不同光环境对紫背天葵和白背三七生长及光合荧光特性的影响

以紫背天葵(Begonia fimbristipula)和白背三七(Gynura divaricata)两种优良野生蔬菜为研究对象,研究了自然全光照(L0)、郁闭度约50%林下(L1)、郁闭度约70%林下(L2)3种光环境下植株的生长及光合和荧光参数变化,以明确其耐荫性以及林下套种的可行性。结果显示:(1)紫背天葵和白背三七地径和株高在L0和L1处理之间无显著差异,而在L2处理下显著低于L0。(2)两种野菜最大净光合速率(Pmax)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)均随光照强度减弱逐渐降低,表观量子效率(AQY)在3种光环境下无显著差异;PSⅡ潜在最大量子产量(Fv/Fm)、光化学荧光猝灭系数(qP)和电子传递速率(ETR)也随光照强度减弱而减小,非光化学荧光猝灭系数(NPQ)却随光照强度减弱而增加。(3)两种野菜光合和荧光参数在L0和L1处理之间无显著差异,而在L2处理下显著低于L0。研究表明,在较大郁闭度林分下,紫背天葵和白背三七叶片叶绿素分子捕获激发能的效率降低,其PSⅡ吸收光能用于光化学电子传递的份额减少,而用于热耗散的份额增加,电子传递活性和通过电子传递链传递的能量降低,净光合速率下降,植株生长受到抑制;两种野菜均具有一定的耐阴性,可以在林分郁闭度50%左右的林下正常生长。     

硝酸镧浸种对NaCl胁迫下柳枝稷种子萌发及幼苗生理特性的影响

为探讨镧对NaCl胁迫下柳枝稷种子萌发及幼苗生理特性的影响,该研究以柳枝稷(Panicum virgatum L.)种子为研究材料,通过不同浓度(0、0.05、0.1、0.5和1.0mmol/L)La(NO3)3溶液浸种24h处理后,添加100mmol/L NaCl溶液,以蒸馏水为对照,在种子发芽箱中培养并观察柳枝稷种子萌发和幼苗生长,测定幼苗叶片相对电导率、丙二醛、脯氨酸和叶绿素的含量。结果显示:(1)0.05mmol/L La(NO3)3浸种处理可缓解100mmol/L NaCl对种子发芽的影响。(2)不同处理对幼苗苗长无显著影响,0.1mmol/L La(NO3)3浸种显著增加了幼苗的鲜重和叶面积,当浓度≥0.5mmol/L时根长、根冠比、鲜重和叶面积受到抑制。(3)幼苗叶片相对电导率和脯氨酸含量随La(NO3)3浓度的增加呈先降低后增加的趋势,其中0.05和0.1mmol/L La(NO3)3浸种处理下效果较好,丙二醛含量随La(NO3)3浓度的增加持续降低,但各浓度处理间差异不显著,叶绿素含量在0.05mmol/L La(NO3)3浸种处理下较NaCl处理显著增加,当浓度≥0.5mmol/L随着浸种浓度的增加呈下降趋势。(4)不同指标间发芽势与发芽率、根长和叶绿素含量间呈极显著正相关关系,与根冠比、电导率和脯氨酸含量均呈极显著负相关关系,而与苗长不相关。研究表明,低浓度(0.05mmol/L)La(NO3)3可缓解NaCl胁迫对柳枝稷种子萌发及幼苗生长的影响,而高浓度(1.0mmol/L)的La(NO3)3则会加重NaCl的胁迫危害。     

两种类型栓皮栎软木细胞微观排列与形态特征

采用扫描电镜对秦岭北坡楼观台地区的厚皮、薄皮两种类型栓皮栎软木进行细胞微观构造观察分析,并与欧洲栓皮槠进行比较,以阐明厚皮、薄皮栓皮栎软木的相关特性,为中国栓皮栎软木的合理利用提供依据。结果表明:(1)两种类型栓皮栎软木细胞的排列结构较一致,均由内部中空的封闭型薄壁细胞紧密排列组成;在弦切面上呈蜂窝状排列,径切面和横切面上呈砖墙状排列;在径切面上,软木细胞侧高整齐地排列成行,且与树干轴向垂直;在横切面上,软木细胞侧高整齐地处于以树干轴为中心散发出来的射线上。(2)栓皮栎软木细胞大小、细胞壁和侧壁褶皱等受生长季节的影响;从软木细胞形态特征上看,厚皮类型软木细胞壁薄、细胞体积大,其软木质量优于薄皮类型。(3)与欧洲栓皮槠比较,发现厚皮类型栓皮栎早软木细胞棱柱高较小(20.6μm vs.(对比)30~40μm),软木细胞壁略厚(1.7μm vs.1~1.5μm),细胞实体积(细胞壁体积占细胞总体积比例)略大(18.75%vs.10%),厚皮类型栓皮栎软木比欧洲栓皮槠的软木质量差一些。(4)受树皮生长应力的影响,两种类型栓皮栎软木细胞侧高壁上多发生褶皱,早软木细胞褶皱严重,晚软木细胞没有褶皱,但在早晚软木交界或含有杂质处褶皱特别严重,表明厚皮类型软木细胞的侧壁褶皱程度高于薄皮类型。(5)对细胞形态特征及软木特性等的分析表明,薄皮类型栓皮栎软木质量比厚皮类型差,未来对软木资源的开发利用应更注重厚皮类型。     

