五唇兰对PEG模拟的干旱胁迫响应研究

为了解干旱对五唇兰(Phalaenopsis pulcherrima)生长的影响,以聚乙二醇(PEG)溶液模拟干旱胁迫,对其叶片的光合色素、渗透调节物质和非结构碳水化合物(NSC)含量变化进行研究。结果表明,随着PEG浓度增加,五唇兰植株含水量和鲜质量逐渐下降,以PEG为13.75%～14.84%时最显著。PEG处理显著降低叶片的叶绿素a和b含量。随着植株含水量的降低,叶片可溶性蛋白、淀粉(St)含量均呈下降趋势,可溶性糖(SS)含量、NSC和SS/St均呈先升后降的趋势。因此,干旱胁迫会影响五唇兰植株的含水量和光合产物的积累;在较低程度干旱胁迫下,可溶性糖在抗旱响应中发挥主要作用;随着干旱胁迫程度加深,五唇兰的生理代谢受到严重影响。     

北部湾涠洲岛水域发现上颌和须板异常的布氏鲸:对保护的启示

2018年初以来,北部湾涠洲岛附近出现了布氏鲸（Balaenoptera edeni）的活动。一头上颌与须板异常的小布氏鲸个体引发热议,其视频在网络上广泛流传。我们在船只调查时,目击该个体10次,其以单独活动为主（90%）,主要出现在涠洲岛到斜阳岛之间的水域,最小凸多边形家域面积为14km2,核心家域面积为166.9km²。然而,在 2019年3月30日我们发现该个体已死亡漂浮在海面,根据尸体腐烂状况来推测,该个体的死亡时间大约为3~5日,死亡原因不明。根据照片和现场解剖分析,推测该小布氏鲸的上颌和鲸须异常可能是被渔网或绳索缠绕导致的。由于无法从外形上确认属于哪一个亚种,因此我们测定了该个体的线粒体DNA D-loop（mitochondrial DNA, mtDNA）和细胞色素b（cytochrome b, Cyt b）基因,分别得到909bp和395bp的序列,经比对和系统发育重建,发现该个体属于近岸分布的小布氏鲸亚种（Eden’s whale, B. e. edeni）。由于小布氏鲸具有一定季节迁移特性,我们无法判断造成其上颌伤害的渔网或绳索是否在中国水域。尽管如此,仍然建议当地部门应加强宣传,减少渔网等海洋垃圾的丢弃和排放,为小布氏鲸营造一个安全的栖息环境。     

蒙农红豆草不同花色表型及色素成分特征分析

蒙农红豆草不仅是良好的饲草作物,还可以用作庭院观赏及蜜源植物。该研究以蒙农红豆草浅色花瓣突变体与对照群体中的粉红色、紫红色花瓣为试验材料,通过对花瓣颜色的表型和色素种类及含量的综合分析,明确影响花色形成的主要物质。结果表明:(1)蒙农红豆草浅色花突变体与对照的粉红色花和紫红色花为3种不同的色系,根据黄度(b*)和色相角(h°)将浅色花突变体的花色定义为黄白色花。(2)在3种花色中共检测到10种类黄酮和5种花青素,其中6种山奈酚衍生物、2种矮牵牛素衍生物、2种飞燕草素衍生物和1种锦葵素衍生物为首次在蒙农红豆草中报道;同时还发现山奈酚-3-芸香苷、山奈酚-3-葡萄糖苷和飞燕草素-3-羧基修饰芸香苷在3种花色中含量(36%~50%、21%~35%和27%~65%)最多。研究推测:芦丁、山奈酚-3-芸香苷-5-鼠李糖苷和山奈酚-3-p-香豆酰葡萄糖苷为影响蒙农红豆草花色变化的主要成分。     

