茶树中2个NAC转录因子基因的克隆及温度胁迫的响应

利用茶树转录组数据库,检索得到2个NAC家族转录因子基因CsNAC1和CsNAC2。通过RT-PCR方法,将其从茶树‘迎霜’中分离克隆,利用荧光定量PCR方法,对CsNAC1和CsNAC2基因在‘迎霜’和‘安吉白茶’2个茶树品种不同组织以及温度胁迫处理下的表达进行分析,以探讨NAC家族转录因子在温度胁迫下的响应特征。结果表明:(1)CsNAC1和CsNAC2基因开放阅读框长度分别为1 044和1 047bp,分别编码347个和348个氨基酸;蛋白功能域预测和多重对比显示,CsNAC1和CsNAC2蛋白N端均含有典型NAC家族成员所具有的NAM保守结构域。(2)进化分析表明,CsNAC1和CsNAC2分别属于NAC家族的NAP和AtNAC3亚家族。(3)三维分子模型建模显示,CsNAC1和CsNAC2蛋白分别含有3个和2个α-螺旋,6个和7个β-折叠。(4)荧光定量PCR结果显示,CsNAC1在2个茶树品种中具有较相似的组织特异性,均在茶树成熟叶中表达量最高;CsNAC2则分别在‘安吉白茶’的幼叶中,‘迎霜’的根中表达量最高;高温(38℃)和低温(4℃)处理下,CsNAC1和CsNAC2基因的表达均受不同温度胁迫影响,不同茶树品种、不同时间段的表达存在差异。     

鸭儿芹羟基肉桂酸转移酶基因的克隆及其对不同温度的响应

以贵州省野生鸭儿芹为研究对象,用RT-PCR克隆获得与木质素合成有关的羟基肉桂酸转移酶基因(CjHCT),并分析CjHCT基因对不同温度的响应,探索人工栽培鸭儿芹的适宜温度。结果表明:(1)CjHCT基因开放阅读框长度为1 290bp,编码429个氨基酸;蛋白质分子质量为47.58kD,等电点为6.67;进化树分析表明,CjHCT与茄科植物的HCT亲缘关系最近。(2)荧光定量PCR分析显示,CjHCT基因在贵州鸭儿芹根、叶柄、叶及花不同组织中的表达具有组织特异性,且在根中CjHCT基因的表达量最高,而在叶中表达量最低,花与叶中该基因表达量相近。(3)对鸭儿芹生长过程中主要面临的4种不同温度(10℃、18℃、30℃和38℃)分别处理0、0.5、1、2、4、8、12、24h,荧光定量PCR检测显示,CjHCT基因的表达量(以0h处理作为对照,表达量为1)在高温(30℃和38℃)处理下于0.5h时最高,其中30℃处理的CjHCT基因表达量高于38℃处理;在低温(10℃和18℃)下鸭儿芹CjHCT基因表达量于12h时最高,其中10℃处理0.5h时CjHCT基因较对照表现为下调;高温(30℃和38℃)下CjHCT基因表达量峰值比低温(10℃和18℃)下表达量峰值高,而且峰值出现的时间也较早。该实验意义在于初步研究发现低温栽培鸭儿芹能抑制CjHCT基因的表达,为人工栽培鸭儿芹温度调控提供了参考。     

嫁接对盐胁迫下西瓜幼苗体内离子和内源激素含量与分布的影响

以小型西瓜‘秀丽’为接穗、耐盐砧木瓠瓜‘超丰抗生王’为砧木,以自根嫁接苗为参照,分析了砧木嫁接对NaCl胁迫下西瓜幼苗根、茎、叶中离子和内源激素含量的影响。结果表明:(1)盐胁迫下,自根嫁接苗Na+主要积累在地上部,K+含量和K+/Na+比下降幅度大;砧木嫁接苗大部分Na+积累在根系中,K+含量和K+/Na+比下降幅度小且在不同部位皆高于自根嫁接苗。(2)盐胁迫下,自根嫁接苗吲哚-3-乙酸(IAA)以及玉米素和玉米核苷的总量(Z+ZR)在根系和接穗茎中显著增加,在叶片中明显下降,赤霉素(GA3)含量在不同部位保持不变或明显增加;而砧木嫁接苗不同部位IAA和(Z+ZR)的含量均显著增加,GA3含量在不同部位保持不变或明显下降。(3)盐胁迫下,两种嫁接组合根系和茎中脱落酸(ABA)含量均明显下降,叶片中ABA含量则显著增加。(4)盐胁迫下,自根嫁接苗和砧木嫁接苗根系和接穗茎中IAA/(Z+ZR)的比值均明显上升,叶片中明显下降,但砧木嫁接苗上升和下降幅度均远大于自根嫁接苗。研究表明,瓠瓜根系对进入根系的Na+具有截留作用;采用瓠瓜砧木嫁接可有效防止Na+在西瓜接穗地上部尤其是在叶片中的大量累积,从而防止离子毒害的发生;瓠瓜砧木嫁接植株体内具有较高的K+含量和K+/Na+比,可有效维持盐胁迫下西瓜嫁接植株体内的离子稳态;瓠瓜砧木嫁接植株体内具有较高的IAA和(Z+ZR)含量,IAA/(Z+ZR)比值较高,对提高西瓜嫁接植株盐胁迫耐性起到了积极的作用。     

