东方百合LoABI1基因的克隆及表达分析

该研究以东方百合‘索邦’为材料,采用RT-PCR扩增方法克隆ABI1基因,对其进行了生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR检测其组织表达特性和低温处理过程及定植后的表达特征,以明确ABI1基因的功能特性,为解析百合ABA信号转导途径及其调控低温解除休眠过程的机理奠定基础。结果表明:(1)成功克隆得到东方百合LoABI1基因,其编码序列长度为1 341 bp,共编码446个氨基酸;LoABI1氨基酸序列中含有1个蛋白磷酸酶2C(PP2C)保守结构域。(2)系统进化分析显示,LoABI1蛋白与水稻PP2C家族成员OsPP2C06的同源进化关系最近,且与拟南芥AtABI1聚为一支,同属于PP2C基因家族中的A亚群。(3)亚细胞定位发现,LoABI1蛋白定位于烟草表皮细胞的细胞核和细胞质。(4)qRT-PCR荧光定量分析显示,LoABI1基因在百合茎生根、嫩茎、叶片及各花部组织中均有表达,且在幼嫩组织中表达量较高;LoAB1I基因在冷藏期间的表达量呈先升高后降低的趋势,并于冷藏期第5周达到峰值,但在定植期间持续下降且保持较低水平。(5)经4℃低温处理60 d的百合鳞茎在定植后14~28 d能发芽、28~48 d可见花蕾,而不进行低温处理的鳞茎既不萌芽也不开花。研究推测,百合LoABI1基因可能在低温解除种球休眠过程中具有重要作用,LoABI1蛋白可能在百合ABA信号转导过程中发挥作用。

NaCl胁迫对梅花和山桃种子萌发及生理特性的影响

研究盐胁迫对梅花种子萌发的影响在指导盐碱地条件下梅花育苗生产及盐碱地区耐盐植物筛选时的重要意义。以梅花种子作为梅花耐盐性初步研究试验材料,同时以常用作梅花嫁接繁殖砧木的山桃种子作对照,设置NaCl含量分别为0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%6个浓度水平的盐胁迫处理,研究其萌发过程中发芽率、丙二醛(MDA)含量、保护酶活性、渗透调节物质含量的变化。结果表明,1)随着NaCl胁迫浓度的升高,梅花及山桃种子的发芽率均呈现逐渐降低的趋势。2)随着NaCl胁迫浓度的升高,种子MDA含量增加;SOD、POD活性呈先升高后降低的趋势;脯氨酸含量增加,可溶性糖和可溶性蛋白含量略有增加;NaCl胁迫浓度越高,种子所受到的伤害越深。3)研究发现,‘丰后’梅种子具有一定的耐盐性,且‘丰后’梅种子较山桃的耐盐性强。

春黄菊族部分植物CYC2d同源基因的分离与功能初步分析

CYC同源基因作为控制花瓣对称性形成的关键基因,在菊科头状花序中主要调控着舌状花(两侧对称)的生长发育。菊科植物中舌状花的有或无及其分子调控机制和演化过程一直备受关注。本研究从花型不同的川甘亚菊、戈壁短舌菊和神农香菊中分别同源克隆了转录因子基因CYC2d。3个序列与菊花CmCYC2d基因氨基酸序列的比对结果显示其同源性均超过90%,且均含有保守的TCP和R结构域。半定量RT-q PCR结果显示,CYC2d在地被菊品种‘毛香玉’幼嫩花序中的表达量最高,而在川甘亚菊和戈壁短舌菊中的表达量非常微弱。因此,进一步通过实时荧光定量检测了CmCYC2d在‘毛香玉’6个发育时期舌状花和管状花中的表达情况,结果表明,CmCYC2d各个时期管状花中的表达量均很低,而在相应时期舌状花中的表达均很丰富。在不同花型的杂交F1代优株中,CmCYC2d也主要在不同位置的舌状花中高表达。通过农杆菌转化重组质粒p SUPER1300-CmCYC2d-GFP在烟草表皮细胞瞬时表达,亚细胞定位结果显示其定位于表皮细胞核。分别在野生型拟南芥和tcp1突变体(SALK-022364)中过表达CmCYC2d基因的结果表明,转基因阳性株系的营养生长受到抑制,花期延迟,花瓣大小和排列均发生了变化,使原本辐射对称的花瓣呈现两侧对称的趋势。从研究结果可知,转录因子基因CmCYC2d对菊花舌状花的发育有重要调控作用。本研究为菊科舌状花演化的分子调控机制研究奠定了基础。

