不同植物LDOX/ANS基因的生物信息学分析

花青素是一类重要的植物次生代谢产物。本文采用生物信息学的方法对已在GenBank上登录的拟南芥、西洋梨、苹果、桃、葡萄、芥菜、菊花新品种和水稻等植物的无色花青素双加氧酶/花青素合成酶(LDOX/ANS)基因的核酸及氨基酸序列、组成成分、导肽、信号肽、跨膜结构域、疏水性/亲水性、蛋白质二级结构、三级结构及功能域等进行预测和推断。结果表明,ORF除了桃和菊花新品种为500bp左右之外,其它几种植物都在1070bp左右,分子量均为4kD左右,理论等电点均低于7,说明LDOX/ANS呈酸性。Glu、Leu和Val是这些植物共有的主要氨基酸。核苷酸同源性比对结果显示,拟南芥LDOX/ANS与其它植物LDOX/ANS的同源性较高;8个物种的LDOX/ANS基因被分为两个大类,单子叶植物水稻LDOX/ANS基因被单独分为一类,其它的均聚成一大类。研究还发现这些植物的LDOX/ANSN端不存在导肽和信号肽,无跨膜结构域,肽链表现为亲水性。蛋白质二级结构中最主要的结构元件是α-螺旋和无规则卷曲,包含一个20G-FeⅡOxy功能结构域。通过此次研究,希望为今后深入研究该类酶的功能和结构特征提供依据。

一年生云南松苗期生长动态规律研究

基于1a生云南松苗高和地径的定株、定期观测数据,采用Logistic方程对其生长过程进行拟合,根据其中参数分析生长动态规律。结果表明:(1)地径生长符合"S"型曲线,呈现"慢-快-慢"节律;苗高生长符合双"S"型曲线,呈现"慢-快-慢-快-慢"节律。(2)根据生长量变化规律,苗高生长过程可分为出苗期、速生期Ⅰ、过渡期、速生期Ⅱ和生长后期;地径生长过程可分为生长前期、速生期和生长后期。(3)苗高两个速生期为23～34d和89～150d,两个速生点时间为第28天和第120天;地径速生期为141～211d,速生点时间为第176天。(4)苗高、地径的累积生长量均在速生期最大,分别占理论上限值的58.37%和57.85%。(5)苗高、地径的生长表现出异速现象,150d之前苗木主要进行高生长、150d之后则以地径生长为主。

不同苗龄云南松各器官生物量的分配特征研究

为研究不同苗木年龄云南松苗木生物量分配的变化规律,对云南松苗木各器官生长性状和生物量积累状况进行2~4 a的跟踪调查,分析各器官的生长量、生物量及分配特征。结果表明:随着苗木年龄的增加,云南松苗木的根、茎、叶各器官所积累的生物量均呈上升趋势。云南松不同苗木年龄之间各器官生物分配存在显著差异;其中2年生云南松苗木分配给叶的生物量较多,而分配给根的较少;随着苗龄的增加,生物量分配的优先选择次序发生了变化,4年生云南松苗木选择优先于茎的生长。

环剥与环割处理对冬枣生长结果及果实品质的影响

以8年生冬枣为试材,研究不同时期环剥与环割对冬枣生长结果及果实品质的影响,旨在为改进枣树的栽培技术和提高枣树的产量与枣果质量提供理论依据。结果表明：主干环剥及主枝环割适宜在盛花期即开花30%~50%时进行,可明显提高冬枣果实及花序坐果率,提高产量;环剥与环割后果实的维生素C、总酸、总糖和可溶性固形物含量提高;环剥处理后的枣果总糖含量较环割处理高,硬度较环割处理低,果实品质更好;盛花后期即开花60%~80%进行环剥与环割,可提高枣果纵横径及单果质量,促使果实膨大,所以在栽培中可结合盛花期进行环剥、环割后,在盛花后期根据树势情况进行2次环剥、环割处理;木质化枣吊的坐果率、可溶性固形物含量、平均纵横径和单果质量均高于脱落性枣吊,说明在生产中应注意培养木质化枣吊,这是提升枣果产量及品质的有效方法。

