巴西橡胶树胶乳和悬浮细胞中MVA和MEP代谢途径基因的表达分析

MVA和MEP代谢途径是植物类异戊二烯代谢途径的两条重要次生代谢途径。该研究利用荧光定量PCR技术,分析了橡胶树胶乳和橡胶树花药愈伤组织来源的悬浮细胞中MVA代谢途径和MEP代谢途径中关键基因的表达水平,同时分析了茉莉酸的结构类似物冠菌素(coronatine,COR)对悬浮细胞中Hb AACT3,Hb HMGR4,Hb HMGR5,Hb DXS2,Hb DXR和Hb SQS1基因表达的调节作用。结果表明:在MVA代谢途径中,基因Hb AACT1,Hb AACT2,Hb HMGS1,Hb HMGS2,Hb HMGR1,Hb HMGR3,Hb MVK,Hb PMK,Hb MVD1,Hb MVD2和IPP下游代谢基因Hb IPPI1和Hb FDPS1在胶乳中的表达量要相对高于其在悬浮细胞中的表达量,然而橡胶树悬浮细胞中MEP代谢途径基因Hb DXS1,Hb DXS2,Hb DXR,Hb CMS1,Hb CMS2,Hb CMK,Hb MCS1,Hb MCS2,Hb HDS,Hb HDR和鲨烯合酶基因Hb SQS1的表达水平要相对高于胶乳。而且COR能不同程度地上调Hb HMGR5,Hb HMGR4,Hb SQS1,Hb DXS2和Hb DXR基因的表达水平。该研究结果为探索利用橡胶树悬浮细胞体系研究次生代谢合成调控以及生产活性次生代谢产物奠定了基础。     

1-脱氧木酮糖-5-磷酸合成酶(DXS)及其编码基因

萜类物质是广泛分布于生物界的一类天然产物,也是重要生命物质。萜类物质通过甲羟戊酸(MVA)途径和2-C-甲基-D-赤藻糖醇-4-磷酸(MEP)途径合成,古细菌、真菌和动物及人的萜类物质主要通过MVA途径合成,而多数真细菌(即通常而言的细菌)则利用MEP途径。植物同时拥有两种途径但分别定位于细胞质和质体。1-脱氧木酮糖-5-磷酸合成酶(DXS)是MEP途径的第一个酶,也是该途径的关键调控位点。现从DXS在MEP途径中的作用、DXS结构、亚细胞定位和酶活性、编码基因及突变体等方面对DXS进行全面阐述。拟南芥DXS基因插入突变体cla1-1发生白化,DXS基因表达与类胡萝卜素等萜类物质积累密切相关,在转基因生物体中过度表达DXS可促进萜类物质合成。植物DXS具有典型的质体转运肽序列,决定了DXS的质体定位。完备的DXS活性分析体系为DXS抑制剂开发筛选等研究奠定良好基础。DXS由一至多个基因编码,随生物种类而异,根据同源性,植物DXS基因可分成两类。DXS基因家族不同成员具有不同的表达模式,但通常有一个成员在多种组织中广泛表达。     

植物萜类合成关键基因DXS研究进展

萜类物质是自然界中广泛存在的一类天然化合物,对植物、动物和人类都有重要价值。1-脱氧木酮糖-5-磷酸合成酶(DXS)对萜类物质合成调控起关键作用,是2-C-甲基-D-赤藻糖醇-4-磷酸(MEP)途径的第一个酶,也是该途径的一个限速酶,亚细胞定位于类囊体中,具有质体转运肽序列和3个功能结构域:TPP结合结构域、转酮醇酶结构域和嘧啶结合结构域,可用高效液相色谱法测定其活性。目前已从178种植物中克隆分离到DXS基因,按蛋白同源性可分为3类:DXS1、DXS2和DXS3。DXS基因表达具有组织特异性、昼夜节律性,与花朵、果实发育程度和品种有关。转外源或内源DXS基因的植株过表达或抑制表达都会引起植物光合色素(如叶绿素和类胡萝卜素)、内源激素(如脱落酸和赤霉素)和单萜等萜类物质含量的改变。重点综述了DXS蛋白的特性、基因的类型、基因表达、调控和遗传转化方面的研究进展,以期为植物育种和代谢调节提供理论和实践参考。     

