湖北种子植物七个新记录

在对位于武陵山区的坪坝营国家森林公园进行植物多样性本底调查过程中,发现了湖北省种子植物7个新记录种(5种及2变种)及1新记录属.7个新记录种(变种):彭县雪胆(Hemsleya pengxianensis W.J.Chang)、九龙山凤仙花(Impatiens jiulongshanica Y.L.Chen)、裸茎囊瓣芹(Pternopetalum nudicaule(de Boiss.)Hand.-Mazz.)、贵州点地梅(Androsace kouytchensis Bonati)、小花花佩菊(Faberia cavaleriei Levl.)、腺毛大红泡(Rubus eustephanos var.glanduliger T.T.Yu&L.T.Lu)、毛狐臭柴(Premna puberula var.bodinieri(Levl.)C.Y.Wu et S.Y.Pao).花佩菊属(Faberia Hemsl.)为湖北省种子植物新记录属.其中,九龙山凤仙花、小花花佩菊及毛狐臭柴也是整个武陵山区的首次发现.

植物微生物组群落构建及其病害防治应用进展

植物表面及内部定殖着种类丰富的微生物群落,这些微生物与植物经过长期进化形成了互利共生的功能整体,植物寄主为微生物提供生长空间和营养,而微生物则在植物生长发育、营养摄取及植物逆境抗性等方面发挥作用。微生物群落的变化受到各种生物和非生物因素影响,目前人们对于不同因素如何驱动微生物群落构建及如何利用功能微生物提高寄主植物抗逆性等的认识仍不深入,这严重阻碍了微生物群落应用的发展。明确微生物群落构建的机制和微生物群落之间的相互作用机制,有利于扩宽微生物群落应用的深度和广度。本文总结了不同植物寄主、同一寄主不同生态位及不同生长阶段下的微生物群落差异,阐述了生物因素(生态位、病原入侵等)及非生物因素(地理位置、季节变化等)对植物地上及地下微生物群落的影响及作用机制,解析了植物微生物间的相互作用以及微生物通过竞争和诱导植物系统抗性降低病害发生的机理,介绍了合成菌群在植物应用中的研究进展,最后对微生物组在未来发展过程中可能遇见的问题进行了展望,将有效助力微生物组在植物病害防治方面的绿色高效应用。

高等植物性别分化的研究进展

植物性别受到遗传、植物激素和环境等多种因素的调控。性染色体和性别决定基因是植物性别发育过程中重要的遗传因素,性别决定基因通过调控植物雌雄器官的发育过程决定植物性别的分化。多种植物激素在植物性别的分化过程中发挥重要的调控作用。此外,一些环境因素同样对植物的性别表现有一定的影响。本文通过遗传因素、植物激素及环境因子等方面对高等植物性别分化的相关研究进行总结,并对未来的研究方向进行了展望。

猕猴桃采后真菌病害生物防治研究进展

猕猴桃果实易受多种病原真菌的侵染,采后易发生软腐病、灰霉病、青霉病等严重危害果实品质的真菌性病害。传统的有效防治方法主要为采前使用化学杀菌剂,但其易污染环境并可能危害人类健康。目前,已有一系列生物防治方法被研究并报道,这些方法可有效防控猕猴桃采后真菌病害:第一类为天然抑菌物质,包括植物提取物和其他天然物质;第二类为拮抗微生物,包括生防酵母、生防细菌、生防木霉,生防菌也能与物理及化学方法协同发挥作用。本文概述了各类生物防治方法在猕猴桃采后真菌病害绿色防控方面的研究进展及生防机理,并提出了目前存在的问题,最后展望了这一领域今后的研究方向。

不同叶面肥及株型控制对中科猕砧2号猕猴桃组培苗生长发育的影响

以中科猕砧2号猕猴桃2月龄组培苗为研究对象,研究不同配比的叶面施肥结合株型控制对植株干径生长、叶绿素含量、氮磷钾含量以及幼苗生理指标的影响。结果表明,中科猕砧2号组培穴盘苗的干径、叶绿素含量及植株全氮、全钾含量,根冠比在不同处理间均存在显著差异,植株全磷含量在各处理间差异不显著。4个控制因子中,株型控制对中科猕砧2号组培穴盘苗生长的促进作用最大,全抹芽的株型控制+施复合叶面肥(0.2%尿素+0.1%磷酸二氢钾+0.2%园艺肥)为中科猕砧2号组培穴盘苗育苗期间的最优处理配方。

