异质性水分环境中克隆整合对活血丹生物量分配及叶片结构特征的影响

喀斯特石漠化环境有着高度的生境异质性,异质性生境中土被不连续,土壤瘠薄,岩溶漏斗上的土壤保水性差,严重制约着喀斯特植被的生长及分布。为探究克隆植物在喀斯特地区的适应策略,本研究以喀斯特黄色石灰土为基质,选用克隆植物活血丹（Glechoma longituba）,以一个节间连接的两个分株为材料,保持节间连接或切断,种植于相邻花盆中,并施以不同浇水量,以明确不同水分可用性水平下克隆整合对活血丹生物量积累、生物量分配、叶片气孔及叶片组织特征的影响。结果显示,克隆整合显著促进活血丹生物量的积累及对根、叶的生物量分配;增加了活血丹叶气孔导度,降低了气孔指数;叶海绵组织受克隆整合影响较小,但栅栏组织及栅海比（栅栏组织/海绵组织）表现为非整合分株高于整合分株。本研究表明,克隆整合可增加活血丹胁迫分株对根、叶的投资,并以更佳的叶气孔、组织适应策略提高其在喀斯特生境中的生存与适应。     

灰杨克隆繁殖、自身养分与土壤养分季节变化及其耦合关系的林缘——林内差异

阐明灰杨(Populus pruinosa Schrenk)克隆特征变化及受外界环境影响,是增强灰杨林生态服务功能的基础。本研究在中国新疆塔里木河上游灰杨河岸林,沿垂直河道方向在林缘(距河道200 m)、林内(距河道400 m)生境设置样方,于2014年4～10月,每隔20天调查两生境不定芽、未出土和出土克隆分株数量,测定横走侧根及土壤养分含量。结果表明:(1)横走侧根全氮、全磷、全钾、有机碳含量的变化趋势与不定芽和未出土分株数在4～6月逐渐增加、7～10月逐渐减少变化趋势基本一致,与土壤有机质、碱解氮、速效磷及速效钾含量在4～6月逐渐升高或保持最高水平,在7～10月逐渐降低的变化趋势同步;横走侧根碳氮比在4～6月初逐渐降低,随后呈现增大又减小的趋势;氮磷比在4～6月逐渐减小,7月显著减小后逐渐增大(林缘)或基本保持不变(林内)。(2)不论是林缘还是林内,不定芽数量受到横走侧根全氮和氮磷比的影响,未出土分株数受到横走侧根全氮、有机碳含量、碳氮比的影响;林缘不定芽数量与土壤有机质、碱解氮及速效钾含量相关紧密,未出土分株数与土壤碱解氮和速效磷显著相关,土壤养分也与横走侧根全氮、碳氮比、氮磷比紧密相关,而在林内受到土壤养分影响的主要是横走侧根全氮和氮磷比。(3)林内的不定芽、未出土及出土克隆分株数量显著低于林缘,土壤养分含量通过影响横走侧根养分含量而影响不定芽、未出土分株、出土分株数量。灰杨是杨属为数不多的国家保护植物,具有重要的生态服务功能,我们的结果对基于克隆繁殖的灰杨林保护策略提供基础数据支持。     

水稻稻瘟病抗性基因的克隆、育种利用及稻瘟菌无毒基因研究进展

稻瘟病是世界上影响水稻(Oryza sativa)粮食生产的主要病害之一, 抗病基因的发掘与利用是抗病育种的基础和核心。随着寄主水稻和病原菌稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)基因组测序和基因注释的完成, 水稻和稻瘟病菌的互作体系成为研究植物与真菌互作的模式系统。该文对稻瘟病抗病基因的遗传、定位、克隆及育种利用进行概述, 并通过生物信息学分析方法, 探讨了水稻全基因组中NBS-LRR类抗病基因在水稻12条染色体上的分布情况, 同时对稻瘟病菌无毒基因的鉴定及无毒蛋白与抗病蛋白的互作进行初步分析。最后对稻瘟病抗病基因研究存在的问题进行分析并展望了未来的研究方向, 以期为水稻抗稻瘟病育种发展和抗病机制的深入理解提供参考。     

广西红壤土壤微生物溶磷基因的克隆与表达

本研究对广西红壤土壤微生物溶磷基因进行克隆,并在大肠杆菌中诱导表达。从广西红壤中提取宏基因组DNA,克隆了GabY基因,构建大肠杆菌原核表达载体p ETDuet-1,转化大肠杆菌DH5α得到重组工程菌。通过酶切验证重组体。重组体在诱导条件下24 h对难溶矿物质磷Ca_3(PO_4)_2的溶磷量为(40.73±1.32)μg/mL,而对照组仅为(5.11±0.08)μg/mL。重组体和对照随着诱导时间的增加,培养基pH值均有下降趋势,但重组体培养基pH值变化显著大于对照组,产酸能力显著优于对照组。证明成功克隆得到土壤微生物溶磷基因,并在大肠杆菌中得到表达。     