茶树1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶基因CsDXS1的克隆与表达分析

1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase,DXS)是MEP萜类合成途径的第一个关键酶,在植物萜类物质的生物合成过程中发挥重要的作用。以福鼎大白茶为实验材料,在课题组前期转录组数据的基础上,运用RT-PCR技术克隆了茶树Cs DXS1基因的完整开放阅读框(ORF)。该ORF长度为2 154 bp,编码717个氨基酸。生物信息学分析结果表明,茶树Cs DXS1蛋白与其他植物的同源蛋白相似性高达85%-90%,属于DXS基因家族的I类基因,该蛋白是不稳定的亲水蛋白,不存在信号肽和跨膜结构域,有15个可信度高的磷酸化位点,具有典型的转酮醇酶亚家族功能域。利用实时荧光定量PCR对Cs DXS1基因在茶树不同组织和不同激素处理下的表达谱进行检测,结果显示:不同组织中,Cs DXS1基因的表达水平在第三叶中最高,嫩叶中的表达量显著高于茎和老叶,表达水平从高到低依次为第三叶第四叶第二叶第一叶嫩茎老茎老叶。在不同激素处理中,Cs DXS1的表达量受到不同程度的诱导,且表达量峰值的出现时间存在差异。Cs DXS1在IAA和ABA激素处理下的表达量峰值最高(4 h),均为对照的1.5倍,在Me JA处理下表达量峰值最低(24 h),仅为对照的1.1倍。     

湖北新资源植物——神农香菊的地理分布、生态习性与蕴藏量的调查研究

神农香菊(Dendranthema indicum (L.) Des Monl. var. aromaticum Q. H. Liu et S. F. Zhang, var. nov.)是我所多年来通过调查,在鄂西神农架首先发现的一种新的资源植物。这种植物与野菊[D. indicum (L.) Des Monl.]很近似,其主要区别在于神农香菊的花、叶具有浓郁的特殊香气。经化学初步分析和药理试验结果表明,本植物含α—侧柏酮、β—侧柏酮、龙脑等萜类化合物成分,并无剧毒性及致癌因素反应。可广泛应用于化工、饮料和医药等方面的原料,是一种很有经济价值的香料和药用的植物资源。本文着重阐述和讨论了本植物的地理分布,习性生境、自然繁殖概况及蕴藏量。并提出进一步开发利用神农架山区植物资源,合理利用和发展神农香菊生产等方面的途径和科学依据。     

湖北新资源植物—神农香菊的地理分布、生态习性与蕴藏量的调查研究

神农香菊(Dendranthema indicum (L.) Des Monl. var. aromaticum Q. H. Liu et S. F. Zhang, var. nov.)是我所多年来通过调查,在鄂西神农架首先发现的一种新的资源植物。这种植物与野菊[D. indicum (L.) Des Monl.]很近似,其主要区别在于神农香菊的花、叶具有浓郁的特殊香气。经化学初步分析和药理试验结果表明,本植物含α—侧柏酮、β—侧柏酮、龙脑等萜类化合物成分,并无剧毒性及致癌因素反应。可广泛应用于化工、饮料和医药等方面的原料,是一种很有经济价值的香料和药用的植物资源。本文着重阐述和讨论了本植物的地理分布,习性生境、自然繁殖概况及蕴藏量。并提出进一步开发利用神农架山区植物资源,合理利用和发展神农香菊生产等方面的途径和科学依据。     

