月中旬封冻前,芽顶端生长点最下面1～2个小花原基已完成花被原基的分化,翌年春季解冻后,继续进行花芽分化,至5月中旬前,整个花序分化完成。整个花序分化历时8个月左右,形成4～7个花蕾,并可将百合花芽分化划分为未分化期、分化初期、小花原基分化期、花被原基分化期、雄蕊和雌蕊原基分化期、整个花序形成期6个时期。

细叶百合的生殖特性和繁育规律研究

研究结果表明,栽培条件下2年生细叶百合实生苗中不抽茎、抽茎不开花和开花的比例分别为:38.79%,47.66%和13.55%.3年生和4年生细叶百合全部开花,且开花比例随栽培年龄增加而增大.花粉和胚珠比为:栽培164.9～175.2;野生284.4～315.6,其繁育系统为兼性自交.全光栽培下,相对生殖成功率随植株年龄增加而增大,2年生植株,全光条件的相对生殖成功率是林下的7.5倍;野生与全光下的相对生殖成功率相差无几.在开花前5 d其柱头即有可授性,花前1 d授粉的结实率最高.细叶百合无多父本效应,单一父本结实率和种子产量反而较高.人工同株异花、自花授粉坐果率为自然传粉坐果率的1/2左右,毛百合及松叶百合的花粉对其生殖有很强的干扰作用.