铁皮石斛GRAS转录因子家族基因SCL3克隆及表达分析

GRAS家族是一类植物特有的转录调控因子,参与调控植物生长发育及抵御逆境胁迫,并且在赤霉素(gibberellins, GAs)信号转导过程中具有重要作用。本研究采用RT-PCR结合RACE方法从铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)原球茎中克隆到了一个转录因子GRAS家族基因SCL3 (scarecrow-like 3)并对其进行了表达分析。该基因cDNA序列全长2 278 bp,命名为DoSCL3 (GenBank注册号:MG252261),其编码425个氨基酸,分子量为47.88 kD,等电点(PI)为6.21。DoSCL3基因编码的蛋白不含跨膜域和信号肽,具有GRAS转录因子家族特有的保守结构域(22~422);多序列比对表明,DoSCL3与小兰屿蝴蝶兰的SCL3蛋白高度同源(相似性达到83%),同时进化树分析结果显示其与小兰屿蝴蝶兰亲缘关系非常相近。qRT-PCR实验结果显示,DoSCL3基因在铁皮石斛种子共生萌发中随着萌发进程的变化(1~3级,萌发至原球茎阶段)其表达量逐渐升高,并且在种子萌发至2级时,共生萌发组表达量显著高于无菌萌发组(为无菌组2.2倍),表明DoSCL3在兰科药用植物铁皮石斛种子共生萌发中菌根共生关系的建立过程起到重要的调控作用。     

3种杓兰属植物菌根真菌系统发育和多样性分析

兰科植物菌根真菌(Orchid mycorrhizal fungi, OrMF)在兰科植物种子萌发和后续生长发育过程中具有重要作用。该研究采用培养(菌丝团分离)和非培养(克隆文库)2种方法获得同一栖息地3种不同杓兰属植物根中菌根真菌ITS序列并划分可操作分类单元(Operational taxonomic units, OTUs),分析其系统发育关系和多样性。结果表明:(1)所有根段中都有菌丝团定植,共分离出菌根真菌64株,其中63株为胶膜菌科(Tulasnellaceae)真菌,1株为角担菌科(Ceratobasidiaceae)真菌;可划分为7个OUT,每个OTU代表菌株的菌丝都能形成OrMF典型的近球形或椭球形链状排列的念珠状细胞;分离出来的菌根真菌均为无性型菌丝且不产生无性孢子。(2) 非培养法得到的3种杓兰属植物的根中OrMF分别隶属于胶膜菌科(Tulasnellaceae),腊壳菌科(Sebacinaceae)、角担菌科(Ceratobasidiaceae)和革菌科(Thelephoraceae),其中胶膜菌科OTU在种类和数量上占有绝对优势,培养和非培养2种方法得到的OrMF OTU类型和数量均为西藏杓兰(Cypripedium tibeticum)>无苞杓兰(C. flavum)>黄花杓兰(C. bardolphianum),但培养法少于非培养法。(3)对胶膜菌进行系统发育分析显示,优势和非优势OTU均分布在系统发育树的3个不同分支上,这种与多种亲缘关系较远的OrMF共生的现象可能与杓兰属植物对环境的适应性有关,且不同杓兰的OrMF物种丰富度没有显著差异,但群落结构存在差异。     

紫色马铃薯花青素StAN1基因的克隆及功能分析

MYB是植物花青素合成代谢途径中最主要的转录因子。该研究以紫色马铃薯B-5为试验材料,通过同源克隆技术,克隆了马铃薯花青素StAN1基因,并对StAN1基因的表达、遗传转化及其转基因烟草的花青素含量进行分析。结果表明:(1)StAN1基因全长774bp,编码了258个氨基酸;系统进化树分析发现,StAN1与辣椒、茄子、芦竹的亲缘关系最近,与矮牵牛、苹果等的亲缘关系最远。(2)荧光定量PCR分析显示,StAN1基因在马铃薯不同组织均有表达,其表达量从小到大依次为:根叶茎匍匐茎薯皮薯肉。(3)成功构建了表达载体pJAM1502-AN1,并经农杆菌(Gv3101)转化获得根、茎、叶片及叶脉均为紫红色的转StAN1基因烟草,PCR鉴定表明目的基因StAN1已成功转入烟草中。(4)花青素含量分析表明,野生型烟草叶片中花青素含量为2mg/g,叶片颜色为绿色,而转StAN1基因烟草叶片花青素含量达20mg/g,叶片颜色变成了紫红色。     

草鱼自噬相关基因Beclin1的克隆及其在MC-LR胁迫下的表达特征

为评估微囊藻毒素-LR (MC-LR)对鱼类自噬的影响, 根据转录组测序结果得到的EST序列, 采用RACE技术获得了草鱼(Ctenopharygodon idella)自噬基因Beclin1 (CiBeclin1)的cDNA全长序列。该基因序列全长1590 bp, 包括1344 bp的开放阅读框, 编码447个氨基酸, 分子量为51.2 kD, 理论等电点为4.88。CiBeclin1包含1个BH3和1个ECD结构域。CiBeclin1氨基酸序列与其他物种的相似性为88%—98%, 构建的进化树显示CiBeclin1与稀有鲫(Gobiocypris rarus)的Beclin1亲缘关系最近。实时荧光定量PCR (qRT-PCR)检测结果表明, CiBeclin1在肝、肾、脾等10种不同组织中均广泛表达, 但在肝脏组织中的相对表达量最丰富, 显著高于相对表达量最低的头肾组织(P<0.05)。在不同剂量(25和100 μg MC-LR/kg BW) MC-LR胁迫24h、48h、72h和96h后, 草鱼肝脏中CiBeclin1表达量均显著低于对照组的表达水平, 研究结果表明, MC-LR能抑制草鱼CiBeclin1的表达, 但MC-LR是否在该剂量下诱导了草鱼的自噬还有待于进一步研究。