山茶属连蕊茶组和毛蕊茶组资源及其种质创新研究进展

山茶属(Camellia)植物集茶叶、茶油及茶花三大特色为一身。近年来,该属连蕊茶组(Sect. Theopsis)和毛蕊茶组(Sect. Eriandria)植物随着野生资源在束花茶花种质创新等方面的发展而逐渐受到关注。为在未来山茶的开发应用中进一步利用两组资源,本文重点总结连蕊茶组和毛蕊茶组的植物资源、观赏性及适应性、种质创新等方面的研究进展。1)山茶属主要包括闵天禄、张宏达及Sealy三个分类系统研究,按照张宏达分类系统,连蕊茶组资源48种,毛蕊茶组15种;闵天禄分类学系统连蕊茶组19种,毛蕊茶组9种。2)两组资源具开花繁密,叶形较小的特点;花的挥发性成分以苯乙醇、芳樟醇、柏木醇为主。3)在应用研究中主要体现在束花茶花的育种,连蕊茶组植物10余种,毛蕊茶组1-2种已用于种质创新。从目前的研究来看,两组资源的基础研究相对薄弱,亟需结合经典分类及现代分子生物等技术开展全面的综合性基础研究;在充分发挥我国特有连蕊茶组和毛蕊茶组资源的基础上,聚焦抗逆性及观赏性的种质创新,不断丰富该类资源在园林景观等方面的应用。

叉蕨科30种植物叶表皮形态特征研究

利用光镜对叉蕨科7属30种植物叶表皮形态特征进行详细观察研究。结果显示:(1)叉蕨科30种植物的叶上表皮和下表皮细胞形状均为不规则型,垂周壁式样为深波状或浅波状,具单晶或针晶;上表皮细胞的长宽比为1.62~4.0,下表皮细胞的长宽比为1.63~3.06。(2)在30种植物中共观察到7种气孔器类型,分别为:极细胞型、腋下细胞型、聚合极细胞型、聚腋下细胞型、不等细胞型、无规则四细胞型和不规则型,每种植物分别具有4~7种气孔器类型,均为下生型气孔;气孔长宽比为1.22~1.91,气孔密度为8~76个/mm2,气孔指数为3.9%~25.7%。(3)基于气孔器类型组成进行聚类分析,可将30种植物分成3个类群。(4)对叶表皮形态特征分析认为,轴脉蕨属应介于叉蕨属和肋毛蕨属之间,且与叉蕨属关系更近;叉蕨属的范畴还有待进一步研究;支持将肋毛蕨属从叉蕨科中分离出来置于鳞毛蕨科,但不支持黄腺羽蕨属归入鳞毛蕨科。

蕨类植物花青素和原花青素成分及含量分析

以7目14科共44种蕨类植物为材料,对它们的花青素、原花青素和总黄酮含量进行检测。结果显示,44种蕨类植物均含有花青素,较为进化的水龙骨目植物的总花青素平均含量明显高于其它蕨类植物。矢车菊素、飞燕草素和天竺葵素是蕨类植物主要的花青素类型,其中乌毛蕨科植物富含矢车菊素,鳞毛蕨科植物富含飞燕草素。本研究中大部分蕨类含有原花青素,水龙骨目植物的原花青素平均含量高于其它蕨类。研究结果表明,蕨类植物中花青素和原花青素等黄酮类化合物的分布与植物科属相关,推测花青素与蕨类植物的生长发育和抗逆过程相关。

水蕨中心体蛋白基因的克隆与原核表达

蕨类植物的精子形成是一个运动细胞器重新发生的过程,但对其精子发生的分子机制仍不甚了解。中心体蛋白(centrin)是定位于细胞中心体上的一种高度保守的钙结合蛋白,被认为可能是最早参与运动细胞器发生的蛋白质。克隆鉴定centrin蛋白为进一步分析蕨类精子发生的分子机制奠定基础。该研究从蕨类模式植物水蕨(Ceratopteris thalictroides)中克隆到了水蕨centrin基因(CtCEN),其cDNA序列全长为1 077bp,结构分析表明CtCEN基因属于EF-hand超家族的centrin基因。Centrin的系统树分析发现,藻类、蕨类以及动物等具鞭毛游动精子的生物聚为一支,而被子植物聚为另一分支,表明centrin的功能可能与运动细胞器鞭毛发生有关。原核表达和Western blot分析表明,CtCEN基因表达的蛋白能与人源centrin抗体发生结合,这一结果证实克隆到了centrin基因。

