水分胁迫下大丽花光合及叶绿素荧光的日变化特性

以大丽花品种‘粉西施’为试验材料,采用盆栽方法,研究了不同土壤含水量处理对‘粉西施’叶片光合及荧光特性日变化的影响。结果表明:随着水分胁迫程度的加深,大丽花叶片的Pn、Tr和Gs日平均值均降低,Ci日平均值在轻度和中度胁迫下降低,在重度胁迫下升高;在轻度和中度水分胁迫下大丽花Pn降低的主要原因是气孔限制,而重度水分胁迫下是非气孔因素;Pn在水分胁迫下的日变化曲线由单峰型变成双峰型,出现"午休"现象,且Tr和Gs在水分胁迫下的日变化曲线和Pn一致,但Ci日变化较平稳,与Pn相反。随着水分胁迫程度的加深,大丽花叶片的初始荧光(F0)日平均值升高,日变化曲线呈倒"V"型,PSⅡ反应中心可能破坏或可逆失活;Fm、Fv/Fm和ΦPSⅡ日平均值均降低,日变化曲线呈"V"型。水分胁迫使大丽花光抑制程度加深,抑制了PSⅡ的光化学活性,致使用于光化学反应的光能及实际光化学效率降低。研究结果发现,大丽花品种‘粉西施’在不同水分胁迫下都产生了光合作用的光抑制而使净光合速率降低;光合机构可适应轻度和中度水分胁迫而发生可逆失活,没有受到不可恢复的伤害,而重度水分胁迫降低了叶片的光合机构活性,加剧了光抑制程度,严重限制了光合作用;适宜大丽花生长的土壤含水量应为田间最大持水量的30%以上。     

中国新疆野苹果[Malus sieversii(Lebed.)Roem.]群体遗传结构的SSR分析

以中国新疆伊犁地区的巩留县莫合镇库尔德宁、新源县交吾托海、霍城县大西沟和塔城地区的裕民县巴尔鲁克山4个种下居群的109个新疆野苹果实生株系为材料,利用8对苹果SSR引物进行群体遗传结构的研究。结果表明:8对SSR引物在4个居群中可平均扩增出16条带,其中巩留县居群多态性带数百分比最高为89.06%,各位点平均Nei基因多样度为0.257;4个群体共扩增出128个位点,在种级水平及巩留县、新源县、霍城县和裕民县4个居群水平多态性位点百分比分别为100%、88.28%、84.38%、87.50%、78.12%,种级水平Nei基因多样度(H=0.2619)和香农信息指数(I=0.4082)大于种下居群,4个种下居群Nei基因多样度和香农信息指数比较巩留县>霍城县>新源县>裕民县;巩留县居群和新源县居群遗传一致度最大,遗传距离最近;根据基因分化系数(GST=0.064)值,测得的基因流Nm为7.265。UPGMA聚类分析结果表明,巩留县和新源县居群遗传关系最近,霍城县居群次之,裕民县居群远离其他3个居群,巩留县、新源县、霍城县和裕民县4个居群是相对独立的群体,但同时存在部分基因交流。所有参数分析表明,巩留县遗传多样性最丰富,故在制定原位种质保护计划时应优先考虑巩留县居群。     

石榴WRKY基因家族全基因组鉴定与表达分析

WRKY蛋白是一类在植物生长发育过程及生物与非生物胁迫过程中起重要调控作用的转录因子。该研究利用石榴全基因组数据,采用生物信息学的方法,对石榴WRKY转录因子家族成员蛋白理化性质、系统进化、基因结构、保守基序、顺式作用元件、蛋白互作及基因共表达和转录组表达模式进行系统分析。结果共鉴定出69个PgWRKY基因;分组鉴定和进化分析显示WRKY蛋白可分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ共三大类型。顺式作用元件分析表明,PgWRKY基因广泛参与到非生物胁迫中;蛋白互作网络与共表达分析暗示PgWRKY基因在同一胁迫应答中可能作用一致并同时诱导表达;RNA-Seq数据分析表明,PgWRKY基因有一定的组织表达特异性,广泛参与植物营养、生殖生长以及根部逆境胁迫应答过程。     

