3种杓兰属植物菌根真菌系统发育和多样性分析

兰科植物菌根真菌(Orchid mycorrhizal fungi, OrMF)在兰科植物种子萌发和后续生长发育过程中具有重要作用。该研究采用培养(菌丝团分离)和非培养(克隆文库)2种方法获得同一栖息地3种不同杓兰属植物根中菌根真菌ITS序列并划分可操作分类单元(Operational taxonomic units, OTUs),分析其系统发育关系和多样性。结果表明:(1)所有根段中都有菌丝团定植,共分离出菌根真菌64株,其中63株为胶膜菌科(Tulasnellaceae)真菌,1株为角担菌科(Ceratobasidiaceae)真菌;可划分为7个OUT,每个OTU代表菌株的菌丝都能形成OrMF典型的近球形或椭球形链状排列的念珠状细胞;分离出来的菌根真菌均为无性型菌丝且不产生无性孢子。(2) 非培养法得到的3种杓兰属植物的根中OrMF分别隶属于胶膜菌科(Tulasnellaceae),腊壳菌科(Sebacinaceae)、角担菌科(Ceratobasidiaceae)和革菌科(Thelephoraceae),其中胶膜菌科OTU在种类和数量上占有绝对优势,培养和非培养2种方法得到的OrMF OTU类型和数量均为西藏杓兰(Cypripedium tibeticum)>无苞杓兰(C. flavum)>黄花杓兰(C. bardolphianum),但培养法少于非培养法。(3)对胶膜菌进行系统发育分析显示,优势和非优势OTU均分布在系统发育树的3个不同分支上,这种与多种亲缘关系较远的OrMF共生的现象可能与杓兰属植物对环境的适应性有关,且不同杓兰的OrMF物种丰富度没有显著差异,但群落结构存在差异。     

三种杓兰根相关真菌多样性和生态功能

【背景】除了菌根真菌(Orchid mycorrhizal fungi,OrMF)外,兰科植物根中还有其它内生真菌,称为根相关真菌(Root-associated fungi,RAF)。【目的】采用分离培养的方法获得同一栖息地针叶林和灌木林两种不同生境西藏杓兰、黄花杓兰和无苞杓兰的RAF菌株,研究其真菌谱系、多样性和生态功能结构。【方法】从杓兰根碎屑中分离RAF,通过总DNA提取、PCR扩增及测序得到ITS(Internaltranscribedspacer)序列;进行系统发育和多样性分析,并通过NCBI数据库比对得到相似性最高序列的注释信息来分析RAF生态学特性。【结果】共分离得到278株RAF,25种OTU类型,包括23个子囊菌门OTU,2个毛霉菌门OTU。RAF物种丰富度分析发现西藏杓兰的较黄花杓兰高,不同生境没有显著差异;不同杓兰物种较不同生境的RAF群落分化程度高。生态功能分析显示25个OTU包括共生型、腐生型和致病型3种营养型,以及外生菌根菌群、植物病原菌群、内生真菌群、动物病原菌群、真菌寄生菌群、杜鹃花类菌根群、未定义的腐生菌群和不确定型8种共位群。【结论】阐明不同生境采集的不同杓兰中RAF的分布特点和生态功能,为未来研究RAF与杓兰属植物的共生关系奠定基础。     

菌根真菌对白及种子萌发和幼苗生根的作用

自然条件下,兰科植物需要依赖菌根真菌获得营养才能萌发。本研究对白及根和原球茎中分离的4株菌根真菌（WQ17-33、WQ17-43、JST-3和SL15-7）进行分子鉴定,并评价光照和黑暗条件下不同菌株促白及种子萌发和幼苗生根的效果。结果表明,4个菌株分别隶属于鬼伞属Coprinus、胶膜菌属Tulasnella、腊壳菌属Sebacina和Serendipita。在种子萌发前期（未形成叶子）进行暗培养较光照对菌株JST-13和SL15-7处理组原球茎阶段萌发具有显著的促进作用。不同菌株共生萌发效果不同,菌株SL15-7较其他处理原球茎和幼苗发育阶段的萌发率高。菌株JST-13和SL15-7处理组形成的幼苗较其他处理组强壮,定殖的菌丝团也较多,其幼苗生根效果也较对照组好。该研究表明白及可与多种不同类群的菌根真菌菌株形成共生关系,这些真菌在促进白及种子萌发和生根能力方面存在差异。     