葡萄半不育花粉粒形态和细胞学观察及相关基因表达分析

以葡萄品种‘魏可’(可育)及其自交后代单株‘魏可实生-3’和‘魏可实生-12’以及品种‘钟山红’(雄性不育)为材料,对花器官特征、花粉萌发率、花粉粒形态以及小孢子发育过程的细胞学特征进行观察,并对绒毡层发育相关基因(DYT1、TDF1和MYB4)的表达进行分析,以初步鉴定葡萄半不育单株的不育特征,揭示花粉败育与基因调控的关系。结果显示:(1)‘魏可实生-3’和‘魏可实生-12’的花粉萌发率均在10%左右,属于半不育花粉;其雄蕊主要特征为花丝卷曲,花丝短于花柱,花药内花粉量少,花药中既有正常长球形花粉粒也有异常近球形花粉粒。(2)‘魏可实生-3’、‘魏可实生-12’没有明显的药室壁结构,小孢子母细胞稀少、疏松;‘魏可实生-3’双核期绒毡层未完全降解,绒毡层细胞中的营养物质滞留没有及时供应小孢子的发育,致后期部分小孢子败育;‘魏可实生-12’绒毡层细胞在单核早期就大部分降解而导致营养供应异常,使部分小孢子败育。(3)在减数分裂期,‘魏可’的绒毡层发育相关基因DYT1和TDF1的表达均最高,MYB4最低,‘钟山红’的3个基因的表达与‘魏可’相反,‘魏可实生-3’和‘魏可实生-12’的表达水平均在‘魏可’与‘钟山红’之间;单核早期以后,3个基因在‘魏可’的表达一直均较低,钟山红’的DYT1基因表达一直最高,其余2个基因均在最低水平,而‘魏可实生-3’的TDF1、MYB4基因在单核早期表达量最高,‘魏可实生-12’的TDF1在双核期表达量最高。研究表明,‘魏可实生-3’的花粉败育发生在单核晚期至双核期,‘魏可实生-12’的花粉败育发生在单核早期;部分药室绒毡层的异常降解,小孢子发育营养供应不均衡可能是导致其花粉半不育发生的原因;‘魏可实生-3’的绒毡层延迟降解与减数分裂期DYT1基因的表达量不足、单核期TDF1基因的过量表达以及MYB4基因在单核期的异常表达有关,而‘魏可实生-12’的绒毡层提前降解与减数分裂期DYT1基因的表达量不足而MYB4基因过量表达,以及双核期TDF1基因过量表达有关。     

