直刺变豆菜叶绿体全基因组及其特征

直刺变豆菜(Sanicula orthacantha)是中国广泛分布的多年生草本植物, 也是一味著名的民族药。本文通过二代高通量测序平台Illumina HiSeq PE150对直刺变豆菜叶绿体全基因组进行测序, 并通过生物信息学方法对其结构特征进行分析。结果表明: 直刺变豆菜叶绿体全基因组大小为157,163 bp, 包括大单拷贝区(large single copy, LSC)、小单拷贝区(small single copy, SSC)和2个反向重复序列(inverted repeat sequence, IRa和IRb), 长度分别为87,547 bp、17,122 bp和26,247 bp, 具有典型被子植物叶绿体基因组环状四分体结构; 共注释得到129个基因, 包括8个核糖体RNA (rRNA)基因、37个转运RNA (tRNA)基因和84个蛋白质编码基因。直刺变豆菜在叶绿体基因组结构、基因种类、排列顺序上与其他伞形科植物基本一致。直刺变豆菜叶绿体全基因组测序的成功为变豆菜属植物完整叶绿体基因组组装及其特征分析提供了新的方法。     

金莲花叶绿体基因组测序及特征分析

金莲花(Trollius chinensis)是毛茛科的一种药用及观赏植物,采用Illumina HiSeq2500高通量技术对其全基因组DNA测序,建立126 bp DNA小片段文库,以大兔葵(Megaleranthis saniculifolia)叶绿体基因组为参考,通过BLASTN比对提取后用CLC Genomics Workbench软件组装得到金莲花叶绿体全基因组序列,并对其特征进行分析。结果表明,金莲花叶绿体基因组全长160 191 bp,具有典型的被子植物叶绿体基因组环状四分体结构,两个反向互补重复序列(inverted repeat, IRA和IRB)的长度均为26 632 bp,大单拷贝区(large single copy, LSC)和小单拷贝区(small single copy, SSC)的长度分别为88 522 bp和18 405 bp;注释得到131个基因,包括85个蛋白质编码基因,36个tRNA基因,8个rRNA基因和2个假基因,其中18个基因包括一个或两个内含子;共检测到231个简单重复序列(short simple repeat, SSR)。此叶绿体基因组已在GenBank注册,序列号为KX752098。本研究为金莲花叶绿体分子标记研究提供了理论依据,有助于促进该物种分子育种、进化分析和系统发育的研究。     

鲁桑叶绿体基因组序列及特征分析

鲁桑(Morus multicaulis)是亚洲地区栽培的重要经济作物。以鲁桑品种日本胡橙为实验材料, 利用高通量测序技术对鲁桑叶绿体基因组进行测序, 获得NCBI登录号(KU355297), 并研究鲁桑的叶绿体基因组结构。结合前人对蒙桑(M. mongolica)、印度桑(M. indica)和川桑(M. notabilis)的研究结果, 对鲁桑的系统进化关系进行了探讨。研究结果表明: 鲁桑叶绿体基因组是一个典型的四部分结构, 全长159 154 bp, 共注释130个基因, 包含85个蛋白质编码基因(18个基因在反向重复区重复)、37个转运RNA (tRNA)基因和8个核糖体RNA (rRNA)基因。生物信息学分析表明, 在鲁桑中共搜索到82个SSR位点, 单核苷酸、二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸和五核苷酸重复基序个数分别为63、7、2、9和1个, 并没有发现六核苷酸; 其中单核苷酸重复在鲁桑的叶绿体基因组SSR中占76.8%。采用MEGA 6.0软件, 通过最大似然法和近邻结合法对包括4个桑属物种在内的15个物种的叶绿体基因组序列进行聚类分析, 2种方法得到的聚类结果均为鲁桑和蒙桑聚在一起。研究结果对叶绿体基因组工程研究及桑属种间的分子标记开发和优良品种培育具有一定的参考价值。     

