关于iFlora核心数据建设中的一些思考

物种是iFlora数据采集的基本对象,但我们面临的植物是一个庞大、复杂的体系,没有正确的分类认识和物种鉴定方法,就不能保证iFlora的准确构建。目前植物中存在着不少数量的疑难种、争议种．已定种分类界限的准确性以及复杂的种下分类单位,都给iFlora的构建带来了较大的问题。本文以作者近年来研究的薯蓣科（Dioscoreaceae）薯蓣属（DioscoreaL．）、蓼科（Polygonaceae）何首乌（PolygonummM虹orumThuna．）、唇形科（Lamiaceae）夏枯草属（PrunellaL．）等为主要例子．对iFlora核心数据中的DNA条形码信息及基础数据中形态学分类信息的建设提出几点思考。重点提出,关注物种尤其是广布种。由于其分布范围广泛,在不同分布区个体常表现出连续变化特征,而实际工作中往往会出现忽略连续变化特征而把1个种在分布区端点的居群鉴定为不同种的问题;因此应关注种的居群DNA条形码的变异幅度。     

十字花科植物FAE1基因的克隆与功能验证

对十字花科(Brassicaceae)植物非洲芥菜(Brassica tournefortii Gouan)、埃塞俄比亚芥(B.carinataA.Braun)、短喙芥(B.elongata Ehrhart)、芝麻菜[Eruca vesicaria subsp.sativa(Miller) Thellung]、野萝卜(Raphanus raphanistrum Linn.)、Crambe filiformis Jacq.、菥蓂(Thlaspi arvense Linn.)、臭荠[Coronopus didymus (Linn.) Smith]、荠[Capsella bursa-pastoris(Linn.) Medikus]和小花碎米荠(Cardamine parviflora Linn.)的FAE1基因进行了克隆、序列比对及功能验证.结果显示:上述前6种1亚种的FAE1基因长度均为1 521 bp,臭荠的FAE1基因长度为1 517 bp,荠和小花碎米荠的FAE1基因长度为1 518 bp,GenBank登录号为JX898749-JX898758;它们的序列相似性较高,相似度达89％;对位排列矩阵长度1 521 bp,其中包含保守位点1 051个(69.1％)、变异位点470个(30.9％)和简约信息位点232个(15.3％);臭荠、荠和小花碎米荠的FAE1序列在第132位分别缺失3个碱基,臭荠的FAE1基因在第515位缺失1个碱基.虽然荠和小花碎米荠的FAE1基因编码505个氨基酸、臭荠的FAE1基因仅编码186个氨基酸、其他种类的FAE1基因均编码506个氨基酸,但它们的氨基酸序列相似度高达88.9％;各种类的氨基酸序列存在151个变异位点,其中有6个变异位点与种子芥酸含量相关.Western blot及气相色谱分析结果表明:各种类的FAE1基因在酵母中均能表达出预期的蛋白产物;在臭荠和小花碎米荠FAE1基因的转化酵母细胞中无芥酸积累,而在其他种类FAE1基因的转化酵母细胞中均有芥酸积累;此外,除荠外的其他8种1亚种植物的种子芥酸含量与转化酵母细胞中的芥酸含量正相关.     

4种形态类型诸葛菜的等位酶变异及遗传多样性分析

以采自江苏省南京市4个样点的4种不同形态类型(紫花毛果、紫花光果、白花光果和白花毛果)诸葛菜〔Orychophragmus violaceus(L.)O.E.Schulz〕63个单株为研究对象,采用不连续聚丙烯酰胺凝胶电泳技术(SDS-PAGE)对过氧化物酶同工酶(POD)、乙醇脱氢酶(ADH)、谷氨酸脱氢酶(GDH)、超氧化物歧化酶(SOD)和多酚氧化酶(PPO)酶谱进行了分析,并基于5个等位酶的酶谱分析结果对4种形态类型诸葛菜的遗传多样性进行了研究。结果表明:5个等位酶系统共包含12个位点32个等位基因,其中POD-1、POD-4、POD-5、POD-6、ADH-1、PPO-1、SOD-1和SOD-2为多态性位点;除具有共有谱带外,不同类型诸葛菜还具有各自特有的酶谱特征,其中,GDH-2的b带和c带分别是紫花类型和白花类型的特有谱带。紫花毛果、紫花光果和白花毛果类型的多态位点百分率(PPL)均为58.33%,而白花光果的PPL为66.67%;紫花毛果、紫花光果、白花光果和白花毛果每个位点的平均等位基因数分别为2.42、2.25、2.42和1.83,平均期望杂合度分别为0.35、0.30、0.38和0.29。4种形态类型诸葛菜的总基因多样度平均值为0.61,类型内基因多样度平均值为0.49,明显大于类型间基因多样度平均值(0.12);类型间的基因分化系数平均值为0.195,表明总基因多样性的80.5%来源于类型内。紫花光果和白花毛果类型间的遗传一致度最低(0.724 4)且遗传距离最大(0.322 5),而2个白花类型间的遗传一致度最高(0.954 1)且遗传距离最小(0.047 1)。研究结果显示:诸葛菜的种内变异程度很大、遗传分化程度较高,但在各类型内具有较高的遗传相似性。     