梅花果实品质及抑菌、抗氧化活性分析

为揭示不同品种梅花果实的品质及抑菌、抗氧化活性差异,从抗寒梅花中筛选果实品质优良的品种,为抗寒花果兼用梅的选育以及梅花果实综合利用提供依据。对8个品种梅花果实的品质(外观品质和食用品质)性状、抑菌和抗氧化活性进行评价,利用高效液相色谱-质谱联用技术对酚类化合物进行分离和检测,对果实品质性状与抑菌和抗氧化活性进行相关性分析。结果表明:不同品种梅花果实的品质性状差异显著,‘淡丰后’、‘粉靥丰后’、‘武藏野’和‘飞绿萼’等级评价较高;‘丰后’、‘武藏野’、‘飞绿萼’总酚和总黄酮含量较高,从3个品种中都分离出儿茶素、迷迭香酸、圣草酚、丁香酸、芦丁5种酚类化合物,梅花果实的抑菌和抗氧化活性与总酚和总黄酮含量存在相关关系。‘武藏野’和‘飞绿萼’是优良的抗寒花果兼用梅,果实品质性状较优,可以作为天然抗氧化剂或功能性食品进行开发利用。

嫁接对梅花耐盐性的影响

以盆栽一年生‘丰后’梅自根苗、山杏为砧木的‘丰后’梅嫁接苗以及山杏自根苗为试材,设置土壤NaCl含量分别为0(CK)、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%和1.5%的盐胁迫处理,观测3种植物盐害情况及其叶片细胞膜透性、抗氧化酶活性、有机渗透调节物质含量的变化,并应用隶属函数值法对各盐浓度处理下3种材料叶片的生理指标进行综合评定,以明确它们的耐盐能力,为梅花向盐渍土分布较广的北方地区推广应用,以及梅花繁殖方法及梅花砧木的选择提供理论依据。结果表明:(1)随着土壤中NaCl含量的递增,‘丰后’梅自根苗、‘丰后’梅嫁接苗及山杏的盐害指数和盐害率不断增大,三者盐害指数在50%时土壤NaCl含量分别是0.545%、0.695%和0.705%,表明3种材料耐盐性由强到弱依次为山杏>‘丰后’梅嫁接苗>‘丰后’梅自根苗。(2)随着盐胁迫时间的延长,3种植物苗木叶片相对电导率(RC)和丙二醛(MDA)含量整体呈先上升后下降的趋势;‘丰后’梅自根苗过氧化物酶(POD)活性总体呈上升趋势,‘丰后’梅嫁接苗和山杏总体均呈现上升趋势,但个别浓度呈先上升后下降趋势;‘丰后’梅自根苗可溶性糖(SS)含量整体呈现上升趋势,‘丰后’梅嫁接苗和山杏均总体呈先下降后上升趋势,但个别较高浓度呈先上升后下降趋势。(3)隶属函数值法对盐抗性的综合评定结果为:山杏>‘丰后’梅嫁接苗>‘丰后’梅自根苗,综合评定结果与3种材料的盐害指数分析结果一致。研究发现,3种植物叶片所受到盐伤害的程度随NaCl胁迫浓度提高而加深,但植株叶片能对中低盐浓度处理产生一定的适应性;以耐盐性较强的山杏作为嫁接砧木后,‘丰后’梅嫁接苗比其自根苗的耐盐性增强,证明嫁接对梅花耐盐性具有一定的促进作用。

