矮牵牛育种研究进展

从常规育种、基因工程育种、体细胞育种和单倍体育种4个方面评述了矮牵牛(Petunia hybrida Vilm.)育种研究进展.国外对矮牵牛育种研究较多,新品种面世推陈出新,国内对其研究则较为薄弱.其常规育种最为成功,不断有新品种推出,基因工程育种也取得了一定成就,已有新品种面世,而体细胞育种及单倍体育种尚无新品种产生,但对这两种方法在育种上应用的可能性和前景作出了一定探索.     

施用甲醇刺激矮牵牛的生长效应与其代谢关系初探

大量研究表明施用甲醇能够促进多种植物的生长,在甲醇刺激植物生长的机理中,支持碳源假说的证据最多。该研究通过考察矮牵牛甲醇代谢与甲醇刺激其生长的相关性,对碳源假说进行验证。结果表明:(1)在MS固体培养基上添加2和6mmol/L CH3OH均可促进矮牵牛的生长和叶绿素含量增加,但2mmol/L CH3OH(低浓度)效果好于6mmol/L(高浓度),而且添加6mmol/L CH3OH会诱发较强的氧化胁迫。(2)进一步用13 C-NMR分析矮牵牛对不同浓度13 CH3OH的代谢作用发现,6mmol/L 13 CH3OH处理矮牵牛中[U-13 C]Fruc和[U-13 C]Gluc的生成量显著大于2mmol/L 13 CH3OH处理,即来自甲醇的碳源在代谢过程中虽被卡尔文循环同化为糖类物质,但这部分碳源对甲醇刺激矮牵牛的生长贡献不大。这些证据表明CH3OH代谢与其刺激矮牵牛生长的效果没有关联性,该实验结果不支持碳源假说。     

矮牵牛叶肉原生质体再生壁多糖的形成及转化

用~3H—葡萄糖饲喂矮牵牛叶肉原生质体,发现放射性集中在半纤维素部分,占整个再生壁的83％～90％,而纤维素中约占9％。纸层析分析证明,葡萄糖占半纤维素部分中性糖总量的70％,再生壁主要是由非纤维素葡聚糖组成。原生质体在含有~3H—葡萄糖的培养基中培养4d后,24h追踪表明,部分半纤维素转化成纤维素。加入香豆素,至少3d之内抑制半纤维素向纤维素转化;除去抑制剂,半纤维素含量迅速降低而纤维素增加。所以认为矮牵牛叶向原生质体壁再生过程中半纤维素是合成纤维素的前体。     

矮牵牛PhTPS5基因的克隆与表达分析

海藻糖 6 磷酸合成酶（Trehalose 6 phosphate synthase）基因TPS是海藻糖生物合成途径中的关键基因之一。该研究从矮牵牛 (Petunia hybrida)中分离了TPS5的同源基因PhTPS5。该基因开放阅读框（ORF）为2 595 bp,编码864个氨基酸。推测PhTPS5蛋白的分子式为C⁴³⁶³H⁶⁸²⁵N¹¹⁷³O¹²⁸⁹S³⁷。组织特异性表达分析显示：PhTPS5基因在根中表达量最高,叶片中的表达量最低;去顶6 h能够显著促进PhTPS5基因的表达,但24 h后表达量明显下降;去顶后施加生长素则能够有效抑制去顶对PhTPS5基因表达的调节;施加细胞分裂素6 h后PhTPS5基因的表达水平显著上调,但随着处理时间的增加,其表达水平有所下降。该研究为进一步揭示TPS途径在矮牵牛分枝发育中的调控机制奠定了理论基础。     

不同基质对矮牵牛插穗离体生根的影响

用泥炭、珍珠岩和芦苇末混配的9种基质进行矮牵牛(Petunia hybrida Vilm.)离体生根实验研究.结果表明,在泥炭基质上矮牵牛插穗的生根状况较好,3个品种的平均生根率达94.4%,显著高于含苇末的各基质.在泥炭基质上扦插的各品种的主根长和根数基本都高于芦苇末基质.芦苇末基质电导率高达2.77mS·cm-1,不适宜作为扦插基质.基质电导率和插穗生根率的相关性分析表明,矮牵牛扦插基质的电导率应控制在1.5mS·cm-1以下.IAA处理表明,激素对矮牵牛插穗生根影响不明显,基质和水分管理是扦插成功与否的关键.     