小麦-大麦矮秆易位系T2DL·2HS的鉴定

利用形态学、细胞学及分子标记技术对从普通小麦和农家二棱大麦的杂交后代中选育的矮秆种质系WB7-3进行了鉴定。结果表明:WB7-3田间农艺性状较好,且表现为矮秆;根尖细胞染色体数目为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期I(PMC MⅠ)染色体构型为2n=21Ⅱ,基因组原位杂交(GISH)未出现杂交信号;位于大麦2H染色体短臂上的特异STS引物ABC454能在WB7-3中扩增出大麦特征条带,表明WB7-3含有大麦2HS的染色体片段;利用210对位于小麦各条染色体上的SSR引物对其进行扩增结果显示,2DS上4对引物(Xgdm35、Xgdm5、Xgwm261和Xgwm455)在WB7-3中有条带缺失,由此确定该小大麦矮秆材料WB7-3是一个2DL/2HS小片段易位系。     

秦岭南坡松栎林群落演替过程中物种组成及多样性动态分析

为揭示秦岭南坡植物群落演替与物种多样性之间的复杂关系,采用空间代替时间的方法在秦岭南坡油松林、松栎混交林和锐齿栎林群落典型分布区域设置45个样地进行了群落学调查,统计分析了油松林→松栎混交林→锐齿栎林这一演替序列过程中草、灌、乔3层的物种组成和α物种多样性动态。结果表明:(1)秦岭南坡油松林、松栎混交林和锐齿栎林3种群落共有维管植物312种,隶属于73科183属,其中草本植物136种,灌木(含木质藤本)98种,乔木78种;油松林群落包含52科117属190种,松栎混交林群落含有60科95属129种,锐齿栎林群落则为50科109属178种。(2)沿油松林→松栎混交林→锐齿栎林群落演替序列,草本层物种均匀度和物种多样性显著降低,物种丰富度呈"V"形变化趋势;灌木层物种丰富度、均匀度以及物种多样性均无显著差异;乔木层物种多样性呈明显的单峰型变化,其中松栎混交林群落物种多样性指数最高。研究表明,秦岭南坡松栎林群落物种多样性随演替进展总体上呈现单峰型变化,与中期物种多样性假说一致;物种多样性可能仅仅是群落稳定的一个基础或前提条件。     

大豆SSR技术研究进展

微卫星DNA是重复单位少于6个核苷酸的简单重复序列。在大部分真核细胞的基因组中有着广泛分布,呈孟德尔式遗传。以此为基础发展起来的SSR标记是一种共显性分子标记,遗传多态性丰富。本文着重介绍近年来SSR技术应用在大豆遗传图谱构建、基因研究、品种鉴定和分子标记辅助育种等方面取得的进展,并初步预测该方法在大豆研究中的发展方向。     

小麦TaCO9基因的克隆及功能分析

为了明确TaCO9-1A基因在小麦生长发育中的具体调控机理,该研究以同源克隆的方法成功获得了大麦(Hordeum vulgare)光周期基因HvCO9在小麦(Triticum aestivum)中的直系同源基因TaCO9,并对其进行生物信息学分析、亚细胞定位、转录激活以及表达模式分析;利用农杆菌侵染法转化拟南芥,并对过表达株系进行表型分析。结果表明:(1)TaCO9包含2个外显子和1个内含子,CDS区全长876 bp,编码291个氨基酸,蛋白序列含有特有的CCT结构域,且在不同物种间高度保守。(2)生物信息学分析表明,TaCO9基因编码的蛋白质分子量约为30.7 kD,等电点为6.24;TaCO9的启动子区含有光响应、激素应答和胁迫应答等多种顺式作用元件。(3)亚细胞定位和转录活性分析表明,TaCO9主要定位于细胞核中,且具有转录激活活性。(4)qRT-PCR结果表明,TaCO9基因在各个组织中均有表达,叶片中的表达量最高;在光照14 h条件下TaCO9的表达量显著高于光照10 h和12 h条件下的表达量,且TaCO9在大粒小麦‘西农817’子房与籽粒中的表达量显著高于‘中国春’。(5)经潮霉素筛选成功获得3个转基因拟南芥株系;进一步功能鉴定结果表明,过表达转TaCO9基因拟南芥植株的开花期迟于野生型(对照)3~4 d,但角果和籽粒较野生型大。     