中国国花历史溯源探究

中国国花的问题至今悬而未决、分歧较大,然而牡丹和梅花分别在清代和民国时期被定为国花这一说法却得到了中国和国际社会的广泛认同.根据历代文献记载,结合牡丹和梅花的文化、社会和园艺发展情况,探讨和分析了牡丹和梅花分别在清代和民国时期成为国花的历史进程和文化价值,为进一步开展国花研究提供了理论和现实依据.

百合黄烷酮3-羟化酶基因LhSorF3H的克隆与表达

为了探究百合花色的调控机制,以东方百合品种‘索邦’(Sorbonne)的花蕾为试验材料,根据前期转录组测序结果,成功克隆出黄烷酮3-羟化酶(flavanone 3-hydroxylase,F3H)基因的编码序列和基因组序列,其中,编码序列全长1 110bp,可编码369个氨基酸;基因组序列全长1 438bp,包含3个外显子和2个内含子,命名该基因为LhSorF3 H(GenBank登录号为MF614135)。生物信息学分析结果显示,黄烷酮3-羟化酶在进化上具有较高的保守性。LhSorF3 H编码的蛋白与郁金香(Tulipafosteriana)最为相似。半定量RT-PCR结果显示,LhSorF3H在花被、柱头以及花柱中表达明显,在花丝、子房、嫩茎、茎生根及上部叶片中表达较弱,而在花药和中下部叶片中基本不表达。LhSorF3 H在不同发育阶段的花被片中均有表达(S2和S6阶段除外);黑暗处理使LhSorF3 H表达降低,黑暗处理2h的LhSorF3 H表达量降到最低,之后表达量开始上升;转入光照条件后,LhSorF3H的表达水平持续增加。研究表明,LhSorF3 H基因对昼夜节律和光照具有双重响应的特性。

梅花花青素苷调控基因PmMYB1的分离及功能分析

【目的】花青素苷是梅花花色形成的重要色素,R2R3-MYB是花青素苷合成调控的关键转录因子。从梅花中分离出1个R2R3-MYB调控因子PmMYB1,通过分析其序列特征并转入烟草进行功能鉴定,为探明梅花花青素苷合成调控机理及今后梅花花色分子育种奠定基础。【方法】根据梅花基因组数据设计引物,采用RT-PCR方法从梅花花瓣中分离PmMYB1基因,利用DNAMAN软件预测氨基酸序列,通过多序列比对和系统进化树构建分析其保守序列并进行功能预测,通过构建表达载体将PmMYB1基因转入烟草,分析转基因烟草的表型及花青素苷含量的变化,并利用实时荧光定量RT-PCR技术测定该基因及烟草内源花青素苷合成通路基因在转基因植株不同器官中的表达量,综合分析以上数据鉴定PmMYB1基因的功能。【结果】从梅花中分离得到全长为729 bp具有完整编码区的PmMYB1基因序列,该序列编码242个氨基酸。序列分析表明该蛋白具有保守的MYB结构域及花青素苷调控MYB蛋白特征基序,并且含有与bHLH转录因子相互作用的保守基序,可能需要bHLH蛋白协同表达共同完成花青素苷的合成调控。多序列比对和进化分析结果显示PmMYB1与其他已鉴定功能的花青素苷调控MYB蛋白有很高的同源性,其中与樱桃李的PcMYB10和欧洲甜樱桃的PaMYB10一致性分别为92%和91%。转基因烟草试验表明过表达PmMYB1基因显著提高了转基因植株花冠中花青素苷的含量(P<0.05),使其花冠颜色明显加深,实时荧光定量RT-PCR试验结果表明PmMYB1基因在转基因植株花中表达量高于叶中,过表达PmMYB1基因明显上调了烟草花中7个内源花青素苷合成通路结构基因NtCHS、NtCHI、NtF3H、NtF3′H、NtDFR、NtANS、NtUFGT及2个调控基因NtAn1a和NtAn1b的表达量。【结论】在烟草中过表达PmMYB1基因能够显著上调转基因植株花中内源花青素苷合成通路结构基因和调控基因的表达,从而促进了其花中花青素苷的积累并导致花色加深,表明该基因在花青素苷合成过程中起重要调控作用。