矮牵牛PhUGT74E2基因的克隆及对逆境胁迫的响应

糖基化转移酶(UGTs)能够维持植物体内的激素平衡,广泛参与植物的生长发育及逆境胁迫应答。该研究从矮牵牛(Petunia hybrida var. Mitchel diploid)中克隆了UGT74E2的同源基因PhUGT74E2及其启动子序列,并分析了序列特征和蛋白结构特点,同时采用qRT-PCR对该基因在不同组织、不同逆境胁迫下的转录水平进行了检测,以探讨矮牵牛UGT74E2基因的功能,为揭示其调控矮牵牛抗逆性的分子机制奠定基础。结果显示:(1)成功克隆获得矮牵牛UGT74E2基因全长序列,命名为PhUGT74E2。(2)PhUGT74E2基因cDNA全长1 986 bp,包含一个1 347 bp开放阅读框,编码448个氨基酸;其蛋白分子式为C_(2278)H_(3544)N_(586)O_(676)S_(18),分子量为50.53 kDa,等电点为5.18;PhUGT74E2无信号肽和跨膜域,主要定位于叶绿体;同时克隆了PhUGT74E2基因上游2 083 bp启动子序列,该序列中含有脱落酸、赤霉素、光及逆境等响应元件。(3)系统进化树分析显示,PhUGT74E2与其他物种UGT74E2起源相同,而与烟草NtUGT74E2的亲缘关系最近。(4)荧光定量PCR分析表明,PhUGT74E2基因在叶片、茎、根、叶腋和顶端5个组织中均有表达,其中叶腋中的表达量最高,而茎和根中的表达量最低;PEG6000模拟干旱处理及NaCl处理均引起了PhUGT74E2表达水平的显著上调,且随着时间的延长表达水平相应增加,说明PhUGT74E2能够参与矮牵牛对干旱及盐胁迫的响应。     

ipt基因促进矮牵牛遗传转化效率及热激启动子驱动基因删除

本研究主要探讨ipt基因对矮牵牛遗传转化不定芽诱导影响及拟南芥热激启动子hsp18.2驱动重组酶基因flp的热诱导外源基因删除表达载体在矮牵牛中的基因删除效果.本研究中将植物表达载体pBin-hsp18.2:flp-35S:ipt及对照载体pBin-hsp18.2:flp遗传转化矮牵牛,以获得转基因植株,分析比较不定芽的诱导和转基因植株进行的热激基因删除.研究结果表明,ipt基因可促进矮牵牛遗传转化过程中不定芽的诱导,其不定芽诱导率为21.5%,显著高于对照的8.7%.在44℃,6 h,热激6次的条件下,转基因矮牵牛植株表型恢复正常,经 GUS蛋白表达分析及PCR、RT-PCR检测,证明外源基因已经被删除.转基因矮牵牛基因删除效率最高可达43.8%.本研究为ipt基因在一些遗传转化困难植物转基因中的应用奠定了基础.     

矮牵牛是植物组织培养教学的好材料

植物组织培养技术被列入高中生物学选修模块“生物技术实践”内容中。依据实验教学实践,从应用价值、培养周期、激素调控规律方面,探讨了矮牵牛作为植物组织培养教学实验材料的优势。     

矮牵牛编码F3′5′H的蓝色基因表达载体构建及转化

类黄酮3',5'羟基化酶(Flavonoid-3',5'hydroxylase,F3'5'H)是花色苷代谢途径中的一个关键酶,能使花色素合成趋向于形成蓝色的飞燕草色素,从而使花色向蓝紫色偏移.本研究从蓝紫色矮牵牛(Petunia hybrida)花瓣中克隆了编码F3'5,H的蓝色基因Hf1,并通过PCR技术获得百合花特异表达启动子(PchsA),将百合PchsA与Hf1基因融合,构建了百合花特异表达启动子调控的Hf1基因植物表达载体,通过农杆菌介导的叶盘法转化粉红色矮牵牛.抗性筛选和PCR检测鉴定转基因植株,结果表明,成功地获得了转基因阳性植株.     

增强UV-B对矮牵牛花瓣中生理生化物质变化的影响

比较研究了普通光照(CK)和增强UV-B处理条件下,粉红色矮牵牛(Petunia hybrida)花瓣中花色素苷、辅色素、丙二醛和还原糖的含量以及苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的变化.结果表明,UV-B照射处理组花瓣中花色素苷、辅色素和还原糖含量均高于对照(CK),PAL活性增强,叶面积、叶宽和周长均小于对照组,MDA含量则低于对照组.综合分析表明,粉红色矮牵牛承受增强UV-B处理有一个阈值,大致为960.5 kJ?m-2;并且花色素苷和辅色素的作用不同,花色素苷以抗氧化为主,而辅色素以对UV-B的屏蔽作用为主.