基于高通量测序的云南松转录组分析

采用新一代高通量测序技术平台Illumina Hiseq 2 000对云南松转录组测序,得到的数据进行de novo组装,获得80 000条Unigenes,N50为1 881 nt、平均890 nt。与公共数据库进行比对,注释到NR、NT、Swiss-Prot数据库的Unigenes分别为43 434、46 415、29 418条。将Unigenes与COG数据库比对,有14 792条Unigenes成功注释,根据功能大致分成25类;与GO数据库比对,有26 743条Unigenes获得注释,按功能分为细胞组分、分子功能和生物过程3大类55亚类,其中参与的生物过程较多;以KEGG数据库参考,有25 873条Unigenes参与128条代谢途径分支,以代谢相关的通路较为集中,并找到与木质素合成关键酶的Unigenes。这些研究极大地扩充了云南松的基因资源,将有助于云南松基因的发掘与利用、分子标记的开发及其种质资源遗传改良的研究等。

干旱胁迫对云南松苗木生理特征的影响

对云南松苗木进行干旱胁迫处理,探讨不同干旱胁迫天数对云南松苗木渗透调节物质与保护酶活性的影响。结果表明:在一定范围内,随着干旱胁迫天数的增加,云南松苗木质膜相对电导率、丙二醛、脯氨酸、可溶性糖含量及其超氧化物歧化酶活性均有不同程度的上升,但变化幅度因干旱胁迫程度、渗透调节物质类型的不同而有差异。不同干旱胁迫天数处理间的可溶性糖含量和超氧化物歧化酶活性差异极显著,丙二醛含量差异显著,脯氨酸与质膜相对电导率含量差异不显著。渗透物质调节能力表现为可溶性糖>脯氨酸,云南松苗木抗旱性相关性次序为丙二醛>质膜相对电导率,云南松苗木脯氨酸与质膜相对电导率变化对干旱胁迫处理响应较弱。在干旱胁迫下云南松苗木膜伤害与渗透调节、酶保护同步进行,具有一定的耐旱性。

云南松种子萌发及芽苗生长对干旱胁迫的响应

采用PEG-6000(聚乙二醇)配制不同浓度溶液,研究干旱胁迫对云南松种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,随着PEG浓度的增加,云南松种子的发芽率、萌发指数、活力指数和种苗长度先上升后下降,根芽比上升,萌发进程基本一致。云南松种子在轻度水分胁迫下萌发较好,表现出对干旱的适应性。

云南松不同茎干类型群体针叶性状表型多样性比较

在宜良、新平和禄丰3个地点各选择1个有代表性的林分,每个林分从林冠层和更新层分别按通直和扭曲的树干表型性状采集针叶,并对7个针叶表型性状进行测量和比较。结果表明:在林冠层和更新层中,通直群体和扭曲群体间并不存在明显差异,云南松林冠层通直群体和扭曲群体的针叶性状(针叶长度、针叶粗度、针叶束粗、叶鞘长度)平均值均大于更新层,而云南松针叶的形状指数(针叶长度/针叶粗度、针叶长度/叶鞘长度、针叶束粗/针叶粗度)在林冠层和更新层间差异不大;云南松针叶性状在群体间和群体内均存在极其丰富的变异,7个针叶性状指标的变异系数按大小顺序为NL/FSL(22.20%)>NL/NW(19.15%)>FSL(19.04%)>NW(19.00%)>NL(16.61%)>FW(15.10%)>FW/NW(13.20%);云南松针叶性状大部分表现为群体间变异小于群体内变异,群体间总体平均表型分化系数为20.90%,群体内的变异占79.10%,说明群体内变异是云南松针叶性状变异的主要来源。

云南松及其近缘种间遗传关系研究现状

种质资源研究是育种工作的基础,云南松与其近缘种间的遗传关系一直深受林木育种工作者的重视,其研究结果可为探讨起源、进化、分类、育种和资源保护与利用提供科学依据。本文从形态学、细胞学、同工酶和分子生物学等方面综述其遗传关系研究现状,并对今后进一步开展这方面的研究进行了探讨。

云南松幼苗对水分胁迫的生理响应

以云南松2年生幼苗为试验材料进行盆栽控水试验,研究了幼苗对干旱胁迫的生理响应。结果表明:随着胁迫时间的增加,叶片相对含水量、叶绿素a,叶绿素b,类胡萝卜素和叶绿素含量先降低后升高,叶绿素a/b,PSⅡ最大光能转化效率(Fv/Fm),PSⅡ的潜在活性(Fv/Fo)均呈现下降的趋势。对不同胁迫下的生理指标的变化进行比较,说明云南松具有一定的耐旱性,重度干旱胁迫会严重损伤云南松。