基于RAPD标记的南苍术居群遗传多样性分析

采用RAPD标记技术对分布于江苏小九华山、小汤山和湖山,安徽金寨和芜湖以及湖北保康和英山的7个南苍术〔Atractylodes lancea(Thunb.)DC.〕野生居群的28个单株基因组总DNA进行PCR扩增,在此基础上分析居群的遗传多样性及遗传分化,并采用聚类分析法对居群的遗传关系进行分析。结果表明:用18条RAPD引物共扩增出193条带,其中多态性条带111条,多态性条带百分率(PPB)为57.51%;平均每条引物扩增出10.72条带,其中多态性条带6.17条。从省级水平看,安徽居群的PPB、有效等位基因数(Ne)、Nei’s基因多样性指数(H)和Shannon信息指数(I)均最低,而湖北居群的Ne、H和I均最高,但江苏居群的PPB最高;从居群水平看,湖北保康居群的PPB、Ne、H和I均最高,而安徽金寨居群均最低。7个居群的基因分化系数和基因流分别为0.206 5和1.921 5,说明7个居群总遗传变异的20.65%存在于居群间、79.35%存在于居群内。7个居群间的遗传距离为0.150 7～0.252 1,其中,安徽金寨和芜湖居群间最小(0.150 7),江苏湖山和安徽芜湖居群间最大(0.252 1)。基于遗传距离的聚类分析结果表明:7个居群可分为2组,湖北保康居群单独成组,其他6个居群聚为另一组;来自同一居群的单株均聚在一起。研究结果提示:南苍术居群间的遗传多样性较低,居群间无明显的遗传分化。     

采用花器喷雾法并基于Cre/lox系统定点整合拟南芥Rps2基因的技术体系研究

To improve site?specific integration technology system, site?specific integration of Rps2 target gene in Arabidopsis thaliana (Linn.) Heynh. was carried out based on Cre/lox system by floral spraying method. The results show that 1495 site?specific integration candidate plants are obtained by this method with a site?specific integration efficiency of about 0076%. After PCR and histochemical staining experiment verification, the positive plants of precise integration account for 8604%, in which, 6334% positive plants are single copy transformed plants. The results of quantitative real?time PCR (qRT?PCR) and hypersensitive reaction (HR) show that the site?specific integrated Rps2 gene can be transcribed and expressed normally. It is suggested that this system can greatly improve the stability and efficiency of site?specific integration genetic transformation system in plants.     

基于RAPD标记的叉蕊薯蓣和粉背薯蓣不同居群遗传多样性研究

采用RAPD分子标记技术对6个叉蕊薯蓣(Dioscorea collettii Hook. f.)居群及5个粉背薯蓣[D. collettii var. hypoglauca (Palibin)C. T. Ting et al.]居群的遗传多样性进行了分析,并基于遗传相似系数采用UPGMA法对11个居群进行了聚类分析.用14个寡聚核苷酸引物共扩增出170条带,其中多态性条带161条,多态性条带百分率高达94.71%; 粉背薯蓣5个居群多态性条带百分率的变化幅度(81.25%～89.29%)略大于叉蕊薯蓣6个居群(82.00%～84.21%).粉背薯蓣居群间的有效等位基因数(Ne)、Nei's基因多样性指数(h)和Shannon多样性指数(I)分别为1.368 5、0.238 4和0.376 3,叉蕊薯蓣居群间的Ne、h和I分别为1.331 1、0.197 2和0.298 3;叉蕊薯蓣与粉背薯蓣间的基因分化系数(Gst)为0.122 8,基因流(Nm)为3.570 7.二者间的遗传相似系数为0.922 3, 遗传距离为0.080 9; 其中, 粉背薯蓣江西庐山居群和叉蕊薯蓣云南丽江居群间的遗传距离最远,达0.693 1;叉蕊薯蓣云南蒙自和云南景洪居群间的遗传距离最近,仅0.219 4.根据聚类分析结果可将参试的11个居群分成4组,其中,所有的叉蕊薯蓣居群和粉背薯蓣浙江临安居群聚成第1组,粉背薯蓣重庆南川居群和湖南衡山居群聚为第2组,粉背薯蓣湖南永顺居群和江西庐山居群则各自独立成组.研究结果证明,叉蕊薯蓣和粉背薯蓣这2个类群之间为原变种和变种的关系,并存在着变种水平上的分化不完全.     