两种珍稀白蝶兰属(兰科)叶绿体基因组比较分析

为理解珍稀濒危兰科植物龙头兰(Pecteilis susannae)和景洪白蝶兰(P.hawkesiana)的叶绿体基因组的基本特征,开发用于物种鉴定、保护遗传学和系统发育分析的分子标记,该研究利用二代测序技术对龙头兰和景洪白蝶兰进行浅层基因组测序,采用生物信息学分析方法进行叶绿体基因组的拼接、组装和注释,并与其他近缘物种进行比较基因组分析和系统发育分析。结果表明：(1)龙头兰和景洪白蝶兰的叶绿体基因组大小分别为154 407 bp和153 891 bp,由一对26 550 bp和26 523 bp的反向重复序列(IR)、84 204 bp和83 756 bp的大单拷贝区(LSC)、17 103 bp和17 089 bp的小单拷贝区(SSC)组成;均注释了111个唯一基因,包括77个蛋白质编码基因、30个tRNA基因和4个rRNA基因。(2)在叶绿体基因组中分别鉴定出94个和92个简单重复序列(SSRs)。(3)二者之间存在706个单核苷酸多态性(SNPs)位点和152个插入缺失(InDels)位点,其中cpInDel 067等可以区分2个物种。(4)观察到1个差异较大的基因(accD...     

五味子叶绿体基因组结构解析与比较分析

五味子是一种重要的药用植物.本研究通过Illumina HiSeq测序平台对五味子全基因组进行测序,完成了五味子叶绿体基因组的组装与结构解析,并与其他基部被子植物叶绿体基因组进行比较分析.五味子叶绿体基因组全长146730bp,GC含量为39.7%,由典型的4个区域组成,包括一个长单拷贝区、一个短单拷贝区和一对反向重复区(IR),其长度分别为95538、18270和16461 bp.共注释出113个基因,包括79个蛋白质编码基因、30个tRNA基因和4个rRNA基因.有4个蛋白质编码基因、5个tRNA基因和4个rRNA基因位于IR区.在五味子叶绿体基因组中共检测出47个简单重复序列和40个长重复序列.与一般被子植物叶绿体基因组相比,五味子叶绿体基因组IR区长度大约收缩10kb.IR区发生收缩的部分GC含量为37.4%,远小于IR区平均GC含量(45.7%).利用20个物种的53个共有蛋白质编码序列对五味子在被子植物中的系统发育位置进行了分析,结果表明五味子属与八角属为姊妹分支.对五味子叶绿体基因组序列进行分析,为五味子科物种鉴定、遗传多样性以及系统发育研究提供了数据基础.     

楤木属及其近缘类群叶绿体基因组比较与系统发育分析

分别对楤木属（Aralia）和羽叶参属（Pentapanax）各两个物种进行叶绿体基因组测序、组装和注释,并进行结构分析;结合NCBI下载的近缘类群叶绿体组序列,进行系统发育分析。结果显示,4个物种的叶绿体基因组均为环状四分体结构,长度为155 744～156 201 bp,GC含量为38.1%,均包含132个基因,其中蛋白质编码基因87个,rRNA基因8个,t RNA基因37个。边界分析发现IR(Inverted repeat)区均未发生收缩和扩张。SSR(Simple sequence repeat)序列数量在39～43个,多为单核苷酸和二核苷酸重复,位置多在非编码区。序列差异多出现在LSC(Large single copy)和SSC(Small single copy)区的非编码区。最大似然树揭示出两个高度支持的单系分支：第1分支包括羽叶参属、浓紫龙眼独活（Aralia atropurpurea Franch.）、食用土当归（Aralia cordata Thunb.）和东北土当归（Aralia continentalis Kitagawa）;第2分支则均由楤木属物种组成。总体...     

木犀科植物叶绿体基因组结构特征和系统发育关系

木犀科11属19个种叶绿体基因组的一般特征和变异特征的比较分析显示, 结果表明, 该科叶绿体基因组大小为154-165 kb, 其差异主要是大单拷贝(LSC)长度的差异所致。Jasminum属3个物种的叶绿体基因组长度与其余物种有较大差异, 该属clpP基因内含子和accD基因丢失。共线性分析表明, Jasminum属3个物种多个基因出现基因重排现象, 倒位可能是重排的主要原因。Jasminum属在IRb/SSC和SSC/IRa边界的基因均与其它物种不同; 重复序列与SSR数量检测结果表明, Jasminum属与其余物种在数量及重复长度上差异较大。基于CDS数据构建的系统发育树表明, Abeliophyllum distichum和Forsythia suspensa为木犀科中较早分化的类群。     

木犀科植物叶绿体基因组结构特征和系统发育关系

木犀科11属19个种叶绿体基因组的一般特征和变异特征的比较分析显示, 结果表明, 该科叶绿体基因组大小为154-165 kb, 其差异主要是大单拷贝(LSC)长度的差异所致。Jasminum属3个物种的叶绿体基因组长度与其余物种有较大差异, 该属clpP基因内含子和accD基因丢失。共线性分析表明, Jasminum属3个物种多个基因出现基因重排现象, 倒位可能是重排的主要原因。Jasminum属在IRb/SSC和SSC/IRa边界的基因均与其它物种不同; 重复序列与SSR数量检测结果表明, Jasminum属与其余物种在数量及重复长度上差异较大。基于CDS数据构建的系统发育树表明, Abeliophyllum distichum和Forsythia suspensa为木犀科中较早分化的类群。     