酮型广藿香MVA途径基因表达分析及与主要成分合成相关性研究

广藿香药材以广藿香酮含量较高的酮型广藿香为最优质。而广藿香酮为一种萜类成分,其生物合成途径尚未明确。MVA(甲羟戊酸)途径是萜类化合物生物合成的重要途径。为了分析MVA途经基因表达与化学成分的相关性从而获得促进广藿香酮合成的潜在基因,该文以2种酮型广藿香栽培品种(石牌广藿香、高要广藿香)为材料,通过实时定量PCR分析基因表达和主要成分含量测定,并研究了供试材料不同时期的茎、叶中与甲羟戊酸代谢途径相关的HMGR、MK、MDD基因表达及化学成分。结果表明：(1)HMGR基因在石牌广藿香嫩叶中表达更明显;MK基因在石牌广藿香和高要广藿香中表达模式相似,主要在老茎中表达;MDD基因在石牌广藿香叶中比高要广藿香表达量更高,在两种广藿香的茎中表达模式相似。(2)同属于酮型广藿香,石牌广藿香与高要广藿香的化学成分相似,老叶广藿香醇含量最高,老茎的广藿香酮含量更高。(3)MDD和MK基因与广藿香酮的合成正相关。综上结果所述,酮型广藿香两个栽培种MVA途径的基因表达模式相似,MDD和MK基因可能为酮型广藿香萜类代谢途径的关键基因。     

UV-B辐射增强对拟南芥表皮蜡质的影响

以野生型拟南芥、蜡质不同程度缺失突变体CER1、CER3、CER4、CER6、CER10、CER20及KCS1为试验材料,通过施加50μW/cm2、长达10 d的UV-B辐射,研究了拟南芥表皮蜡质晶体结构、组分及蜡质基因对UV-B辐射的响应机制。结果表明:UVB辐射增强改变了拟南芥表皮蜡质晶体结构,表皮蜡质松针状(CER1)、柱状、杆状(CER3、CER10与KCS1)晶体结构显著减少,球状蜡质晶体类型出现在CER6表面,无规则片状、膜状结构覆盖在KCS1与CER10茎表面。野生型拟南芥蜡质晶体结构类型无明显变化,但在部分区域积累了大量水平杆状、管状结构,增加了蜡质层厚度。UV-B辐射增强也改变了拟南芥表皮蜡质组分的分泌量。野生型在UV-B处理后一级醇、酸、醛含量显著上升,烷、次级醇及酮含量显著下降,蜡质总量增加不显著。一级醇含量的增加及酮和次级醇含量的减少在拟南芥各材料响应UV-B辐射中具有普遍性。UV-B辐射增强诱导了野生型CER3、CER4、KCS1基因表达的上调,其中CER4大量表达,促进了蜡质组分中一级醇、酸和醛含量的积累;CER1在UV-B处理后表达量下调,可能导致烷合成下游分支途径相关产物(烷类、次级醇及酮类)的减少。WIN1表达量的下调对蜡质总量没有显著影响。UV-B辐射增强使蜡质前体从烷合成分支途径更多地转向一级醇分支途径。     

UV-B辐射对颠茄氮代谢及次生代谢产物含量的影响北大核心CSCD

有害的中波紫外线(ultraviolet B,UV-B;280~320 nm)辐射影响植物的生长与发育。但也有研究证明,UV-B辐射可诱导生物碱合成。然而,UV-B辐射能否提高颠茄(Atropa belladonna L.)中托品烷类生物碱(tropane alkaloids,TAs)的含量尚未见报道。本研究以颠茄实生苗为材料,研究UV-B不同照射度强、时间(d数)对颠茄的氮代谢、生物碱含量及TAs代谢途径中的几个关键酶基因表达量的影响。结果表明,随着辐射天数的增加(5~30 d),低强度(LU,5μW/cm^2)UV-B处理与对照(无辐射)比较,硝态氮、莨菪碱、东莨菪碱含量无显著差异。然而,中等强度(MU,10μW/cm^2)和高强度(HU,15μW/cm^2)UV-B辐射,明显增加硝态氮含量,谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)、谷氨酸脱氢酶(glutamine dehydrogenase,GDH)活性明显高于对照。重要的是,中、高强度UV-B辐射显著降低了颠茄的叶片与茎中莨菪碱和东莨菪碱含量。荧光定量PCR揭示,莨菪碱合成的关键酶腐胺N-甲基转移酶(putrescine N-methyltransferase,PMT)编码基因、莨菪碱-6-β-羟化酶(hyoscyamine-6-β-hydroxylase,H6H)基因表达呈高度组织特异性,主要是在根部表达。与对照比较,低强度照射25 d引起pmt在根部的表达量显著上调,而中、高强度照射导致其下调;h6h在根部的相对表达量随着处理强度的增加逐渐降低;托品酮还原酶Ⅰ(tropinone reductaseⅠ,TRⅠ)编码基因在叶片中的表达量较高,随照射强度的增加而升高。上述结果表明,低强度UV-B辐射促进氮代谢,有利于莨菪碱合成;而长期中、高强度UV-B辐射,尽管促进了谷氨酸代谢,但却使pmt和h6h表达降低,不利于莨菪碱和东莨菪碱的积累。总之,本研究结果显示,不同UV-B辐射强度和时间,对颠茄合成TAs的影响不同,可为大田试验生产莨菪碱提供有益的参考。     