单氰胺对云南省屏边县东红猕猴桃萌芽和开花的影响

为研究50%单氰胺水剂在云南省屏边县东红猕猴桃上的应用效果,为当地乃至国内低纬度、冬季低温不足的猕猴桃产区增加产量、提升效益提供技术支撑,通过2020—2021年2年的田间试验,在东红猕猴桃常规萌芽前不同时间、不同浓度单氰胺处理后,分析萌芽率、花枝率、每个枝条主花蕾数、花期等相关数据,确定屏边县东红猕猴桃上施用单氰胺的合理时间和浓度。结果表明,东红猕猴桃常规萌芽前30 d用50%单氰胺水剂稀释30倍喷淋全株枝干,其萌芽率、花枝率、每个枝条花蕾数均有显著提升,而且花期提前、缩短,有利于集中坐果,保障果实成熟度一致,同时也可有效集中人力进行田间作业,提升劳动效率,增加果园效益,促进产业发展。

基于高光谱图像波段融合的猕猴桃软腐病早期分类检测

软腐病是猕猴桃采后贮藏和销售过程中危害最严重的真菌病害,其潜伏期长,在染病早期还未表现出明显病状时,依靠人工筛选很难将其分类。为此应用高光谱成像技术(470~900 nm)对软腐病的早期分类检测展开研究。采集了健康猕猴桃以及感染软腐病的早期和晚期猕猴桃共295个高光谱图像,并采用Kennard-Stone算法将样本按照7∶3划分为训练集和测试集样本。首先对样本进行感兴趣区域的选择,然后取该区域的平均光谱作为样本的原始光谱曲线。对原始光谱曲线采用主成分分析(PCA)、连续投影算法(SPA)和竞争性自适应重加权算法(CARS)进行光谱特征的提取。与此同时,对SPA求解过程中的8个特征波段使用非下采样轮廓波变换(NSCT)进行波段融合获得融合图像,然后使用灰度共生矩阵法(GLCM)提取融合图像的纹理特征。最后将光谱特征和纹理特征进行融合并分别建立最近邻算法(KNN)、随机森林(RF)以及支持向量机(SVM)分类模型进行猕猴桃软腐病的早期分类检测。此外,还与其他文献中使用主成分图像或特征波段提取的纹理特征进行了对比。该研究主要创新点为:使用NSCT对特征波段图像进行融合后再提取其纹理特征,既降低了特征维度,减少了特征冗余,又融合了不同波段图像的互补信息,提高了分类准确率。实验结果表明,SVM是最适合该研究的分类器,单独使用光谱特征或纹理特征进行分类的结果都不够理想,但两种特征融合后分类准确率最高可达到92.05%,多数猕猴桃软腐病早期样本得到了正确识别,这说明两种特征的融合获得了高光谱图像中光谱和图像的差异性信息,体现了高光谱图像的“空谱合一”。该研究对软腐病早期猕猴桃进行了快速、准确的无损检测,可为猕猴桃的采后品质分级提供一定的参考和指导意义。

利用猕猴桃雌雄同株材料发掘性别决定相关基因

为探究猕猴桃雌雄异株变异为雌雄同株的分子机制,本研究对满天红猕猴桃雌雄同株变异株的雌花与雄花进行了转录组测序、生物信息学分析及q RT-PCR验证。转录组差异表达基因鉴定结果表明,雌花和雄花间共有337个差异表达基因,雄花中有241个基因表达量上调,有96个基因表达量下调。差异表达基因的GO与KEGG富集结果表明,与雌花相比,雄花中上调的基因主要参与氨基糖和核苷酸糖的代谢以及次生代谢物合成等路径;下调的基因则主要富集在次生代谢物合成、类胡萝卜素合成等途径。通过功能注释分析出30个潜在的性别相关调控基因,其中5个在次生代谢产物合成路径中表达。选取7个差异表达基因进行q RT-PCR验证,其在雌花、雄花中的表达水平与转录组数据一致。本研究结果为猕猴桃雌雄同株材料的创制提供了一定的理论依据。