大白菜BrCML49基因的分离鉴定及表达特征分析

类钙调蛋白(Calmodulin like protein,CML)是植物细胞中一类非常重要的钙感受蛋白,且CML蛋白在花粉萌发和花粉管生长中起到重要作用。该研究以大白菜自交不亲和系‘91 125’自花授粉后柱头为材料,克隆获得大白菜BrCML49基因cDNA全长序列1 046 bp,包括960 bp开放阅读框,编码319个氨基酸,包含2个EF hand保守结构域。序列分析发现,BrCML49蛋白为稳定的亲水蛋白,没有跨膜区。实时荧光定量(qRT PCR)表达分析显示,BrCML49基因的表达量在‘91 125’的花药中最高,其次是全花和花瓣,在其他组织中表达量较低;BrCML49基因在大白菜自交亲和系‘14S23’的全花和柱头中表达量较高,在其他组织中表达量较低。亚细胞定位分析发现BrCML49主要定位于烟草叶片的细胞膜和细胞核中。该研究结果可为进一步研究大白菜BrCML49基因的功能奠定基础,并为阐明大白菜BrCML49基因参与自交不亲和花粉萌发及花粉管生长的信号机制提供理论依据。     

小麦TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因的克隆与表达分析

为了探究小麦(Triticum aestivum L.)WRKY基因的功能,采用同源克隆的方法,从小麦品种‘科农199’中克隆得到2个WRKY基因,分别命名为TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2,并对其进行生物信息学分析和不同逆境胁迫下的表达分析。生物信息学分析显示,TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因都含有2个内含子和3个外显子,分别编码206和138个氨基酸,编码蛋白都属于亲水性不稳定非分泌型的核蛋白。系统进化分析表明,TaWRKYⅢ-A37蛋白与其两个同源拷贝的亲缘关系最近,而TaWRKYⅡc-D2蛋白与粗山羊草亲缘关系最近。qRT-PCR结果表明,TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因在小麦根、茎和叶中均有表达,前者在根中表达量最高,后者在叶中表达量最高,二者均在茎中低表达;在苗期TaWRKYⅢ-A37基因受到PEG、H_2O_2和ABA胁迫后表达上调,NaCl处理后4～8 h内表达下调且低于对照表达水平,而且在灌浆期受到PEG、NaCl、H_2O_2和ABA胁迫后表达均上调;苗期TaWRKYⅡc-D2基因在NaCl、H_2O_2和ABA胁迫后表达下调,PEG处理2 h时表达上调且高于对照表达水平,并且在灌浆期经PEG和NaCl胁迫后表达下调,受H_2O_2和ABA胁迫后表达上调。该研究结果为深入探究TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因的抗逆功能奠定了理论基础。     

水稻NAM基因家族的全基因组鉴定及表达分析

植物特异性转录因子NAM家族从属于NAC转录因子超家族,在植株生长发育、生理代谢以及应对各种胁迫反应中均发挥重要作用。该研究采用生物信息学方法鉴定水稻基因组中的NAM基因,分析其时空表达模式、亚细胞定位以及蛋白相互作用,并采用实时定量qRT PCR方法分析不同外源激素(如SA、ABA和MeJA)以及非生物胁迫(包括干旱、盐和冷)处理下各NAM基因的表达特征,为进一步探索NAM基因在非生物胁迫中的功能和应激机制以及激素调控途径奠定基础。结果显示：(1)从水稻基因组中共鉴定出48个NAM基因,进化分析将其分为5个亚家族;NAM基因在水稻基因组中存在9对片段复制事件。(2)组织表达分析显示,NAM基因在水稻不同组织及发育时期表现特异性表达,特别是叶鞘、茎和节的生长过程中高表达,且大多数是核定位,并存在多种蛋白互作。(3)实时定量qRT PCR表达分析显示,10个NAM基因在不同组织中均特异表达;大部分NAM基因在盐和干旱胁迫下表达上调,而在冷胁迫下表达降低;SA、ABA和MeJA处理均可显著改变各NAM基因的表达水平。研究表明,NAM基因在水稻生长发育、激素应答和非生物胁迫响应中具有重要作用。