文心兰侧花瓣转录组分析与调控唇瓣化变异相关转录因子的挖掘

文心兰因其独特的花型和艳丽的颜色是市场上重要的鲜切花。文心兰花瓣极易产生花型多样性,为了探究调控文心兰侧花瓣唇瓣化的分子机制,对柠檬绿文心兰(Oncidium flexuosum ‘Honey Angel’)及其侧花瓣唇瓣化变异种(突变体)的侧花瓣进行RNA提取和转录组分析。测序结果共获得45 525 415个高质量reads,鉴定出52 253个unigenes。利用NR、Swissprot、PFAM、GO、NT、KO、KOG七大数据库分别进行基因功能注释,分别注释到31 828、23 174、21 369、21 367、20 830、10 523、6465条unigenes。经表达量比较,在柠檬绿文心兰和突变体之间获得差异表达基因3120条。GO功能富集分析显示,共有1537条差异表达基因注释到生物过程、细胞组分和分子功能3个功能群组。KEGG功能富集分析显示,将690个差异表达基因富集到不同的代谢通路,其中代谢途径富集的基因最多。兰花唇瓣器官发育的研究更多地集中在MADS-box基因家族中,在该转录组数据中不仅筛选到5个显著差异表达MADS-box基因家族成员,还挖掘到其他可能与文心兰唇瓣发育相关的NAC、TCP、MYB及WRKY等转录因子。运用RT-qPCR对这些转录因子基因进行表达量验证,定量结果与RNA-seq数据一致,且这些转录因子大部分在文心兰唇瓣化侧花瓣中具有高表达,说明其可能正向调控着文心兰唇瓣器官的发育。综上所述,本研究挖掘到大量参与文心兰唇瓣化变异的关键转录因子,为兰花唇瓣发育分子机制及调控网络研究提供参考依据。

嘉兰引种栽培及园林应用前景

嘉兰为百合科嘉兰属攀援性多年生草本植物,其花型独特、花色艳丽,花朵在开放的过程中具变色现象,趣味性强,观赏价值高。通过对嘉兰进行引种栽培及观察发现,嘉兰在广州地区生长良好,不同来源地的嘉兰均可正常开花结实。本研究对嘉兰的植物形态、生态习性、繁殖方法、栽培管理技术及园林应用方式进行系统总结,为嘉兰的栽培管理及推广应用提供一定的参考依据和技术支撑。

不同种姜花香气成分分析

姜花是姜科姜花属多年生草本植物,不同种的姜花在香气上存在很大差异。对姜花挥发性香气物质组成的研究,有助于了解其生物合成的可能途径,为进一步研究其香气代谢打下基础。本试验用固相微萃取—气相色谱质谱分析法对香气释放量有差异的4种姜花进行香气成分和含量的测定。结果显示:4种不同颜色姜花的释香成分和含量都有显著性差异,其中,红姜花的挥发性成分相对含量仅为1.21μg.h-1.g-1FM,而金姜花、黄姜花、白姜花分别为16.80、13.64、17.36μg.h-1.g-1FM;使姜花产生浓郁香气的主要成分可能是沉香醇和1,8-桉油醇等萜烯醇类化合物。

乙烯和1-MCP对白姜花萜类香气及相关基因表达的影响

【目的】研究乙烯和1-MCP对白姜花萜类香气物质合成释放的影响,探究相关基因的表达变化。【方法】以白姜花Hedychium coronarium为材料,分别用10μL·L^(–1)的乙烯和4μL·L^(–1)的乙烯抑制剂1-MCP处理8 h,随后采用顶空固相微萃取和气相色谱–质谱(GC-MS)技术进行挥发性香气物质的测定,所得到的离子图用NIST 08数据库进行定性及定量分析。通过荧光定量PCR分析相关基因的表达情况。【结果】乙烯处理后白姜花香气成分罗勒烯、沉香醇、别罗勒烯、石竹烯和法尼烯的挥发量显著上升,相关香气萜类合成酶基因HcTPS1、HcTPS3和HcTPS10的表达量分别上升了116%、182%和63%;而用1-MCP处理后,罗勒烯、别罗勒烯和法尼烯的挥发量显著下降,HcTPS1、HcTPS3和HcTPS10基因的表达量分别降低了45%、30%和30%。乙烯处理后,核转录因子HcEIL1-1和HcEIL1-2的表达量分别上升了51%和114%;1-MCP处理后,HcEIL1-1和HcEIL1-2表达量分别下降了30%和60%。【结论】外源乙烯可以提升白姜花萜类花香物质的释放量,白姜花乙烯信号通路中的核转录因子HcEIL1-1和HcEIL1-2与萜类花香合成酶基因的表达模式一致。