中国高羊茅种质资源遗传多样性的RAPD分析

高羊茅是广泛应用的冷季型草坪草，但有关我国高羊茅种质资源遗传多样性的研究十分匮乏。本研究利用ＲＡＰＤ 分子标记技术，对采自我国云南、贵州、青海、湖北等地的２６ 份逸生高羊茅种质资源进行了遗传多样性分析。试验筛选出引物２０条，共扩增出１７９个条带，其中１７７个为多态性带，平均每个引物扩增出多态性带８．８５条，多态性条带比率（ＰＰＢ）为９８．８８％。材料间遗传相似系数为０．４１９～０．９６６，说明我国逸生高羊茅种质资源具有丰富的遗传多样性。根据聚类分析结果，可将２６份中国本土高羊茅材料分为三大类，其中来自云南省的高羊茅基本聚在同一类，来自其余省份的高羊茅种质资源的聚类结果与其地域分布没有明显联系。

猕猴桃AcMYB88的鉴定及功能研究

【目的】MYB转录因子在猕猴桃花青苷积累中发挥着重要作用,挖掘调控花青苷生物合成的MYB家族转录因子并验证其功能,可进一步明晰花青苷积累的分子机制。【方法】AcMYB110是猕猴桃花青苷生物合成的关键转录因子,通过系统发育树分析猕猴桃中97个MYB家族转录因子,筛选出与AcMYB110高度同源的12个MYB转录因子,采用生物信息学方法分析它们的理化性质、亲疏水性、蛋白磷酸化位点、蛋白质二级结构及其与其他物种的系统进化关系。【结果】12个MYB转录因子编码的氨基酸数目为200-423个;分子量范围为22.3-45.5 kD,均为定位于细胞核的亲水性蛋白。12个候选MYB蛋白的潜在磷酸化位点大多位于丝氨酸残基处;其二级结构以无规则卷曲为主,α-螺旋为辅。在12个候选MYB转录因子中筛选得到1个花青素积累相关的转录因子AcMYB88,在猕猴桃果实发育过程中AcMYB88基因与AcMYB110基因表达模式非常相似。【结论】烟草瞬时过表达研究表明,AcMYB88为花青苷积累的正向调控因子,且能与AcMYB110和AcbHLH42协同作用从而促进花青苷的积累。该研究为猕猴桃花青素生物合成以及育种研究等方面提供理论基础。

基于叶绿体基因组全序列分析真叶植物叶绿体基因的适应性进化

真叶植物包括蕨类、裸子植物和被子植物。迄今已积累有较为丰富的真叶植物叶绿体基因组全序列数据。选取了29种真叶植物的叶绿体基因组全序列,采用PAML软件基于位点间可变ω模型,分别分析了蕨类、裸子植物和被子植物叶绿体基因的适应性进化。结果显示:①蕨类、裸子植物和被子植物各有6.5%、7.5%和19.2%的叶绿体基因受正选择作用;被子植物经历正选择的叶绿体基因明显比蕨类和裸子植物为多;②被正选择作用的叶绿体基因主要是遗传系统和光合系统基因,它们的编码产物涉及叶绿体蛋白质合成、基因转录、能量转化与调节及光合作用等过程。推测叶绿体功能基因可能在真叶植物对陆生生态环境的适应过程中起着重要作用。

药用植物天麻(Gastrodia elata Bl.)的等位酶遗传变异及其变型间的遗传关系

采用超薄平板聚丙烯酰胺等电聚焦电泳,对湖北西部药用植物天麻(Gastrodia elata Bl.)的4种变型进行了等位酶遗传变异的初步分析。在6个酶系统共检测到17个清晰位点和37个等位基因,其中多态位点11个,位点最大等位基因数为4,位点Acp-4和Prx-2的等位基因表现出变型特异性。遗传多样性分析结果表明:天麻在物种水平维持着较高遗传多样性,平均多态位点比率P=56.3%,每位点平均等位基因数A=2.1,平均预期杂合度He=0.222;但其变型水平遗传多样性较低(P=42.2%,A=1.7,He=0.146),其中乌天麻遗传多样性最高,药天麻最低。天麻变型间遗传分化系数(GST)达0.3595,平均基因流(Nm)仅为0.4450,说明天麻变型间遗传分化较大,缺乏基因交流。聚类分析结果表明,天麻居群以变型为单元优先聚类而非地域优先聚类,揭示各天麻变型在遗传上是相对独立的进化显著单元,支持天麻种内变型的划分。红天麻与乌天麻两变型最为近缘,火天麻与药天麻两类群有着较近的遗传关系。