2个石榴品种果皮花色苷合成相关基因表达分析

以2个不同红色石榴品种‘红宝石’和‘墨石榴’为试验材料,采用荧光定量PCR方法,分析花色苷合成相关基因CHS、CHI、F3H、DFR、ANS、UFGT等6个基因在果实发育过程中的转录表达特性,同时分析基因表达量与果皮花色苷积累的关系。结果表明:(1)在整个果实发育期内‘墨石榴’花色苷含量明显高于‘红宝石’;随着果实的发育,‘红宝石’果皮中总花色苷含量不断增加,而‘墨石榴’中总花色苷含量初期很高,随后迅速下降,后期维持在较低水平。(2)‘红宝石’中CHS、CHI、F3H、DFR、UFGT等5个基因均在果实发育的早期和晚期出现2个表达高峰,而ANS基因的表达量在整个果实发育期内不断升高;在‘墨石榴’中CHS、CHI、F3H、DFR、ANS等5个基因的表达高峰均出现在早期,随着果实的发育表达量均呈下降变化趋势,但UFGT基因在中期时表达量最高。(3)‘红宝石’石榴的ANS基因表达量与总花色苷含量呈显著正相关,‘墨石榴’中CHS和ANS基因的表达水平与总花色苷含量显著相关。研究认为,花色苷合成相关基因的初期和末期表达差异是2个石榴品种着色差异的主要原因,ANS在‘红宝石’着色中起关键作用,CHS和ANS可能在‘墨石榴’花色苷积累中起重要作用。     

石榴PgUGT基因表达特性与重组表达分析北大核心CSCD

由糖基转移酶参与的糖基化反应是植物次生代谢产物合成中最广泛的一种修饰方式,也是次生代谢产物结构多样性的机制之一。该研究基于石榴(Punica granatum L.)转录组数据,以石榴果皮为材料,采用RT-PCR克隆得到石榴UDP-糖基转移酶(UDP-glycosyltransferase,UGT)基因(PgUGT);采用生物信息学技术对编码蛋白的基本特性进行分析,并构建系统发育树;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析该基因在果实发育期内的表达模式;结合果实发育期内的总类黄酮和总花色苷含量,分析了基因表达与总类黄酮和总花色苷合成的关系;构建PgUGT的原核表达载体,对其进行原核重组表达。结果表明:(1)成功克隆得到石榴PgUGT基因(GenBank登录号为MW414607);PgUGT基因具有一个1557 bp的开放阅读框(ORF),编码518个氨基酸,预测蛋白分子质量为55.9 kD,等电点为6.55,为不稳定的亲水蛋白;PgUGT具有糖基转移酶家族保守的PSPG基序,属于GT-B糖基转移酶基因家族。进化树分析表明,该编码蛋白属于拟南芥UGT的F类群,与葡萄和草莓的UGT亲缘关系较近。(2)qRT-PCR结果表明,石榴PgUGT基因的表达量在果实发育期内呈先升后降的模式,与总类黄酮含量的逐渐下降和总花色苷含量的逐渐上升趋势并不完全一致。(3)成功构建原核表达载体pCZN1-PgUGT;重组原核表达结果显示,重组质粒在大肠杆菌中为可溶性表达,表达的蛋白分子量约为58 kD。该研究结果为PgUGT基因在石榴类黄酮糖基化反应中的作用及功能奠定了基础。     

中国石榴栽培群体遗传多样性的荧光AFLP分析

以中国山东、安徽、陕西、河南、云南和新疆6个栽培石榴群体的85个品种类型为试材,利用荧光标记AFLP对中国石榴群体遗传多样性进行了研究。结果表明：8对引物组合在种级水平扩增的多态性位点数范围从135～185个不等,平均为158.25个,多态位点百分比范围为62.5%～86.11%,平均为73.26%,说明中国石榴品种遗传多样性较为丰富;石榴品种种级水平遗传多样性大于群体水平,6个群体的遗传多样性依次为河南群体〉新疆群体〉陕西群体〉安徽群体〉山东群体〉云南群体,并且具有显著性差异;群体间的遗传分化系数GST为0.2018,说明石榴遗传变异主要存在群体内,群体间的遗传变异占总变异的20.18%,根据基因分化系数,测得的基因流Nm为1.9027,说明中国石榴群体间存在适当的基因交流;UPGMA聚类分析结果表明,同一群体的大部分品种都聚在一起,但同时存在部分基因交流。所有遗传参数表明,中国石榴栽培品种遗传多样性较为丰富,其中河南群体遗传多样性显著高于其他群体,在中国石榴品种选育中具有更为广阔的应用前景。     