大蒜体细胞胚发生过程中内源激素含量及相关基因表达的变化特征

该研究以大蒜品种‘二水早’为材料,采用高效液相色谱串联质谱法(LC-MS/MS),检测了大蒜体细胞胚发生过程中花序轴(EX)、愈伤组织(CA)、早期胚性愈伤组织(PC)、后期胚性愈伤组织(LC)和球形胚(GE)阶段的5种生长素及其类似物、4种细胞分裂素(CTK)和脱落酸(ABA)含量,结合激素合成和信号转导相关基因表达量的动态变化,探讨3类激素在大蒜体细胞胚发生中的调控作用,为大蒜体细胞胚发生的激素调控提供理论依据,也为进一步研究植物体细胞胚发生的分子机理奠定基础。结果表明:(1)在大蒜体细胞胚发生过程中,生长素及其类似物含量均呈现先升高后降低的变化趋势,且在PC阶段最高而在GE阶段最低;异戊烯基腺嘌呤(IP)、反式玉米素(tZ)和ABA在EX阶段含量最高,其余4个阶段的含量均显著低于EX阶段,而顺式玉米素(cZ)在CA和PC阶段含量较高,在GE阶段含量最低。(2)在PC阶段,IAA合成基因AsYUCCA1和AsTA1以及生长素外运载体基因AsABCB1的表达量升高;在LC阶段,生长素内运载体基因AsAUX1表达量升高,生长素应答基因AsARF1和AsARF2表达量降低,cZ合成基因AsLOG1在CA阶段表达量最高,细胞分裂素运输相关基因AsENT2和信号转导相关基因AsORR-A1、AsORR-A2在PC阶段表达量最高。(3)ABA合成限速酶基因AsNCED1和AsNCED2的表达量在大蒜体细胞胚发生的后4个阶段显著低于EX阶段,ABA信号转导相关基因AsPP2C表达量在PC阶段升高,AsABI1表达量在LC阶段升高,AsPYL1表达量在GE阶段升高。研究认为,在大蒜体细胞胚发生过程中,吲哚-3-甲醛(ICAld)、吲哚-3-丁酸(IBA)和cZ的积累有助于促进大蒜愈伤组织的形成,高水平的生长素及其类似物和低水平的IP、tZ有利于大蒜早期胚性愈伤组织的形成,而低水平的生长素及其类似物、CTK和ABA更利于大蒜球形胚的形成,表明激素合成相关基因可调控内源激素含量的变化,激素信号转导相关基因参与了大蒜体细胞胚的发生。     

葡萄VvIQD10果形相关基因定位及其互作研究

以葡萄6个不同果形品种盛花期花序为材料,通过荧光定量PCR方法分析比较葡萄IQ67结构域(IQ67 domain, IQD)基因家族成员VvIQD10的表达;从椭圆形葡萄品种‘天山’中克隆出VvIQD10基因编码区序列,对其进行生物信息学分析,采用亚细胞定位瞬时表达载体转化烟草的方法研究VvIQD10蛋白在细胞中的分布情况,并通过酵母双杂交实验和双分子荧光互补试验进行蛋白互作研究。结果表明:(1)VvIQD10基因在长果形葡萄品种中的表达量高于近圆形葡萄品种。(2)VvIQD10基因开放阅读框长度为1 401 bp,编码466个氨基酸。(3)VvIQD10蛋白为不稳定亲水性蛋白,无信号肽和跨膜区,但含保守的IQ67结构域,主要结构为α螺旋和随机卷曲,与猕猴桃IQD家族成员(PSS09955.1)亲缘关系最为接近。(4)VvIQD10蛋白主要定位于微管和质膜,并且直接与细胞骨架组织相关蛋白——钙调素类蛋白(VvCML)相互作用。研究认为,VvIQD10基因可能参与葡萄果形调控,葡萄VvCML蛋白从胞质到微管的募集依赖于VvIQD10,推测VvIQD10蛋白可能通过和钙调素类蛋白相结合来调控细胞骨架运动,进而参与葡萄果实形状的变化。     