青藏高原特有种-藏扇穗茅叶绿体基因组测序及序列分析

藏扇穗茅（Littledalea tibetica）是禾本科（Poaceae）雀麦族（Bromeae）中一个具有重要生态价值的多年生高山特有种,主要分布于青藏高原及其毗邻地区。本文采用基于第二代高通量测序平台的Illumina MiSeq技术,对青藏高原特有种—藏扇穗茅进行了叶绿体基因组测序,首次建立了雀麦族物种的标准测序流程;同时,以其近缘物种—黑麦草（Lolium perenne）的叶绿体基因组序列作为参考,组装获得它的叶绿体基因组序列。结果表明,藏扇穗茅叶绿体基因组序列全长136 852 bp,GC含量为38.5%,呈典型的四段式结构,其中大（LSC）、小（SSC）单拷贝区大小分别为80 970和12 876 bp,反向互补重复区（IR）大小为21 503 bp,共注释得到141个基因,包含95个蛋白编码基因、38个tRNA基因和8个rRNA基因,主要分布于大单拷贝区和小单拷贝区。同时,基于藏扇穗茅和其它30种禾本科植物叶绿体基因全序列构建的系统发育树显示,藏扇穗茅与早熟禾亚科中小麦族植物亲缘关系较近。     

新型水果空心泡叶绿体基因组特征及其系统发育分析北大核心CSCD

为探究空心泡(Rubus rosaefolius)叶绿体基因组特征,本研究以空心泡为试验材料,采用Illumina NovaSeq平台进行高通量测序,获得空心泡完整的叶绿体基因组序列,并进行空心泡叶绿体基因序列特征和系统发育分析。结果表明:空心泡的完整叶绿体基因组总长度为155650 bp,具有典型的四分体结构,包括2个反向重复序列(各25748 bp)、1个大拷贝区(85443 bp)、1个小拷贝区(18711 bp)。空心泡叶绿体全基因组共鉴定出131个基因,包括86个蛋白质编码基因、37个tRNA基因和8个rRNA基因,全基因组的GC含量为36.9%。空心泡叶绿体基因组包含47个散在重复序列、72个简单重复序列(simple sequence repeating,SSR)位点,密码子偏好性为亮氨酸密码子,偏好使用A/U结尾的密码子。系统发育分析表明,空心泡与小叶悬钩子(Rubus taiwanicola)亲缘关系最近,其次是能高悬钩子(Rubus rubroangustifolius)和腺萼悬钩子(Rubus glandulosopunctatus)。空心泡的叶绿体基因组特征及其系统发育分析,为空心泡的遗传多样性研究和叶绿体开发利用提供理论依据。     

基于地理探测器的丹霞梧桐空间分布与生境因子的相关性

丹霞梧桐是中国丹霞地貌的特有种,识别影响其分布的主要环境驱动因子,可为保护丹霞梧桐及其生境提供科学依据。本研究以广东南雄丹霞梧桐县级自然保护区与广东丹霞山旅游风景区(核心景区)为研究区,运用地理探测器分析丹霞梧桐空间分布与两地生境因子的相关性(用q值衡量),分析要素包括地理要素(地貌形态成因类型、土壤亚类、高程、坡度、坡向)和气候要素(年均降水、年日照时数、年均相对湿度、年均风速)。结果表明: 影响丹霞梧桐空间分布的主要生境因子为土壤亚类、年日照时数、地貌形态成因类型。其中,丹霞梧桐生境的各因子相关性分析中,土壤亚类、年日照时数和地貌形态成因类型的q值大于所有因子q值的均值,具有较强相关性;丹霞梧桐生境因子的两两组合中,地貌形态成因类型∩年日照时数和土壤亚类∩年日照时数的交互作用表现为双因子增强且q值大于所有组合q值的均值,具有较强相关性;丹霞梧桐空间分布相关性的生态探测中,与其他各因子相比,土壤亚类、年日照时数以及地貌形态成因类型的q值具有显著差异。丹霞梧桐的空间分布主要与土壤亚类、地貌形态成因类型、年日照时数存在显著相关性,同时也表明,地理探测器为植被生境因子分析、预测物种分布等研究提供了有益的方法探索。     