茉莉酸拮抗乙烯延缓文心兰花朵衰老的研究

文心兰(Oncidiumhybridum)花朵的花药帽易脱落,导致切花加速衰老。以‘柠檬绿’文心兰为试验材料,研究脱药帽后花朵乙烯释放速率和茉莉酸(jasmonic acid,JA)含量变化,外源茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)及其抑制剂乙酰水杨酸(acetylsalicylic acid,ASA)对脱药帽文心兰花朵衰老、乙烯释放及乙烯合成关键基因OhACO1和OhACO2表达的影响,探究乙烯和JA在文心兰花朵衰老过程中的作用。研究结果表明:脱药帽处理会加速文心兰花朵衰老,脱药帽处理1 d时乙烯释放速率已达168.23 nL·g^(-1)·h^(-1),而同期未脱药帽对照没有乙烯释放,JA含量显著增加,但脱药帽处理比对照低57.86%。此外,外源MeJA处理显著抑制文心兰花朵衰老,而其抑制剂ASA处理则明显促进衰老,外源MeJA处理抑制了乙烯生物合成关键基因OhACO1和OhACO2的表达,而ASA不同程度地增加了其表达,说明JA可能通过抑制乙烯合成来延缓文心兰花朵衰老,在文心兰花朵脱药帽处理诱发的衰老过程中JA具有拮抗乙烯、延缓衰老的作用。

植物萜类合成酶及其代谢调控的研究进展

萜类是植物中一类重要的次生代谢物,具有重要的生理生态作用及经济价值。萜类合成酶是萜类化合物形成的关键酶,包括单萜合成酶、倍半萜合成酶和二萜合成酶等,其种类和功能决定了萜类的多样性。萜类合成代谢具有明显的组织特异性,并受植物发育进程的调控,外界生物与非生物因子对其代谢有显著影响。基因工程技术在一定程度上改变了转基因植株中萜类的组分和含量。综述了近年来在萜类合成酶结构、分类和作用机理以及萜类代谢调控的研究进展。

文心兰花药帽脱落与切花花朵衰老的关系研究

以花药帽易脱落的‘柠檬绿’和花药帽不易脱落的‘百万金币’文心兰切花为试材,探究花药帽脱落促使花朵衰老的原因。结果表明:去除花药帽的‘柠檬绿’和‘百万金币’分别在处理2和3 d较对照提前出现花瓣失水皱缩的衰老迹象,花药帽脱落16 h后释放内源乙烯,‘柠檬绿’内源乙烯释放速率为对照的55.42倍,‘百万金币’为8.57倍,去除花药帽后‘柠檬绿’和‘百万金币’花朵内源乙烯的释放速率分别在处理3和6 d达到峰值,释放量分别为351.59和82.57 nL·g^(-1)·h^(-1)。扫描电镜观察两个文心兰品种花药帽与蕊柱结合部位,发现‘柠檬绿’文心兰的蕊柱与花药帽的结合部位上不存在相匹配的长块状扁平结构,而‘百万金币’文心兰的蕊柱与花药帽的结合部位上具有相匹配的长块状扁平结构,两者之间的嵌合可能与防止花药帽的脱落有关。进一步研究发现,外源乙烯均加速了‘柠檬绿’和‘百万金币’花朵的衰老,分别在瓶插3和4 d出现衰老迹象,较对照提前2和3 d,含水量分别下降了12.57%和20.48%,丙二醛含量较对照组显著升高。未经外源乙烯处理的‘柠檬绿’单花瓶插1 d后花瓣含水量仅为‘百万金币’花瓣含水量的34.64%~43.39%,推测花瓣含水量减少或是文心兰衰老的主要因素之一。

观赏植物花色相关的类胡萝卜素组成及代谢调控研究进展

类胡萝卜素是一类重要显色化合物,在花色形成中起重要作用,是赋予植物呈现黄色到红色的物质基础之一,其中α–胡萝卜素(α-carotene)、β–胡萝卜素(β-carotene)以及叶黄素类(Xanthophylls)等呈黄色,番茄红素(Lycopene)、虾青素(Astaxanthin)和辣椒红素(Capsanthin)等呈红色。近年来观赏植物花色相关类胡萝卜素的研究较多,本文就类胡萝卜素对花色呈现的影响,类胡萝卜素生物合成与降解途径及相关基因功能,类胡萝卜素代谢转录、表观遗传等分子调控3个方面来概述有关观赏植物类胡萝卜素组成及代谢调控的最新研究进展,为进一步研究植物花色提供参考。

‘白姜花’ב金姜花’杂交F_(1)代花色遗传分析及其相关SSR分子标记开发

以‘白姜花’为母本,‘金姜花’为父本杂交获得的114株F1杂交后代为材料,对唇瓣主色、唇瓣心部主色、花丝主色和花药主色等4个重要花色性状进行观测和分析,同时利用集团分离分析法开发花色相关分子标记。结果显示,114株F1杂交后代花色分离广泛,唇瓣主色、唇瓣心部主色、花丝主色和花药主色的香农—维纳指数为0.57~1.58。唇瓣主色和唇瓣心部主色的L*、a*、b*值呈连续分布。聚类分析可将114个F1杂交后代分为橙色系和白色系两大类。BSA-SSR分析从191对引物中确定了HcgSSR676标记与花色性状紧密相关,该标记与白色系/橙色系,唇瓣主色黄度值(b*1)、唇瓣心部主色亮度值(L*2)、红度值(a*2)、黄度值(b*2)极显著相关,回归决定系数R2范围为7.92~23.19。