江南星蕨化学成分的分离与鉴定

采用硅胶、Sephadex LH-20、中压、半制备高效液相和其他色谱技术对江南星蕨(Lepisorus fortunei)的化学成分进行分离,通过理化性质和核磁共振(NMR)数据鉴定化合物的结构.从90%(体积分数)乙醇提取物中分离得到15个化合物,分别鉴定为反式咖啡酸(1)、反式乌毛蕨酸(2)、迷迭香酸(3)、5-O-咖啡酰莽草酸(4)、(R)-3-(3,4-dihydroxyphenyl)-2Rlactic acid(5)、polybotrin(6)、苏铁蕨酸(7)、羊齿烯(8)、羊齿烯酸(9)、β-谷甾醇(10)、胡萝卜苷(11)、尿嘧啶(12)、豆甾-4-烯-3,6-二酮(13)、麦角甾-4,6,8,22-四烯-3-酮(14)和牡荆素(15).其中,化合物2、4、5、7、9、13、14和15为首次从江南星蕨植物中分离得到.本研究为阐明江南星蕨药用价值提供了化学基础.

水蕨精子发生过程中中心体蛋白和微管蛋白的免疫荧光定位

采用透射电镜技术和免疫荧光标记技术对水蕨精子发生的超微结构以及中心体蛋白和微管蛋白在精子发生过程中的动态表达进行了观察。研究发现:(1)生毛体分化早期周围有放射状微管分布,这与线粒体向生毛体的聚集有关。(2)免疫荧光观察表明,中心体蛋白仅定位于生毛体、基体和鞭毛带上,自生毛体至基体阶段呈现明亮的荧光标记,在核塑形、鞭毛形成至精子成熟阶段,中心体蛋白荧光标记随着鞭毛的发生而逐渐减弱,至游动精子阶段中心体蛋白荧光标记信号几乎消失。(3)微管蛋白早期荧光标记与中心体蛋白标记形相同,在生毛体、鞭毛带、基体等运动细胞器上呈现明亮荧光标记,但微管蛋白随着鞭毛的发生其荧光标记越来越强。从二者的时空表达特征可以推断,中心体蛋白主要是运动细胞器的组织者,而非这些运动细胞器的结构成分,其功能是参与或负责中心粒、基体和鞭毛的发生。

瓶尔小草孢子发生超微结构研究

孢子发生是蕨类植物无性生殖的重要环节,有关孢子发生过程中孢母细胞被膜和孢子被膜的形成以及孢子外壁的片层状结构和孢子外壁内层来源尚不完全清楚,本文利用透射电镜观察了瓶尔小草(Ophioglossum vulgatum L.)的孢子发生过程。结果显示,孢子母细胞被孢母细胞被膜所包裹,孢子母细胞在孢母细胞被膜内进行减数分裂。但是减数分裂第二次分裂后,这层膜消化分解。然后,在每个四分孢子周围产生新的孢子被膜包围孢子。在孢子被膜内,首先产生片层状结构,然后产生孢子外壁内层。然而,孢子被膜最后被消化分解,原生质团直接将每个孢子包围,并将原生质团内孢粉素小球沉积在片层结构外侧从而形成孢子外壁外层。此后,孢子内壁在孢子外壁内层内侧形成。最后,在孢子外壁外侧产生孢子周壁,周壁是由染色深的物质和膜结构组成。研究结果表明,表面膜实际由两层被膜组成,即孢母细胞被膜和孢子被膜,他们在发生上是单独形成,没有继承关系;孢子外壁的片层结构和孢子外壁内层由孢子自身分泌的物质形成。