石榴果色合成相关基因CHS和CHI的表达特性分析

花色苷是类黄酮家族中重要的一类次生代谢产物,对果实呈色起重要作用。CHS (查尔酮合成酶)和CHI (查尔酮异构酶)为花色苷合成提供了前体物质,是花色苷合成所不可或缺的。利用RT-PCR和RACE方法,本研究从石榴果皮中克隆了与花色苷合成相关的CHS基因和CHI基因的cDNA全长,同时采用qRT-PCR研究了这两个基因在三个不同色泽石榴品种‘红宝石’、‘水晶甜’、‘墨石榴’发育期内的表达模式,并分析了果皮花色苷含量变化与基因转录水平的关系。结果表明,石榴中CHS和CHI基因cDNA全长分别为1 197 bp和693 bp,分别编码398和230个氨基酸,命名为PgCHS和PgCHI,在GenBank中的登录号分别为KF841615和KF841616。在氨基酸水平上,Pg CHS与荔枝、葡萄、山竹等果树的同源性达到90%以上。Pg CHI与果树中龙眼、梨、美洲葡萄、桑树等同源性达到70%以上。qRT-PCR结果显示,CHS和CHI基因的表达模式随色泽发育期和品种不同而有差异。在‘红宝石’石榴中,该两个基因都有前期和后期两个表达高峰期;而‘水晶甜’石榴中这两个基因的表达高峰期均出现在中后期;‘墨石榴’发育初期时CHS和CHI的表达量最高,以后的表达量都较低。同一品种内,CHS和CHI的表达具有协同性,两者的协同性表达有利于花色苷及其他类黄酮相关产物的合成。3个品种中CHS和CHI基因的表达与花色苷的积累并不一致。     

植物古基因组学研究进展

植物古基因组学是基因组学一个新兴分支,从现存物种中重建其祖先基因组,推断在古历史中导致形成现存物种的进化或物种形成事件。高通量测序技术的不断革新使测序读长更长、更准确,加快了植物参考基因组序列的组装进程,为古基因组学研究提供了大批量可靠的现存物种的基因组序列资源。全基因组复制(whole-genome duplication, WGD)亦称古多倍化,使植物基因组快速重组,丢失大量基因,增加结构变异,对植物进化极其重要。本文综述了植物基因组测序与组装研究进展、植物古基因组学的原理、植物基因组WGD事件以及植物祖先基因组进化场景,并对未来植物古基因组学研究进行了展望。     

中国南疆栽培杏群体遗传结构的荧光AFLP分析

以中国新疆维吾尔自治区南部塔里木盆地边缘库车、喀什和和田3个栽培杏群体的85个品种类型为试材,利用荧光标记AFLP对群体遗传结构进行了研究,结果表明:对64对EcoRⅠ/MseⅠ引物(其中MseI引物为FAM荧光标记物)进行了筛选,其中8对荧光标记引物谱带清晰,多态性高;同一引物在不同群体以及同一群体不同引物扩增多态性均存在显著差异,种级水平多态带百分率P>库车>和田>喀什3个群体水平;种级水平Nei基因多样度指数H和Shannon信息指数I>库车>和田>喀什3个群体水平。种级水平大于种下群体,各群体以库车最高;杏遗传多样性主要存在于群体内,群体间的遗传分化系数GST为0.0882,即群体间的遗传变异占总变异的8.82%,群体间的基因流Nm为5.1689;群体的遗传一致度在0.9772～0.9811之间,遗传距离在0.0191～0.0232之间,说明群体间的相似程度较高,遗传距离较小;UPGMA聚类分析结果表明,库车、喀什、和田3个亚群可能是相对独立的孟德尔群体,但同时存在部分基因交流;各项研究指标都表明库车群体的遗传多样性都最高,它可能是野杏向栽培杏过渡的中间群体;南疆栽培杏群体拥有极为丰富的遗传多样性,为进一步的选择育种提供了更多的种质资源,为该地区杏群体生物多样性保护和利用提供理论依据。     

石榴PgUFGT基因克隆及表达分析

利用RT-PCR和RACE方法,从石榴(Punica granatum L.)果皮中克隆到一个类黄酮糖基转移酶(UFGT)基因(PgUFGT)全长cDNA序列(GenBank登录号为KF841620)。PgUFGT基因编码区1 476bp,编码491个氨基酸。PgUFGT蛋白具有保守PSPG基序、UDP-糖基转移酶家族结构域和UDP-葡萄糖醛酸基/葡萄糖基转移酶保守域(UDPGT),与其他植物UFGT蛋白一致性较高;系统进化树分析结果表明,PgUFGT属于类黄酮3-O-糖基转移酶类。荧光定量qRT-PCR结果表明,PgUFGT基因在‘红宝石’和‘水晶甜’2个石榴品种的发育期内具有不同的表达模式,PgUFGT在‘红宝石’石榴中有2个转录表达高峰,而在‘水晶甜’石榴中仅有1个表达高峰,表明PgUFGT可能在2个石榴品种中具有不同的催化作用。该研究结果为进一步研究石榴果实色泽形成的分子机制奠定了基础。