竹柏2种颜色叶片的光合特性研究

为了解竹柏(Podocarpus nagi)的光合特性,以3 a生全绿叶和花叶竹柏为材料,测定其光合色素含量和气体交换参数。结果表明,全绿叶竹柏叶片的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶绿素a+b、叶绿素a/b和叶绿素a+b/类胡萝卜素均显著高于花叶竹柏;全绿叶竹柏叶片的初始量子效率、最大光合速率和暗呼吸速率均显著高于花叶,而光饱和点和光补偿点均显著低于花叶;全绿叶竹柏叶片的初始羧化效率、光合速率、CO2饱和点和光呼吸速率均高于花叶,而CO2补偿点低于花叶。2种颜色叶片的气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率均随着光合有效辐射的增大而增大,且均表现为全绿叶花叶,而胞间CO2浓度则相反,表现为花叶全绿叶。因此,全绿叶竹柏利用弱光的能力强于花叶竹柏,而花叶竹柏利用强光的能力更强,在园林绿化配置中,可根据2种颜色叶片的光合特性合理配置。     

胭脂素的生物合成及应用研究进展

由于合成色素对人类健康具有潜在危害,天然色素逐渐受到青睐。胭脂素作为类胡萝卜素物质是世界第二大天然色素,其生物合成途径是国际研究热点,目前尚未被完整解析。文中综述了胭脂素的化学特性与提取方法、合成途径研究及应用现状,比较传统提取方法与新提取技术的特点,阐述胭脂素合成通路相关基因及非生物胁迫对合成通路的影响,介绍胭脂素在食品、医药、化工产业应用现状。由于胭脂素合成通路的研究多停留在转录组水平,大多数基因功能未进行验证,文中提出综合应用基因组学、生物信息学、植物化学等学科技术进行深入研究以解析完整的胭脂素合成途径,为胭脂素合成生物学研究及新药研发奠定基础,促进胭脂素的资源开发及可持续发展。     

黄化茶树新梢色素和主要生化成分含量变化特征及其相关性分析

以茶树黄化品种‘中黄3号’(‘ZH3’)和常绿品系‘苔茶15’(‘TC15’)为材料,检测其4、5、7、8月新梢(一芽二叶)色素和主要生化成分含量,探讨不同月份黄化茶树新梢色素和主要生化成分累积的特征以及它们之间的关系。结果表明:(1)新梢叶绿素a、总叶绿素含量在两种茶树中均随生育期先降低后上升,叶绿素b含量变化趋势不同,但均以8月份最高,‘ZH3’叶绿素b含量在4、5月份分别比‘TC15’低41.9%、54.9%,在7、8月份分别比‘TC15’高47.5%、22.1%;新梢类胡萝卜素含量在‘ZH3’中呈递减趋势,而在‘TC15’中表现为先下降后上升再下降;花青素含量在两种茶树中均先上升后下降,在4、5、8月份‘ZH3’略高于‘TC15’,在7月份‘ZH3’比‘TC15’低26.4%。(2)两种茶树新梢的花青素含量在总色素中占比均先增加后降低,总叶绿素含量占比则表现先降后升的变化趋势;类胡萝卜素含量占比在‘ZH3’中呈递减趋势,而在‘TC15’中先递减后小幅上升。(3)两种茶树新梢的游离氨基酸含量均先降低后上升并以4月份最高,茶多酚含量则均先升后降并以7月份最高,‘ZH3’水浸出物和咖啡碱含量在月份间变化不显著。(4)‘ZH3’新梢的游离氨基酸、水浸出物和咖啡碱含量与各色素含量相关均不显著,而其茶多酚含量与叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量均呈显著正相关关系,与类胡萝卜素含量呈显著负相关关系;‘TC15’新梢的水浸出物和茶多酚含量与花青素含量、游离氨基酸含量与总叶绿素含量、咖啡碱含量与叶绿素a以及总叶绿素和类胡萝卜素含量均呈显著正相关关系。研究发现,黄化茶树品种‘中黄3号’新梢颜色越黄,类胡萝卜素、游离氨基酸含量越高,叶绿素a、叶绿素b、茶多酚含量越低,叶绿素a/b值较高,花青素含量适中,茶树新梢色素含量与其主要生化成分含量关系密切。     