UV-B辐射对颠茄氮代谢及次生代谢产物含量的影响

有害的中波紫外线（ultraviolet B,UV-B;280～320 nm）辐射影响植物的生长与发育。但也有研究证明,UV-B辐射可诱导生物碱合成。然而,UV-B辐射能否提高颠茄(Atropa belladonna L.)中托品烷类生物碱（tropane alkaloids,TAs）的含量尚未见报道。本研究以颠茄实生苗为材料,研究UV-B不同照射度强、时间（d数）对颠茄的氮代谢、生物碱含量及TAs代谢途径中的几个关键酶基因表达量的影响。结果表明,随着辐射天数的增加（5～30 d）,低强度（LU,5 μW/cm2）UV-B处理与对照（无辐射）比较,硝态氮、莨菪碱、东莨菪碱含量无显著差异。然而,中等强度（MU,10 μW/cm2）和高强度（HU,15 μW/cm2）UV-B辐射,明显增加硝态氮含量,谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase,GS）、谷氨酸脱氢酶（glutamine dehydrogenase,GDH）活性明显高于对照。重要的是,中、高强度UV-B辐射显著降低了颠茄的叶片与茎中莨菪碱和东莨菪碱含量。荧光定量PCR揭示,莨菪碱合成的关键酶腐胺N 甲基转移酶（putrescine N methyltransferase,PMT）编码基因、莨菪碱-6-β-羟化酶（hyoscyamine-6-β-hydroxylase,H6H）基因表达呈高度组织特异性,主要是在根部表达。与对照比较,低强度照射25 d引起pmt在根部的表达量显著上调,而中、高强度照射导致其下调;h6h在根部的相对表达量随着处理强度的增加逐渐降低;托品酮还原酶Ⅰ（tropinone reductaseⅠ, TRⅠ）编码基因在叶片中的表达量较高,随照射强度的增加而升高。上述结果表明,低强度UV-B辐射促进氮代谢,有利于莨菪碱合成;而长期中、高强度UV-B辐射,尽管促进了谷氨酸代谢,但却使pmt和h6h表达降低,不利于莨菪碱和东莨菪碱的积累。总之,本研究结果显示,不同UV-B辐射强度和时间,对颠茄合成TAs的影响不同,可为大田试验生产莨菪碱提供有益的参考。     

罗布麻CesA基因家族的生物信息学分析

植物体中纤维素是细胞壁形成的主要成分,不仅参与细胞形态的建成,调控细胞发育,还参与细胞内多种细胞信号转导途径,进而影响植物体的生长发育。纤维素合酶是植物体合成纤维素的主要酶类。为了探究CesA基因家族对罗布麻生长发育及纤维素合成的调控机理,该文通过生物信息学分析方法,从基因家族鉴定、结构分析、蛋白理化性质与多级结构预测、亚细胞定位、信号肽、进化关系和顺式作用元件等方面,对罗布麻CesA基因家族进行系统鉴定和分子特征分析。结果表明:基于全基因组测序,罗布麻CesA基因家族鉴定含有15个成员,分布在罗布麻11条染色体中的8条上,其编码蛋白的氨基酸数量为730～1 158,相对分子质量81 280.81～130 123.18 kDa,理论等电点6.18～8.83。除了AvCesA3、AvCesA5、AvCesA7、AvCesA10和AvCesA11蛋白为稳定蛋白,其余成员均为不稳定蛋白;除了AvCesA12蛋白为疏水性蛋白,其余成员均为亲水性蛋白。该家族成员包含3～14个外显子,8～15个保守基序。编码蛋白主要分布于质膜与高尔基体上,无信号肽,二级结构以无规则卷曲与α-螺旋为主要构成元件。AvCesA15蛋白的跨膜结构域和三级结构与其他成员存在显著不同。罗布麻CesA基因进化时主要受纯化选择作用。对上游1 500bp区域顺式作用元件分析,结果显示罗布麻CesA基因受到光、温度、水分、氧气等环境因子及生长素、赤霉素、脱落酸、乙烯、水杨酸等植物激素调控。该研究为进一步探究罗布麻CesA基因家族的生物学功能、提高纤维品质与品种改良奠定理论基础。     