薯蓣属马肠薯蓣的分类修订

正马肠薯蓣(Dioscorea simulans Prain et Burkill)隶属于薯蓣科(Dioscoreaceae)薯蓣属(Dioscorea Linn.)根状茎组(Sect.Stenophora Uline)~([1])278。Prain等~([2])根据1928年秦仁昌采自广西罗城县大林山的标本(秦仁昌5319,5335)命名马肠薯蓣,并建立Sect.Illigerestrum Prain et Burkill~([3]),将马肠薯蓣归入该组。该组地上茎几乎不分枝,左旋;叶3裂,无毛;雄花簇生成小伞状或总状,花被片呈轮状排列;花药6枚,3大、3小;雌花花被片呈轮状排列,总状花序;果实反折,具翅,长略大于     

基于psbA-trnH分析的何首乌野生居群遗传多样性

对产自不同省区的何首乌[ Fallopia multiflora (Thunb.) Harald.] 17个野生居群85个单株的sbA-trnH序列进行了扩增和分析,在此基础上分析了居群间的遗传多样性,并采用NJ法对85个单株进行了聚类分析.结果表明:供试85个单株的psb A-trnH序列长度为384 bp;其中,变异位点为167 bp,简约信息位点为53 bp,分别占序列总长度的43.5％和13.8％.变异类型主要为碱基缺失和替换;变异位点主要集中在235～281 bp区域,根据位点变异情况可将17个居群大体分为3类.各居群间的遗传距离为0.000～0.172,其中,贵州居群与其他16个居群间的遗传距离为0.167 ～0.172,而其他16个居群间的遗传距离为0.000～0.017.17个居群间的核苷酸多样性指数(Pi)、遗传分化系数(Nst)和基因流(Nm)分别为0.028 56、0.918 68和0.04;除贵州居群外其他16个居群的Pi、Nst和Nm分别为0.015 68、0.837 19和0.10;贵州局群与其周边省区(四川、云南、广西、湖南和湖北)居群的Pi、Nst和Nm分别为0.047 99、0.937 62和0.03.在NJ系统树上,17个居群可聚为4支,且大部分居群的供试单株聚在同一分支中;仅贵州居群单独聚为一支,与序列分析的划分结果基本一致.由研究结果可见:野生何首乌居群总遗传变异的91.868％来自居群间,8.132％来自居群内,居群间的基因交流较少;除贵州居群外其余16个居群的整体遗传多样性水平偏低,说明何首乌居群整体多样性水平在很大程度上受贵州居群的影响.     

中国薯蓣属植物叶表皮微形态特征及其分类学意义

利用扫描电子显微镜(SEM)对中国薯蓣科薯蓣属7组31种1亚种2变种植物的叶表皮细胞、叶表皮毛、气孔器类型、气孔大小、气孔纹饰等叶表皮微形态特征进行了观察和比较研究,为薯蓣属内种间的分类界定及系统发育研究提供证据。结果表明:中国薯蓣属各组之间在叶表皮毛、叶表皮细胞和气孔等微形态特征存在较大的差异,但也呈现出一定的组间特异性规律,如:四至六边形的叶表皮细胞、气孔周围平直的垂周壁式样为根茎组植物所特有;丁字型毛组叶脉和叶肉细胞上覆盖大量特有的2叉T型表皮毛;复叶组的叶脉和叶肉细胞具相当密集的表皮毛;基生翅组和周生翅组的气孔器类型衍生出了三胞型;气孔旋转方向在各组中明显分化,在丁字型毛组、白薯莨组和周生翅组(多毛叶薯蓣除外)中为左旋,而顶生翅组、基生翅组和复叶组表现为右旋。研究表明,叶表皮微形态特征在薯蓣属植物中是较为稳定的演化特征,可以作为中国薯蓣属分类与鉴定的依据;据此推断薯蓣属中顶生翅组和周生翅组较为进化,根茎组是薯蓣属的分化中心;对薯蓣属中存在争议的种:盾叶薯蓣和小花盾叶薯蓣、穿龙薯蓣和柴黄姜、马肠薯蓣、多毛叶薯蓣以及白薯莨等进行了分类界定。     

种植行距和打顶方式对续随子农艺性状及种子产量和总脂含量的影响

在续随子(Euphorbia lathyris Linn.)种植过程中采用不同行距(25、30和35 cm)和打顶方式(分别于出苗后1、2、3和4个月打顶,以不打顶为对照),分析和比较其农艺性状(单株干质量、株高和种子千粒质量)、种子产量、总脂含量和总脂产量的差异,并据此筛选出适宜续随子的种植行距和打顶措施.结果表明:在不同栽培条件下续随子各农艺性状、种子产量以及总脂含量和产量均有明显差异.随行距增大,续随子的单株干质量、株高和千粒质量总体增加、种子产量无明显差异、总脂含量总体呈下降趋势、总脂产量则无明显变化规律;行距对续随子单株干质量、株高和总脂含量有显著影响,但对种子千粒质量、种子产量及总脂产量无明显影响.随打顶时间的推迟,续随子单株干质量逐渐提高、株高和种子千粒质量则呈波动的变化趋势、种子产量呈先高后低的变化趋势,但总脂含量及产量变幅不大;不打顶处理(对照)的续随子各农艺性状、种子产量以及总脂含量和产量均高于打顶处理;总体上看,打顶处理对续随子种子千粒质量、种子产量、总脂含量以及总脂产量均有极显著影响.选择行距30 cm、不打顶的方法,其种子产量和总脂产量均最高,分别达到871.01和359.73 kg·hm-2.综合分析结果显示:续随子种子产量和总脂产量与种植行距无关,但与是否打顶有关;打顶增产方式不适用于续随子的种植.