丹霞梧桐群体遗传结构及其遗传分化

丹霞梧桐(Firmiana danxiaensis)是分布于我国韶关地区北部丹霞地貌的特有物种, 其分布范围狭窄, 种群数量小。本文利用EST-SSR分子标记位点, 分析丹霞梧桐群体(丹霞山组群和南雄组群)的遗传多样性和遗传结构, 研究群体的分化历史, 探讨该物种的可能分布和科学保护策略。结果表明: 丹霞梧桐总的遗传多样性中等(Ht = 0.631), 群体内遗传多样性较高(Hs = 0.546), 遗传变异主要存在于群体内(79.66%), 但不同地理组群间存在显著的遗传分化(F_ST = 0.150)。长期地理隔离和现代人为干扰是形成丹霞梧桐当前遗传变异模式的主要原因。STRUCTURE分析可将研究群体划分为清晰的两个基因库(gene pool), 其遗传结构与系统发育地理格局之间有密切关系。丹霞梧桐不同地理群体经历了独立的进化路线, 但丹霞山群体的杂合性高, 遗传背景更为复杂。近似贝叶斯运算法(Approximate Bayesian Computation, ABC)分析表明, 丹霞山和南雄地理群体在10万年前由同一个祖先群体分化而来, 分化时有效群体大小分别为7,290和5,550。结合丹霞梧桐的遗传变异和生态位信息, 可推测丹霞梧桐曾广泛分布于南岭地区, 受第四纪第三次亚冰期的影响, 南岭北部的丹霞梧桐群体因气候剧烈变化而灭绝, 仅在南岭南部适宜的环境中得以保存并繁衍至今, 丹霞山和南雄是丹霞梧桐最主要的两个冰期避难所。在全面掌握丹霞梧桐的自然分布, 开展就地保护的基础上, 通过建立种质资源圃、人工种苗扩繁、自然回归试验等措施, 对于该物种的异地保护、种群恢复和开发利用具有重要意义。     

尖孢镰刀菌FoHeli转座元件的结构特征及功能验证

Helitron是一种广泛存在于真核生物中的可移动遗传元件。与其他转座子不同,自主Helitron元件可编码具有复制引发（Rep）和解旋酶（Hel）结构域的转座酶,并通过滚环复制的方式在基因组中进行扩张。本研究对9种尖孢镰刀菌中的自主Helitron元件进行系统分析,结果表明尖孢镰刀菌中存在两类自主Helitron元件FoHeli1与FoHeli2。其中FoHeli1成员间序列高度相似,并具有明晰的边界特征：3’端为保守的“TATTTT”序列,其上游可形成稳定的发夹结构,且发夹上游可与5’端形成12bp的反向互补结构。基于上述分析结果,从尖孢镰刀菌Fo4287菌株中克隆获得完整的FoHeli1元件,并通过构建双元转座系统及PEG介导的原生质体转化,证明尖孢镰刀菌中的FoHeli元件可在禾谷镰刀菌PH-1菌株的基因组中发生跳转。     

西藏黄绿卷毛菇生境土壤微生物群落组成

牧草外生菌根菌黄绿卷毛菇Floccularia luteovirens具有较高的生态和经济价值,其生境微生物对其菌丝生长、菌根化和子实体形成具有促进作用。本研究利用高通量测序技术对西藏黄绿卷毛菇菌窝土壤及其周围无菇土壤微生物群落组成进行分析,挖掘促进黄绿卷毛菇生长的有益微生物资源。结果显示,西藏黄绿卷毛菇生境土壤细菌隶属于17门22纲116目161科227属,其中酸杆菌门、变形菌门、拟杆菌门和疣微菌门累计比例高达81.75%;生境土壤真菌隶属于5门17纲34目55科61属,子囊菌门和担子菌门累计比例高达80.89%。对比周围无菇土壤的微生物群落,促进黄绿卷毛菇生长的潜在细菌类群为Flavisolibacter、黄杆菌属Flavobacterium、芽单胞菌属Gemmatimonas、Haliangium、赛格特杆菌Segetibacter和鞘氨醇单胞菌属Sphingomonas;促进黄绿卷毛菇生长的潜在真菌类群为斜盖伞属Clitopilus、丝膜菌属Cortinarius、被孢霉属Mortierella和毛霉属Mucor。土壤微生物促进黄绿卷毛菇生长繁殖的机制有待进一步研究。     