杂交兰花色花香生物合成途径的转录组分析

该研究以杂交兰(Cymbidium hybrid)不同花色花香品种‘玉凤’(K18,黄色)和‘福韵丹霞’(K24,紫红色)为材料,采用RNA-Seq技术获得杂交兰不同花期的花朵转录组数据,分析杂交兰不同时期花色/花香相关基因的表达变化,探讨杂交兰花色花香形成的分子机理,为杂交的定向改良和新品种选育提供依据。结果表明:(1)K18和K24分别获得11914和6793个差异表达基因;KEGG注释显示,有58个差异基因与花色花香合成相关;进一步分析发现,类黄酮是K18和K24的主要花色素,其合成基因在小花蕾期显著上调,其中K18通过查尔酮异构酶基因(CHI)、类黄酮-3′,5′羟化酶基因(F3′5′H)和黄酮醇合酶基因(FLS)途径生成黄酮醇,K24则通过花青素合成酶基因(ANS)途径生成花青素。(2)qRT-PCR验证表明,萜类骨架基因羟甲基戊二酰辅酶基因(HMGS)、羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因(HMGR2)和甲羟戊酸-5-焦磷酸合酶基因(MVD)等的表达量均在K18盛花期最高,同时6个下游的萜烯合酶(TPS)基因在K18中表达量比K24上调100倍以上。(3)定量分析表明,K24、K18中的花色素苷总含量分别为608.74、122.28μg·g-1,K18花色苷含量仅为K24的20%;K24花中色素物质主要成分为矢车菊素苷,使其花色呈红色;K18中飞燕草素苷含量相对较高(花色为黄色)。研究推测,ANS基因的较高表达可能是K24花瓣中花色苷含量高于K18的原因之一,K18通过CHI、F3′5′H、FLS途径积累了大量黄酮醇而不是花青素,从而影响了花朵颜色的决定。     

不同类型双色百合的花色形成分析

以3个花朵双色的亚洲百合品种(‘Black Eye’、‘Pieton’和‘Twosome’)为试验材料,通过对不同部位(花被片上部和下部)的花色表型、色素成分和含量进行综合分析,解析不同类型双色百合的形成机理。结果表明:(1)于紫色花被片下部检测到矢车菊素3-O-β-芸香糖苷一种花青苷,且在花被片下部深紫色的‘Black Eye’中含量最高,而白色、黄色和橙色的花被片上部均未检测到花青苷。(2)3个品种的双色百合花被片上部和下部共检测到15种类胡萝卜素成分,不同品种花被片上部和下部中类胡萝卜素含量差异明显;‘Pieton’花被片中的特征成分为花药黄质、紫黄质和β-胡萝卜素,‘Twosome’花被片中的特征成分为辣椒红素,‘Black Eye’花被片中未检测到特征类胡萝卜素成分。(3)主成分分析发现不同百合品种中类胡萝卜素成分和含量具有明显差异,而同一品种花被片上部和下部类胡萝卜素组成接近但含量差异显著。(4)回归分析发现,矢车菊素-3-O-β-芸香糖苷、辣椒红素、八氢番茄红素、玉米黄质和β-胡萝卜素是影响百合花色的主要色素成分。研究表明,花青苷和类胡萝卜素成分在花被片不同区域的差异积累是双色百合形成的主要原因。     

中国野生葡萄mybA转录因子SNP特征分析

本研究以中国野生葡萄14个种为材料,对控制花色苷合成的mybA转录因子进行克隆和序列分析,获得VvmybA1和VlmybA2两个转录因子的全长基因序列,共检测到121个SNP,表现出丰富的遗传多样性。3种中性检测方法比较序列变异模式,结果表明,中国野生种葡萄VvmybA1和VlmybA2基因没有偏离中性模型,反映出基因漂移和选择性中性突变之间的平衡。不同野生种材料的mybA 基因结构存在很高的同源相似性。但是在启动子区、内含子区以及第三个外显子区存在不同程度碱基的缺失、插入和替换,而且野生种葡萄mybA基因存在一些特有序列或突变,这些突变可以作为分子标记区分不同的野生种材料。通过基因结构比对和系统进化树分析,可将野生种葡萄细分为5个类群。初步推测桦叶葡萄和变叶葡萄进化地位较为原始。