药用植物三叶木通(Akebia trifoliata subsp.trifoliata)野生资源的地理分布与调查

野生三叶木通广泛分布于华中、黄河流域以及秦岭地区,具有极高的药用价值,应用前景广阔。由于过度采收造成野生三叶木通资源的急剧下降。利用样方调查的方法,在野生三叶木通集中分布的秦岭和中条山等地对其地理分布和资源状况进行了调查。结果发现,野生三叶木通的密度以及单株和单位面积根、茎、叶的平均重量在不同地区表现出很大的差异。在陕西省镇安县,野生三叶木通具有最大的总储藏量、总年允收量和单位面积总重,分别为2 014.28 kg/hm2、437.3 kg和201.43 g/m2。根据三叶木通主产区各省份的森林面积,全国主产区总蕴藏量有223 805.65万t,年允收量有6 209.19万t。需要加强对三叶木通植物野生资源的保护力度,实现野生药用植物资源可持续开发利用的最终目的。

中国野生猕猴桃资源的溃疡病抗性种质筛选

细菌性溃疡病严重威胁猕猴桃(Actinidia)产业发展,本研究对国家猕猴桃资源圃中29个种82份种质资源进行了离体枝条的溃疡病菌接种,以病斑长度评价其抗病能力,将种质划分为高抗至高感7个抗性等级。结果显示:不同种间材料抗性差异显著,大部分种内材料存在明显的抗性分化。82份种质中含高抗种质5份(6.09%)、中抗种质9份(10.98%)、低抗种质18份(21.95%)、耐病种质21份(25.61%)、低感种质11份(13.41%)、中感种质9份(10.98%)及高感种质9份(10.98%)。32份抗病种质包括软枣(A.arguta(Siebold&Zuccarini)Planchon ex Miquel)6份,异色(A.callosa var.discolor C.F.Liang)5份,黑蕊(A.melanandra Franchet)4份,京梨(A.callosa var.henryi Maximowicz)及毛花(A.eriantha Bentham)各3份,葡萄叶(A.vitifolia C.Y.Wu)、安息香(A.styracifolia C.F.Liang)及紫果(A.arguta(Siebold&Zuccarini)Planchon ex Miquel var.purpurea(Rehd.)C.F.Liang)各2份,阔叶(A.latifolia(Gardner&Champion)Merrill)、红茎(A.rubricaulis Dunn)、山梨(A.rufa(Siebold&Zuccarini)Planchon ex Miquel)、湖北(A.hubeiensis H.M.Sun and R.H.Huang)及黄毛(A.fulvicoma Hance)各1份。本研究结果为猕猴桃抗病品种的杂交选育与创制奠定了基础。

小麦EST-SSR标记对几种有潜力的禾本科能源植物的可转移性研究

为了筛选出一些有用可靠的分子标记,应用于禾本科能源植物的遗传进化研究及种质资源评价,检测了48对源于小麦(Triticum aestivum)EST序列的SSR引物对7种有潜力的禾本科能源植物:斑茅(Saccharumarundinaceum)、中国芒(Miscanthus sinensis)、五节芒(M.floridulus)、河八王(Narenga porphyrocoma)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)、菅(Themeda villosa)和香根草(Vetiveria zizanioides)的可转移性。结果表明,在48对小麦EST-SSR引物中,36对具可转移性,可转移率为75.0%。这些可转移引物在7个物种中共检测出240个位点,其中多态性位点为184个,多态位点百分率高达76.7%。每个位点的PIC变幅为0～0.370,平均为0.220。利用EST-SSR数据构建了所研究的7种禾本科植物的系统发育树,其中斑茅、河八王、南荻及菅被聚为A组,中国芒和五节芒聚为B组,香根草单独聚为C组,基本与形态学分类一致。因此,小麦EST-SSR分子标记在禾本科近源物种中的可转移性较高,对禾本科能源植物的遗传育种研究具有重要的参考价值。