云南松成熟针叶DNA提取方法的比较研究

研究了不同裂解液(SDS、4×CTAB和2×CTAB)和不同保存方式(4℃低温冷藏保存、硅胶干燥保存、室温保存)对云南松成熟针叶基因组总DNA提取质量的影响。结果表明,硅胶干燥保存及4×CTAB裂解液适用于云南松成熟针叶DNA的提取。该结果可为开展云南松分子生物学的研究奠定基础。

云南松SSR-PCR反应体系的建立与优化

为了建立适宜云南松SSR-PCR的反应体系和扩增程序,利用近缘种火炬松的引物,采用正交设计L16(45)对云南松SSR-PCR反应体系的5因素(Taq酶、Mg2+、模板DNA、dNTP、引物)在4个水平上进行优化,筛选出各反应因素的最佳水平,建立了适于云南松的SSR反应体系。在10μL的反应体系中,模板DNA的用量为30.0 ng,TaqDNA聚合酶的用量为1.0 U,Mg2+的浓度为2.0 mmol/L,dNTPs浓度为0.4 mmol/L,引物的浓度为0.2μmol/L。扩增程序为:94℃预变性4 min;94℃变性45 s,48℃退火30 s,72℃延伸30 s,30个循环;72℃延长10 min,4℃保存。最后利用1个居群对该体系进行稳定性验证,结果可用于云南松SSR标记的研究。

云南松苗木生物量构成因素的分析

为分析云南松苗木生物量的构成因素,以2年生云南松苗木为材料,对其生长性状和生物量进行了测定,运用相关分析与通径分析探讨了二者间的关系,并建立了回归方程。结果表明,云南松苗木生物量地上部分明显高于地下部分,总生物量与地径、苗高、主根长、侧根数、侧根长、针叶长等性状均呈正相关。通径分析可知,地径(0.620)对云南松苗木总生物量的直接作用最大,而侧根数(0.009)的直接作用最小,侧根数是通过地径、苗高、主根长、侧根长和针叶长间接影响总生物量。决定系数分析显示,地径(63.75%)对云南松苗木生物量的综合作用最大,其次是苗高(36.52%),说明地径和苗高是影响云南松苗木总生物量的主要因素。建立的云南松苗木总生物量与生长性状间的线性回归方程,可用于云南松苗木生物量的估测。

云南松SSR-PCR反应体系的优化研究

本项研究以云南松实生苗幼嫩针叶为材料,采用单因素试验设计,分析云南松SSR-PCR扩增反应体系中各组分对扩增结果的影响,并进一步采用正交试验设计对SSR-PCR扩增反应程序进行优化。结果表明,在15μL SSR-PCR反应体系中包括,1×Taq PCR Buffer,模板DNA用量30 ng,Taq聚合酶用量1.0 U,0.2 mmol·L-1dNTPs,3.0 mmol·L-1Mg2+以及正、反引物各0.2μmol·L-1;扩增反应程序为,94℃预变性4 min;94℃变性30 s,退火30 s,72℃延伸45 s,35个循环;最后72℃延伸10 min,4℃保存。该反应条件的建立为开展云南松种质资源SSR分子标记研究提供了参考依据。

云南松不同类型群体种子形态及萌发特征比较

为了探究云南松通直和扭曲天然群体表型变异规律,对2种类型群体的种子形态及其萌发特征进行比较。结果表明,云南松种子性状的平均表型分化系数为9.87%,表型变异主要来源于群体内。群体内各种子性状均存在极显著的差异,群体间除了种翅长度外,其他均存在显著或极显著的差异,2种类型群体间的种子重量不存在显著差异,通直群体的种子形状指数高于扭曲群体,但种翅形状指数低于扭曲群体。从萌发特征来看,2种类型群体的发芽过程相似,通直群体的发芽率、发芽势和日均发芽率稍高于扭曲群体,由此表明,在相同条件下,云南松通直群体在种子萌发初期具有一定的优势。