不同光脉冲方案对光下最大荧光参数及其计算参数的影响

光下最大荧光(F_m′)是植物生理生态研究中的重要参数,一般采用饱和脉冲(RF)方案来估计.然而,光系统Ⅱ(PSⅡ)受体库的反馈调节会影响RF方案对F_m′估计的准确性.为消除PSⅡ受体库反馈调节的影响,根据光脉冲强度(Q′)与叶绿素荧光(F′)的线性关系提出多相脉冲(MPF)方案,估算Q′无穷大时的F′(即F_m′).本研究采用MPF和RF方案分别对苦槠、青冈和乌桕3个树种叶片的叶绿素荧光和气体交换数据进行同步测量,并对两种方案估计的F_m′及其计算参数PSⅡ光化学效率(Φ_PSII)、PSⅡ的电子传递速率(J)、最大电子传递速率(J_max)、叶肉导度(g_m)和叶绿体内CO₂浓度(C_c)等光合参数进行比较,分析两种方案对3个树种叶片6个光合参数的影响.结果表明: 当光合有效辐射(PAR)<200 μmol·m^-2·s^-1时,两种方案对苦槠、青冈和乌桕叶片F_m′、Φ_PSII和J的估计无显著影响;当PAR>200 μmol·m^-2·s^-1时,采用MPF方案获得的苦槠、青冈和乌桕的F_m′分别比RF方案获得的F_m′高3.5%～5.2%、11.7%～18.0%和3.2%～7.1%;当PAR>200 μmol·m^-2·s^-1时,采用MPF方案获得的Φ_PSII、J和J_max分别不同程度地大于RF方案获得的参数,g_m和C_c分别不同程度地小于RF方案获得的参数.说明当PAR较低(<200μmol·m^-2·s^-1)时,MPF与RF方案对植物叶片F_m′、Φ_PSII、J的估计没有显著影响;当PAR较高(≥200μmol·m^-2·s^-1)时,MPF与RF方案对植物叶片F_m′、Φ_PSII、J、J_max、g_m和C_c的估计有显著影响,且RF方案对植物叶片的F_m′、Φ_PSII、J和J_max比MPF方案分别有不同程度的低估,对g_m和C_c则有不同程度的高估.     

稻镰状瓶霉对水稻白叶枯病的生物防治

本文研究了野生稻暗色有隔内生真菌稻镰状瓶霉与水稻的共生关系,通过根部接种DsRED荧光标记菌株,观察稻镰状瓶霉在水稻根系内的定殖,并对其抗白叶枯病特性进行调查,结果发现：经叶部接种白叶枯病菌后,对照组发病严重,病级集中在7级和9级,分别占比43.33%和34.67%,病情指数为79.26;相比之下,接种了稻镰状瓶霉的水稻植株发病较轻,叶片病斑面积小,并伴随零星黑色过敏性坏死斑出现,未发病植株占8%,72%的植株病级为1级,病情指数仅为15.26。稻镰状瓶霉对水稻白叶枯病的防治效果达到80.75%。稻镰状瓶霉的定殖能够引起叶片中超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性极显著提高,分别是对照组的5.26、12.08和10.53倍;诱导PR1a和PR1b显著上调表达8.71和3.37倍,AOS、OsSAUR2和EL5基因显著下调表达0.28、0.57和0.65倍。利用野生稻内生真菌防控水稻白叶枯病,在国内外尚属首次,可为水稻白叶枯病的生物防治提供新途径。     

UV-B对设施桃叶片光合功能及叶绿体超微结构的影响

对温室栽培的油桃中油5号(Prunus persica var. nectarina cv. ‘Zhongyou5’)适量补充UV-B, 分析其对桃叶片光合功能及叶绿体超微结构的影响。结果表明, UV-B处理下各色素含量均有不同程度的增加, 其中叶绿素b的含量和净光合速率(P_n)提升幅度较大。相较于未补充UV-B的桃树(对照), UV-B处理的F_v/F_m无显著变化, F_v'/F_m'比值、光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(qN)以及PSII实际光化学量子效率(Φ_PSII)均有显著或极显著升高。透射电镜结果显示, UV-B处理下叶绿体基质片层空隙小, 堆叠紧密, 叶绿体外膜边缘清晰。可见, 温室内适量补充UV-B可快速改善叶片叶绿体的超微结构, 提升叶绿素分子捕获光能及向PSII传递的能力, 增大PSII反应中心的开放程度, 提高实际光能转化效率和PSII电子传递量子效率, 提高叶片的光合功能。该研究为设施果树光合性能改善和UV-B合理利用提供了理论依据。