东方百合‘索邦’组蛋白去乙酰化酶基因LoSorHDA1的克隆与表达分析

以东方百合‘索邦’(Sorbonne)为材料,结合前期转录组数据,克隆组蛋白去乙酰化酶基因HDA1(Histone deacetylases),命名为LoSorHDA1。LoSorHDA1序列长1518 bp,编码505个氨基酸,生物信息学预测含有一个高度保守的组蛋白去乙酰化结构域。系统进化分析表明,LoSorHDA1与拟南芥等物种的HDA1同源蛋白聚为一支,而与HDAC家族其他成员关系较远;LoSorHDA1编码的氨基酸序列与单子叶植物小果野焦(Musa acuminata)的相似度最高,而双子叶植物HDA1则聚为另一支。RT-PCR结果显示:LoSorHDA1在‘索邦’不同组织中普遍表达,其中在茎生根、嫩茎、花被片、花丝、柱头、花柱、子房中表达量较高,在下部叶和花药中表达稍弱。亚细胞定位表达结果表明,LoSorHDA1定位在细胞核和细胞质中。荧光定量PCR结果显示:LoSorHDA1在不同花发育阶段中的各个花部组织中均有不同程度的表达,在雌雄蕊中表达趋势相反,而在内外花被片中的表达趋势较为一致,说明LoSorHDA1可能参与东方百合花发育进程,这为后续LoSorHDA1的去乙酰化修饰在百合花发育中的功能研究奠定基础。

东方百合‘索邦’几丁质酶基因的克隆与表达分析

为探究百合几丁质酶在灰霉病抗性中的功能,该研究以高抗品种东方百合‘索邦’(Lilium oriental hybrid‘Sorbonne’)接种灰霉菌12 h后的叶片为材料,采用反转录PCR的方法克隆到1个几丁质酶基因成员,并命名为LoChi 2(NCBI登录号为MW310626),通过生物信息学手段预测分析了目标基因推导的编码蛋白的结构和功能,并采用qRT-PCR分析灰霉菌侵染以及SA/JA处理条件下LoChi 2基因在百合中的表达特征。结果显示:(1)LoChi 2基因完整的开放阅读框序列长度为915 bp,编码304个氨基酸,预测的蛋白分子质量为32.52 kD,理论等电点为4.16。(2)蛋白结构和系统进化分析显示,LoChi 2属于糖苷水解酶18家族Ⅲ类成员,含有保守的GH18 narbonin催化结构域、跨膜结构域以及信号肽、糖基化和磷酸化位点,预测为疏水的分泌蛋白,且定位于细胞外;多序列比对结果表明,LoChi 2基因序列与麝香百合、菠萝和梅花中的Chi 2基因具有较高的相似性。(3)qRT-PCR分析发现,LoChi 2基因的表达水平与品种间的抗病性呈正相关,其中在高抗品种‘索邦’中的表达水平显著高于中感品种‘雷山三号’(L.×formolongi‘Raizan 3’)和高感品种‘穿梭’(L.asiatic hybrid‘Tresor’);外源水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)可诱导LoChi 2基因的表达。研究表明,LoChi 2基因是参与灰霉菌防御反应的关键抗病基因,且该基因可能在JA和SA抗病信号通路中扮演重要角色;推测LoChi 2基因在百合抗灰霉病育种方面具有广阔的应用前景,将成为百合抗灰霉病转基因育种中新的候选基因。