大蒜气生鳞茎形态发生及其碳水化合物和内源激素含量以及相关基因表达的变化特征

以大蒜品种‘二水早’(早熟)、‘麻江红蒜’(中晚熟)和‘徐州白’(晚熟)为材料,采用石蜡切片技术结合显微观察探讨气生鳞茎形成过程中植株茎尖和花序轴形态变化,并测定了‘麻江红蒜’气生鳞茎形成过程中可溶性糖、蔗糖、淀粉和内源激素含量及相关基因表达变化,明确不同熟期各品种大蒜气生鳞茎形成进程和形态解剖学特征,以及碳水化合物和内源激素与大蒜气生鳞茎形成的关系,以探讨大蒜气生鳞茎分化的生理机制。结果表明:(1)依据茎尖生长点和花序轴的形态解剖特征,将气生鳞茎形成进程划分为启动期、气生鳞茎原基分化期(包括保护叶原基、贮藏叶原基分化)、气生鳞茎膨大期和气生鳞茎成熟期等4个时期;3个品种气生鳞茎在相同发育时期的形态解剖学特征相同,但分化时间不同,其分化顺序与大蒜品种成熟期表现一致;当总苞叶叶尖露出叶鞘,花器官原基分化时,花序轴周围分生组织区域产生小突起,标志着气生鳞茎原基分化的开始;外层保护叶由白色转为紫色时气生鳞茎进入成熟期。(2)气生鳞茎开始膨大后,其可溶性糖和蔗糖含量均显著降低,淀粉含量显著升高;ZR含量在启动期显著升高;IAA和MeJA含量在气生鳞茎原基分化期维持在较高水平,但IAA含量随着气生鳞茎膨大显著降低,并在成熟期降至最低。(3)果聚糖代谢相关基因1-SST、1-FEH分别在膨大初期、膨大中期表达量显著升高;细胞壁转移酶基因CWI相对表达量在气生鳞茎原基分化期显著升高;蔗糖信号转导基因T6P和生长素信号转导的关键转录因子ARF1相对表达量均在气生鳞茎分化期显著升高;茉莉酸信号调控途径中的负调控因子JAZ相对表达量在大蒜气生鳞茎原基分化期和膨大初期均维持一个较低水平。研究认为,大量可溶性糖及ZR在茎尖积累,可以启动气生鳞茎原基分化,促进气生鳞茎形态发生;高浓度IAA和MeJA可促进气生鳞茎原基分化;气生鳞茎膨大消耗可溶性糖,且低浓度IAA有利于气生鳞茎膨大;成熟的气生鳞茎积累大量淀粉。     

狗牙根花序发育过程的形态学观察

对狗牙根(Cynodon dactylon‘C299’)花序发育过程中的形态学变化进行了观察。结果表明,‘C299’花序的整个发育过程可分为8个阶段,即营养生长期、穗轴发生期、苞叶原基分化期、小穗原基分化期、小穗分化期、小花分化期、颖片和内外稃发育期及花药和柱头形成期。其中,穗轴发生期(直立茎上有6~9片叶)是抑制花序形成和决定种子产量的关键时期。     

水淹胁迫下10个树种某些生理指标的变化及其耐水淹能力的比较

以游离脯氨酸和丙二醛(MDA)含量及相对电导率为指标,比较了水淹条件下10个树种的耐水淹能力。结果表明,水淹胁迫下,不同树种的相对电导率及丙二醛含量均呈上升趋势,而游离脯氨酸含量的变化则有显著差异。根据生理指标的变化可以看出,黄连木(Pistacia chinensis Bunge)和石楠(Photinia serrulata Lindl.)的耐水淹能力较弱,耐水淹时间仅为5至10 d;蓝果树(Nyssa sinensis Oliv.)、薄壳山核桃〔Carya illinoensis(Wangenh.)Koch〕、榉树(Zelkova schneideriana Hand.-Mazz.)和一球悬铃木(Platanus occidentalis L.)具有一定的耐水淹能力,耐水淹时间约为25 d;乌桕〔Sapium sebiferum(L.) Roxb.〕和白蜡(Fraxinus chinensis Roxb.)的耐水淹能力较强,耐水淹时间超过45 d;墨西哥落羽杉(Taxodium macronatum Ten.)和花叶杞柳(Salixintegra‘Hakuro Nishiki’)的耐水淹能力最强,受水淹的60 d内无受害现象。     

NaCl胁迫对6种暖季型草坪草新选系生长的影响

利用水培法研究了NaCl胁迫对沟叶结缕草(Zoysia matrella'Z123')、结缕草(Z.japonica'Z080')、狗牙根(Cynodon dactylon'C291')、海雀稗(Paspalum vaginatum'P006')、假俭草(Eremochloa ophiuroides'E126')和钝叶草(Stenotaphrum secundatum'S004')6种暖季型草坪草新选系生长的影响,并对它们的抗盐能力进行了评价。结果表明,随NaCl浓度的提高,6个选系的叶片枯黄率均增大,但不同选系的变化幅度有显著差异;6个选系抗NaCl能力从强到弱依次为'Z123'、'C291'、'P006'、'S004'、'Z080'、'E126'。5g.L-1NaCl对选系'C291'、'S004'和'Z080'地上部分和根系生长有促进作用,而对选系'Z123'、'P006'和'E126'则有抑制作用;随NaCl浓度的提高,除选系'E126'的根冠比迅速下降外,其他选系的根冠比均增加或缓慢下降;各选系的枝叶含水量均随NaCl浓度提高而下降,但选系'S004'、'P006'和'E126'的枝叶含水量均高于选系'C291'、'Z123'和'Z080'。