地黄C3H基因的克隆及生物信息学分析

香豆酸-3-羟化酶属于植物中最大的蛋白酶细胞色素P450家族之一,在植物生命活动中发挥着重要作用。为了解地黄香豆酸-3-羟化酶基因RgC3H合成毛蕊花糖苷的功能,该研究基于地黄代谢组学分析获得KEGG途径中的C3H,采用多重比对在NCBI中获得同源基因的一个保守序列,并基于该保守序列和地黄SRA数据库,采用电子克隆和RT-PCR克隆技术获得地黄C3H基因全长CDS(RgC3H),对其进行生物信息学分析。结果表明:RgC3H基因全长为1 530 bp,且编码一个含509个氨基酸、分子量为57.91 kD、无信号肽的蛋白质; 基于氨基酸序列的结构分析显示,RgC3H有一个保守区域-P450结构域; 系统进化分析结果显示,RgC3H与芝麻和猴面花的C3H基因具有很高的同源性。上述结果为进一步研究RgC3H基因在地黄毛蕊花糖苷生物合成途径中的作用奠定了基础。     

柠条锦鸡儿F3H基因克隆及功能分析

柠条锦鸡儿为豆科灌木,对各种环境胁迫具有较强的适应能力,类黄酮是天然的抗氧化剂,花青素属类黄酮化合物,逆境胁迫会影响植物体内花青素的合成,而黄烷酮3-羟化酶(F3H)是花青素生物合成所必需的一种关键酶。该研究成功分离克隆了柠条锦鸡儿的F3H基因,命名为CkF3H。CkF3H基因的开放阅读框(ORF)为1095 bp,编码364个氨基酸,推测的蛋白质分子量为41.3 kDa,理论等电点为5.9。生物信息学分析发现,CkF3H基因序列与其它植物F3H有较高的一致性,推测CkF3H蛋白与其它植物F3H蛋白具有相似的功能。利用染色体步移法克隆得到CkF3H起始密码子ATG上游468 bp的启动子序列,PlantCARE软件分析表明,该序列具有启动子的基本元件CAAT-box和TATA-box以及多种与逆境胁迫相关的顺式调控元件。实时荧光定量PCR分析表明,CkF3H在柠条的根、茎和叶中均有表达,没有组织特异性;CkF3H的表达受低温、高盐、干旱和高温胁迫的诱导,并且在低温胁迫下,CkF3H的表达还受到光周期的影响。综上所述,研究结果表明CkF3H基因在柠条锦鸡儿适应低温、高盐、干旱和高温胁迫的过程中发挥作用。     

表皮葡萄球菌SarA对atlE、lipA和zinC基因表达调控的研究

表皮葡萄球菌 (Staphylococcus epidermids) 是一种条件致病菌，SarA(Staphylococcal accessory regulator A)是该菌中一个全局性调控因子，它控制着细胞中许多与毒性相关的基因表达. 报道了SarA在转录水平直接调控atlE、lipA和zinC基因的表达. RT-PCR和lacZ报告基因的分析结果显示，在表皮葡萄球菌ATCC35984中，SarA对atlE (自溶酶基因) 表达起负调控作用，而对lipA (脂肪酶基因) 和zinC (膜相关锌金属蛋白酶基因) 的表达则有正调控作用. 生物信息学分析表明，SarA控制atlE，lipA和zinC 3种基因表达可能是通过与被调控基因上游的特定DNA序列的结合来实现的，该DNA结合区保守并富含AT碱基. 根据已报道的金黄色葡萄球菌中SarA的结合位点序列，利用Omiga软件分析并推测了SarA结合atlE，lipA和zinC的可能区域. 基于SarA是一种多功能的毒素相关调控因子，结果提示，SarA能调控众多因子，可以作为防治表皮葡萄球菌感染的一个药物筛选靶点.     