类叶升麻(毛茛科)自花传粉机制

毛茛科类叶升麻(Actaea asiatica)有2种开花方式, 一种与同属其它植物相同, 花萼片在开花早期脱落, 花药远离柱头; 而另一种较为特殊, 能使该植物进行自花授粉, 即在花开放前, 花萼从花托上脱离, 但萼片并不张开, 部分雄蕊的花丝伸长, 将花药推入萼片和柱头之间, 收缩的花萼片将开裂的花药压在宽大的柱头上, 进而完成自花授粉。套袋实验结果表明, 类叶升麻自发自交具有很高的结籽率, 不具有孤雌生殖和风媒传粉。繁育系统估测分析结果显示, 类叶升麻自交亲和,为兼性自交的繁育系统。     

一种用于构建表达载体的合成生物学数据库

由于基因测序及DNA合成技术与工具的突破性进展,生物工程正在加速发展,导致合成生物学的出现。本文介绍了一种用于构建表达载体的合成生物学数据库。阐述了如何利用MySQL数据库管理系统(DBMS)对合成生物学数据库gene_bank进行查询,并借助BioEdit软件对其中的多克隆位点(MCS)进行序列分析,通过查询与分析找出这一合成生物学数据库的特点。     

濒危植物华山新麦草育苗复配基质选优

本研究以国家一级濒危植物华山新麦草为试验材料,以园土为对照,设计了3个基质配方(园土:细沙=1:1;园土:草炭=1:2;园土:草炭:珍珠岩=1:2:1),通过测定不同处理下华山新麦草幼苗的各项指标,研究不同基质配方对其幼苗生长发育的影响,结果表明:复配基质的育苗效果要优于单一基质;3个复配基质中,配方3 (园土:草炭:珍珠岩=1:2:1)处理下,华山新麦草的发芽率、苗期各形态指标及生理指标表现较优,可作为华山新麦草的育苗基质配方;配方3处理能够显著促进华山新麦草幼苗的根系发育,显著提高其根系活力,进而显著增加了华山新麦草幼苗叶片中的氮素含量及叶绿素含量,最终使得华山新麦草幼苗生物量的积累表现更优。本研究结果可为濒危植物华山新麦草的迁地保护提供一些技术支撑。     

大豆异黄酮改善母鼠抑郁样行为的作用及其雌激素受体β机制*

目的:观察大豆异黄酮改善母鼠抑郁样行为的作用及其与血清雌二醇(E₂)、多巴胺(DA)及脑区雌激素受体β(ERβ)关系。方法:将产后2 d的母鼠随机分为:对照组和长期分离模型组,对照组不给予任何刺激,长期分离模型组母鼠给予每天3 h分离建立产后抑郁母鼠模型,10 d后,将造模成功的母鼠再分为:模型组、低浓度组和高浓度组,每组10只,加上对照组,共4组。模型组、低浓度组和高浓度组分别灌胃蒸馏水、15 mg/kg·d^-1和30 mg/kg·d^-1大豆异黄酮10 d,之后观察强迫游泳和悬尾实验中挣扎的时间、频次和静止的时间、频次,取血检测血清E₂和DA浓度,取脑免疫组化检测杏仁内侧核(MeA)、终纹床核(BNST)和中视前区(mPOA)ERβ的表达。结果:与对照组比较,模型组和低浓度组小鼠在强迫游泳和悬尾实验中的运动时间和频次明显降低,血清中的DA、ERβ浓度明显降低(P＜0.05或P＜0.01),模型组、低浓度和高浓度的E₂均明显降低(P＜0.01);与模型组比较,低浓度组小鼠在强迫游泳和悬尾实验中运动时间、mPOA内ERβ表达显著升高(P＜0.05),高浓度组小鼠在强迫游泳和悬尾实验中运动时间和频次、血清DA浓度和ERβ表达均明显升高(P＜0.05或P＜0.01);与低浓度组比较,高浓度组在强迫游泳和悬尾实验中运动时间和频次、血清DA浓度和ERβ表达均明显升高(P＜0.05或 P＜0.01)。结论:大豆异黄酮可减少母鼠的抑郁样行为,尤其是较高浓度大豆异黄酮减少更为明显,而抑郁样行为的减少可能与大豆异黄酮使血清多巴胺和雌激素受体β水平升高有关。     