‘东红’猕猴桃引种试验

浙江省泰顺县、江山市、上虞区引进‘东红’猕猴桃Actinidia chinensis‘Donghong’接穗,其中泰顺县将其高接至8年生‘布鲁诺’猕猴桃Actinidia deliciosa‘Bruno’,江山、上虞则以1年生中华猕猴桃Actinidia chinensis实生苗为砧木进行嫁接,并在3个县(市、区)对‘东红’猕猴桃物候期、生长结果习性、果实品质、抗性及配套栽培技术研究开展了相关区域试验。结果表明,‘东红’猕猴桃树势强,成枝率达90%以上;嫁接后第二年即可实现10500 kg·hm^(-2)(大树改接)和5250 kg·hm^(-2)(砧木幼苗定植后嫁接)的产量,并分别在第五、第六年达到丰产,产量达30000 kg·hm^(-2)以上;果实品质优良,平均可溶性固形物含量15.6%~16.9%,干物质含量17.8%~18.6%;果实抗软腐病,耐贮性好;在1.5℃±0.5℃条件下,硬度由采后11 kg·cm^(-2)左右至2 kg·cm^(-2)可以存放12周,从2 kg·cm^(-2)到1 kg·cm^(-2)可以存放8周以上。

念珠藻属植物hetR基因的适应性进化分析

以念珠藻属(Nostoc)及其近缘类群hetR基因的51条序列为研究对象,对hetR基因的编码蛋白进行生物信息学分析和系统发育分析,并使用分支模型、位点模型和分支-位点模型进行该基因位点的适应性进化研究。系统发育分析结果显示,51条hetR基因蛋白序列可分为4个大分支。适应性进化分析结果表明,在3种进化模型中,大多数分支及藻株都没有检测到统计学上具有显著性的正选择位点,说明检测的位点大多处于负选择压力下。但在普通念珠藻(Nostoc commune,CHAB2802)中检测到正选择位点(126T),提示念珠藻属植物hetR基因发生了适应性改变。

我国西北地区药用植物甘草(Glycyrrhiza uralensis)野生资源的地理分布与调查

甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)为我国传统药用植物,具有较高的药用价值,是我国重要的大宗中药材之一。同时也是食品添加剂和化妆品等的重要原料。野生甘草资源广泛分布于我国的东北、西北和华北地区,其中西北地区作为现今甘草主产区,也是采挖破坏比较严重的区域。通过走访调查和实地考察相结合的方法,对西北地区31个县市的野生甘草资源进行了详细的调查。结果表明我国西北地区野生甘草资源群落普遍较小,密度较低,群落结构简单并且呈现片段化分布状态,已破坏生境难以恢复,现阶段野生甘草资源仍在减少。因此,需要进一步加强对野生甘草资源的保护力度,加快优良种质的选育和相关栽培技术的研究,达到野生甘草资源的合理保护与可持续开发利用并举的目的。

超滤-高效液相色谱联用筛选愈白丸中的抗白癜风活性成分

愈白丸为本院自制的白癜风口服特效制剂,君药为蒺藜,但有效成分及抗白癜风作用机制缺乏深入研究。本研究分别以酪氨酸酶(TYR)和过氧化氢酶(CAT)为靶点,通过超滤-高效液相色谱法筛选其中的抗白癜风活性成分并探索其作用机制。筛选结果显示,皂苷类物质与TYR亲和力较强,黄酮类物质与CAT亲和力较强,体外酶活性测试证实皂苷类物质能提高TYR的活性,而黄酮类物质则对CAT活力影响较大,其中蒺藜苷元和槲皮素效果最为显著,亲和结合常数分别为0.3846和0.5895,激活率分别为28.24%和43.78%。细胞实验结果显示,当浓度超过5μg/mL时,蒺藜苷元和槲皮素均能促进黑色素细胞增殖,前者可通过激活CAT而降低体内活性氧等自由基水平,后者可激活TYR促进黑色素的合成,两者可在愈白丸治疗白癜风的过程中发挥协同作用。

中国桃亚属植物系统发育及演化关系分析

为了弄清桃亚属中国分布植物的系统发育及演化关系,对这些种类的植物学性状以及核ITS序列和叶绿体psbA-trnH序列进行比对分析,植物学性状和ITS序列分析分别采用SPSS和MEGA构建系统树,psbA-trnH序列分析采用Network构建进化网络。结果表明:新疆桃确为普通桃的一个亚种;陕甘山桃不是山桃的变种,而是一个独立的种;桃亚属植物的演化关系为光核桃→甘肃桃,甘肃桃通过其中一支演化为山桃→陕甘山桃,另一支演化为普通桃和新疆桃。