白菜CesA基因家族鉴定及表达模式分析

为探究CesA基因家族在白菜生长发育及纤维素合成过程中的作用机制,该文通过生物信息学的方法,以白菜的全基因组序列为研究区域,进行理化特征、基因结构、进化特征、保守基序及结构域、顺式作用元件和组织表达等鉴定分析。结果表明:(1)共鉴定出16个编码纤维素合成酶亚基的CesA基因,该家族成员所编码蛋白的理论等电点为4.76～9.12,相对分子量为17.76～122.67 kD,长度为153～1 089 aa。(2)15个基因不均匀地分布于白菜的7条染色体上,Bra036008定位于scaffold上。(3)大部分成员包含4～14个外显子,1～11个保守基序。(4)该家族具有保守的DDD-QXXRW 保守功能域。(5)该家族编码蛋白主要分布在质膜上,二级结构以无规则卷曲与α-螺旋为主,多数成员都含有CesA蛋白典型的N端、C端和跨膜区。(6)CesA基因在茎中表达量相对较高,其中Bra011865、Bra023952和Bra029874在茎、叶、花中显著表达。该研究结果为后续深入研究CesA基因功能以及白菜生长发育研究奠定了基础。     

藏药多刺绿绒蒿种子萌发特性研究

多刺绿绒蒿(Meconopsis horridula)为罂粟科绿绒蒿属一年生草本植物,是一种极具观赏价值和药用价值的高山植物,目前处于濒危状态,因此研究多刺绿绒蒿种子的萌发特性对其种子育苗及人工栽培具有重要意义。为了提高多刺绿绒蒿的种子发芽率,该研究以多刺绿绒蒿的种子为材料,分析了不同消毒剂、浸种时间、温度和外源植物激素对种子萌发特性的影响。结果表明:(1)最适消毒方法为75%乙醇1 min+3%H2O25 min,最适浸种时间为24 h,最适温度和光照条件为20℃/10℃(光照12 h/黑暗12 h),用无菌水浸种后的种子发芽率为49.67%。(2) GA_3100～600 mg·L~(-1)和NAA 5～30 mg·L~(-1)可以提高种子的发芽率、发芽势和发芽指数,缩短发芽启动时间和发芽持续时间,对种子的萌发有促进作用。(3) 6-BA 5 mg·L~(-1)和10 mg·L~(-1)对种子的萌发有一定的促进作用,但不显著,6-BA浓度≥15 mg·L~(-1)则抑制种子的萌发。(4)用GA3500 mg·L~(-1)浸种后的种子发芽指标最好,发芽率、发芽势和发芽指数分别为69.67%、33.00%、4.51,种子的发芽起始时间和发芽持续时间分别为10.67 d、11.67 d。     

纤枝短月藓BeLEA2基因的克隆及表达分析

为探究纤枝短月藓LEA2基因的结构和表达特征,该研究以纤枝短月藓为材料,首次利用PCR克隆技术得到纤枝短月藓BeLEA2基因序列,并对该基因进行分析。结果表明:(1)该基因序列中含有2个外显子和1个内含子,其开放阅读框(ORF)为456 bp,编码151个氨基酸,预测其相对分子质量为16515.96 Da。(2)将纤枝短月藓与其他植物LEA2基因氨基酸序列进行比对,构建系统进化树,结果显示纤枝短月藓与小立碗藓的亲缘关系最近。(3)利用HiTail-PCR技术克隆获得1072 bp的BeLEA2启动子序列,用PlantCARE在线工具对该启动子的顺式作用元件进行预测,结果表明该启动子除了含有核心启动子元件TATA-box和CAAT-box外,还含有ABRE、MYB、MYC、MYB结合位点(MBS)等其他顺式元件。(4)实时荧光定量PCR分析表明,BeLEA2基因在纤枝短月藓不同发育时期和不同组织中都有表达,且对脱水胁迫有响应。以上结果为进一步探究LEA2基因在苔藓植物中的功能及作用机制奠定了基础。     