优化噬热栖热菌的遗传转化体系

[目的]优化噬热栖热菌Thermus thermophilus的转化体系。[方法]将质粒DNA的形态、浓度及转化时间作为变量设计噬热栖热菌T.thermophilus的转化体系,以通过直接双交换同源重组法获取Δpyr E突变体的概率为依据判定转化效率。[结果]在转化时间为2 h,使用3.0μg/m L线性质粒DNA,获取表观Δpyr E的概率为3.44×10^-5;而使用同样浓度的超螺旋质粒DNA,该概率可达1.03×10^-3;说明超螺旋质粒的转化效率高于线状质粒。质粒DNA的使用浓度及转化反应时间对转化效率亦有影响,但并非完全成正相关。使用浓度为15μg/m L超螺旋质粒DNA,在转化时间为3 h时,获取表观Δpyr E的概率达到最大值(1.36×10^-2);超过该阈值,转化效率降低。[结论]在T.thermophilus中,通过优化转化体系将基因无痕敲除突变体获取概率提高到10^-2。     

草莓生长素响应因子FvARF10和FvARF18基因的克隆及表达分析

该研究以森林草莓(Fragaria vesca)为试验材料,利用RT-PCR技术克隆草莓FvARF10、FvARF18基因全长cDNA序列。生物信息学分析表明,FvARF10、FvARF18基因开放阅读框(ORF)分别为2 056bp和2 100bp,编码685和699个氨基酸,预测其分子量和等电点分别为75.73、76.78kD和8.12、6.55。系统进化树分析表明,FvARF10与苎麻BnARF10聚为一个分支,FvARF18与桑树MnARF18聚集在一个分支上,进化关系较密切。亚细胞定位预测分析表明,FvARF10、FvARF18蛋白均定位于细胞核或细胞质中。启动子分析显示,FvARF10、FvARF18基因均具有多样化的激素应答元件。荧光定量PCR结果显示,FvARF10和FvARF18基因在草莓不同组织中均有表达,FvARF10在果实中表达较高,且在半熟果中表达量最高,而FvARF18在茎中相对表达量最高;外源激素IAA处理1h后,FvARF10和FvARF18基因受到强烈诱导均呈上调表达,而后渐恢复正常水平。研究结果表明,FvARF10和FvARF18基因可能参与草莓的营养生殖及果实的生长发育调控,且与生长素信号转导过程相关。     

中国南方双斑长跗萤叶甲地理种群遗传 结构及Wolbachia感染

【目的】双斑长跗萤叶甲Monolepta hieroglyphica为多食性害虫,可取食为害多种农作物。本研究旨在探究中国南方地区分布的双斑长跗萤叶甲地理种群的遗传多样性、遗传结构及种群间的遗传分化程度与基因流水平,探究共生菌Wolbachia在中国南方双斑长跗萤叶甲地理种群中的多样性和感染情况。【方法】以线粒体COII基因作为分子标记,对中国南方双斑长跗萤叶甲14个地理种群403头个体的COII基因片段进行PCR扩增及测序,分析单倍型多样性(Hd)、种群间遗传分化指数(F_st)和基因流(Nm),并进行分子方差分析 (AMOVA)以及Tajima’s D和Fu’s Fs中性检验,构建单倍型中介网络关系图及系统发育树。PCR扩增Wolbachia的wsp基因,对供试种群进行Wolbachia感染率检测,并利用获得的wsp基因序列进行Wolbachia株系区分和系统发育分析。【结果】在供试的双斑长跗萤叶甲403头个体中共检测到23种COII基因单倍型,在系统进化上分成两大分支。总种群Hd为0.748,各种群的Hd在0.394~0.782间。中性检验结果表明种群在进化上遵循中性模型,在较近的历史时期内没有经历明显的群体扩张事件。总种群的F_st为0.2481,Nm为0.76,AMOVA结果表明种群间的遗传分化主要来自种群内部,占方差比率的73.75%。种群间的遗传距离与地理距离间无显著相关性(R=0.2898,P=0.0640)。14个地理种群的Wolbachia感染率在92.59%~100%之间,平均感染率为97.60%;基于wsp基因序列,在检测的感染个体中共发现6种Wolbachia株系(wMhie1~ wMhie6),均属于A大组,这6种株系与已知的代表性株系区别明显而在系统发生树中单独聚为一个分支。【结论】中国南方双斑长跗萤叶甲种群遗传多样性较高,多数种群间存在明显的遗传分化,种群间基因交流较低,遗传分化与地理隔离之间无显著相关性。Wolbachia在中国南方双斑长跗萤叶甲种群中具有很高的感染率及丰富的感染类群。