云南松不同种源1年生播种苗木生长节律分析

在西南林业大学苗圃地对云南松主分布区范围内7个种源的苗木地径、苗高生长量进行定期观测,采用Logistic方程对各种源苗木的生长进程拟合,分析不同种源1年生苗木的生长节律。结果表明：地径、苗高生长均呈现“慢—快—慢”的生长节律,符合“S”型生长曲线,且拟合准确度较高;根据拟合后的方程,获得物候参数,将地径、苗高1年生长划分为生长前期、速生期和生长后期3个阶段。地径和苗高在不同生长阶段开始、结束和持续的时间上具有差异,存在异速生长现象,苗高较地径更早进入速生期;地径生长持续时间和日均生长量在生长前期、速生期、生长后期分别为82~111、81~108、6~62 d,0.003~0.008、0.011~0.027、0.004~0.017 mm;苗高分别为33~61、60~86、80~133 d,0.115~0.197、0.231~0.475、0.044~0.163 mm。速生期所占时间虽然短,但生长量所占比例却最大,地径、苗高速生期生长占年生长期的1/3,而生长量达到年生长量的57%以上,其中地径速生期日均生长量是其他2个阶段的1.3~3.6倍,苗高速生期日均生长量是其他2个阶段的2.0~6.1倍。实测地径、苗高的生长和理论生长极值k拟合度好,相关系数分别为0.703 1和0.998 9,地径、苗高在速生期的生长量与Logisic方程线性回归相关性较高,相关系数分别为0.999 9和0.999 9。说明云南松不同种源的生长符合“S”生长曲线,且用Logistic方程指导云南松苗木培育具有科学意义。

基于针叶性状的云南松不同茎干类型遗传变异分析

试验以云南松天然林中茎干通直型和扭曲型的植株为研究对象,比较不同茎干类型及其总体针叶表型多样性的变化情况。结果表明:在林分总体与通直、扭曲类型的比较分析中,林分总体的多样性指数和变异系数均为最大。在林冠层内的比较中,多样性指数最高的是林冠层总体,以林冠层扭曲类型较低,以林冠层通直类型的变异系数最高。在更新层内的比较中,更新层总体的多样性指数和变异系数均最高,其次是更新层扭曲类型,以更新层通直类型最低。通直类型的比较中,林冠层的多样性指数稍低于更新层,而变异系数大于更新层。在扭曲类型的比较中,更新层的多样性指数与变异系数均大于林冠层。综合来看,云南松各林层总体多样性指数较高,以总体保存方式为宜;择伐中以去劣(弯、扭)留优(通直)较佳。

云南松主分布区天然群体的遗传多样性及保护单元的构建

以20个云南松天然群体为对象,SSR分析表明云南松遗传变异主要存在于群体内,各群体间的遗传多样性水平差异不显著。基于SSR分子标记遗传多样性分析,根据Nei’s遗传相似度,采用逐步聚类优先取样法,分别对初始群体、遗传多样性保护单元和剩余群体进行比较、t检验,以此评价遗传多样性保护单元的代表性。结果表明,利用该方法抽样的群体能很好地代表初始群体的遗传多样性,按30%的群体抽样,等位基因数、有效等位基因数、Shannon’s信息指数和期望杂合度的保留率分别达到初始群体的98.03%、105.36%、103.99%和105.56%。保护单元的遗传多样性均高于剩余群体,抽样群体组成的遗传多样性保护单元的效果较好。

不同灌水强度下中国沙棘苗木生长过程

为探讨水分条件对中国沙棘动态生长及生产力的影响,通过田间灌水试验模拟不同水分梯度下的中国沙棘生长情况,以其动态生长量数据为基础材料,基于多形曲线方法并以灌水强度代替此法中的地位指数,构建中国沙棘苗高(新梢)和地径的多形灌水强度年生长模型。结果表明:(1)不同灌水强度处理间,苗高和地径的Logistics模型3参数皆体现出一定程度差异,参数K和参数b存在极显著差异(Sig.≤0.01),参数a存在显著差异(0.01<Sig.≤0.05)。(2)根据生长模型5个生物学意义在灌水处理间的多重比较可知:灌水强度主导的参数差异性使苗高、地径生长模型具备了多形性。(3)在0 6倍灌水强度内,苗高、地径生长模型参数K符合二次曲线,参数a符合幂函数,参数b符合二次曲线,并据此回归结果构建了中国沙棘苗高和地径的多形灌水强度生长模型。(4)分析多形灌水强度模型的生产力可知:灌水量为天然降水量的4.83倍时苗高年生长量最大,而地径年生长量最大所需的灌水倍数略低于苗高,为天然降水量的4.53倍。

EST-SSR标记的开发及其在木本植物中的分布特点

随着基因组学的发展和高通量测序技术的应用,EST在很多植物中开展起来,为开发EST分子标记奠定了基础。近年来EST-SSR在木本植物研究报道较多,主要介绍了EST-SSR开发的一般步骤,综述了木本植物中EST-SSR的分布特点及其原因,并对今后的发展进行展望。