应恢复赤车属头序赤车组和头序赤车

头序赤车的特征在于其具花序托和总苞的雌头状花序,根据此一特征即可将它与赤车属的其它所有种区别开。因此,在2002年被错误归并为异名的此赤车属进化种,以及根据其建立的单种进化组头序赤车组在该文中予以恢复。     

37种杜鹃花属植物在迁地保育下的自然授粉研究

该文对主要栽培在四川都江堰龙池基地(海拔1 700 m)及玉堂基地(海拔700 m)和峨眉山生物试验站(海拔805 m)的5亚属15亚组37种杜鹃花属植物的自然授粉开展了为期4 a的数据采集与研究。以绿苗率(Gs)为主要指标,绿苗系数(Gc)、坐果率(St)和单位可育种子数(Sf)为辅助指标,初步揭示了迁地保育条件下杜鹃花属植物自然授粉的育性适应及其特征。结果表明:(1)除黄花杜鹃(Rhododendron lutescens)未形成种子外,受试的其他36个杜鹃花种类均能在其保育地点上不同程度地完成从种子(幼苗)到种子的生命循环,其中高可育型24种、可育型11种、弱育型1种。(2)上述4项指标,尤其是保育条件与原生地条件下同种的绿苗率、绿苗系数和单位能育种子数比较,均能不同程度地反映育性适合度的差异情况。(3)在上述具有不同程度可育性的36种杜鹃花中,有24种有不同程度的败育现象,其成因可能为不同程度的自交和花期重叠的同亚组到不同亚组异种间自然交配所引起的遗传不适,由于遗传选择的限制或胁迫,这种现象在一些开花个体有限的种类中尤为突出,因此保证最小存活种群(the minimum viable population,MVP)对于该属植物迁地保育至关重要。(4)杜鹃花属的特定种类可能存在一个受种性制约的单位种子数量幅度和上限,即不同的类群与种类的单位种子数量存在差异。(5)为探索自交和种间杂交提供了认识起点和参照,并提出了有关杜鹃花属植物可育性综合评价的指标体系和方法。     

滇龙胆GrHDR基因的克隆与表达分析

龙胆苦苷(gentiopicroside)是中药龙胆中的主要药效成分,属于萜类化合物的衍生物。1-羟基-2-甲基-2-(E)-丁烯基-4-二磷酸还原酶[1-hydroxy-2-methyl-2-(E)-butenyl-4-diphosphate reductase,HDR]是萜类物质合成途径中的关键酶。为探讨不同光照条件下滇龙胆HDR(GrHDR)基因的表达与龙胆苦苷含量之间的关系,该文以滇龙胆叶片cDNA为模板,采用PCR和TA克隆技术获得GrHDR基因序列,对该序列进行生物信息学分析和表达分析,并采用高效液相色谱法测定龙胆苦苷含量,对该基因表达与龙胆苦苷含量进行比较。结果表明:(1)GrHDR基因(GenBank登录号: KJ917165.1)全长1 398 bp,编码465个氨基酸,推定GrHDR蛋白是亲水且稳定的,相对分子质量是52 281.25 Da,理论等电点是5.32;(2)该蛋白属于LYTB蛋白家族,可能定位于叶绿体上,无信号肽,二级结构主要由α-螺旋(45.16%)、β-转角(6.24%)、无规卷曲(33.98%)、延伸链(14.62%)构成;(3)GrHDR蛋白序列与同属植物秦艽的HDR蛋白相似性最高(95.71%);(4)实时荧光定量PCR结果显示GrHDR基因在滇龙胆中的表达量为根 > 叶 > 茎,而在10%、30%、100%全光光照条件下各组织的表达量有很大差异;(5)高效液相色谱法结果显示,不同光照条件下龙胆苦苷含量一致,均为根 > 叶 > 茎,其中100%全光光照下,药用部位根中龙胆苦苷含量达到7.141%,约是30%、10%全光光照条件的两倍,但该结果与同一光照条件下GrHDR基因表达规律不完全一致。该研究为阐述HDR基因功能及其与龙胆苦苷含量的关系提供参考。