基于系统发育分析的DNA条形码技术在澄清芍药属牡丹组物种问题中的应用

清晰的物种概念是材料正确鉴定的基础,是DNA条形码技术应用的前提.本文通过芍药属牡丹组植物DNA条形码数据的系统发育分析,揭示牡丹组植物的进化谱系及其与分类上“物种”的关系.在此基础上分析DNA条形码技术在牡丹组植物中应用的可能性.同时,以芍药科芍药属牡丹组植物为例,讨论DNA条形码技术在应用中存在的问题与解决方案.研究材料包括牡丹组植物目前已知的几乎所有的变异类型（种或种下分类群）共40份.DNA序列来自叶绿体基因组ndhF,rps16-trnQ,trnL-F和trnS-G4个基因,共有（含插入/缺失）5040个位点,包含96个变异位点,其中信息位点69个;核基因组GPAT基因2093~2197bp,变异位点（含插入/缺失）总数279个,其中信息位点148个.叶绿体基因组与核基因组所揭示的包括四川牡丹、矮牡丹、卵叶牡丹和紫斑牡丹在内的进化线与根据形态所建立的物种限定不吻合：（ⅰ）叶绿体基因分化明显但核基因没有明显分化——四川牡丹和紫斑牡丹的各居群系统;（ⅱ）核基因分化显著而叶绿体基因分化很小——矮牡丹和卵叶牡丹.因为这些居群系统之间存在一定程度的地理隔离,但不存在生殖隔离,出现这种两个基因组数据背离的现象可能是由于不同居群系统在进化历史中捕获了其他居群系统的叶绿体基因组.这些基因作为牡丹组植物DNA条形码的适合性分析显示,叶绿体基因在种间或居群系统之间的变异是种或居群系统内变异的4.82倍,GPAT基因在种间或居群系统之间的变异是种或居群系统内变异的2.21倍,说明这些基因可作为牡丹组植物的DNA条形码.种间或居群系统之间完全分化位点的统计结果表明,这些种或居群系统之间存在相互区别所必需的位点.通过牡丹组植物DNA条形码分析,认为：（ⅰ）物种概念对DNA条形码技术能否成功应用有十分重要的影响,拟应用DNA条形码的类?     

利用DNA ISSR分子标记技术对芍药属植物栽培品种的分类鉴定方法

以利用DNA ISSR分子标记逐级区分品种为主要研究目标,通过ISSR引物的设计与实验筛选,取得了进展。该方法类似于经典的植物形态检索表式的分类策略,不同之处在于利用基因组DNA分子性状作为品种分类的依据,即"ISSR引物结合位点"与"DNA ISSR片段长度差异"的组合信息。该方法不仅可以有效鉴定品种,而且可以很容易地生成富含遗传变异信息的0、1矩阵,通过运算揭示品种间的遗传关系与演化规律。该方法成本低廉、操作便捷,对于建立客观、科学的牡丹及芍药品种分类体系,对于芍药属品种种质资源的保存、评价与合理利用具有重要价值。应该加大支持力度推进其实际应用。     

四川牡丹和块根芍药第五号染色体异常的减数分裂证据

四川牡丹Paeonia decomposita和块根芍药Paeonia intermedia具有共同的第五号染色体减数分裂异常：与长臂相比,短臂在遗传距离和物理距离之间存在巨大的背离。短臂的遗传距离约是长臂的1/28（块根芍药）和1/50（四川牡丹）,短臂的物理距离约是长臂的1/3,物理距离是遗传距离的9倍以上。在四川牡丹中,五号染色体的环形二价体（两个臂形成交叉）和棒状二价体（仅一个臂形成交叉）的比率是1.94：98.06,而在块根芍药中是3.42：96.58。在这两个种中,棒状二价体大大多于环形二价体。四川牡丹和块根芍药第五号染色体的后期I倒位桥出现频率非常低,而且断片长度是变化的。     

革质花盘亚组野生牡丹资源的调查及保护利用建议

革质花盘亚组野生种参与了栽培牡丹的起源,在生物多样性保护和牡丹品种改良中具有重要价值。为了科学合理地保护和开发利用我国特有的野生牡丹资源,本研究通过野外实地调查,结合文献记录,在全国尺度上对革质花盘亚组野生牡丹资源的生物学特性、地理分布特点进行了系统分析。结果表明:革质花盘亚组共有5个野生种和1个杂交种,分布在秦巴山区、陕甘黄土高原和川西北黄土高原地区,其中陕西省野生牡丹资源最为丰富,并在陕西省商南县和旬阳县发现了卵叶牡丹新的原生地分布点;同时对革质花盘亚组的种群特征进行了分析,并针对革质花盘亚组种质资源的药用、观赏和油用潜在利用价值和濒危现状提出了开发利用建议和保护对策。     

野生矮牡丹高通量转录组测序分析

为探究野生稷山矮牡丹(Paeonia jishanensis)花青素等抗氧化活性物质生物合成的遗传基础,本文采用高通量测序技术Illumina NextSeqTM500对其幼嫩叶片、嫩茎和花芽混合池样本进行转录组测序分析。共获得39450个unigene,其中3563个unigene中有4106个SSR位点。在Swiss Prot数据库中注释到29420个unigene,其中11个与花青素生物合成过程相关,22个与类黄酮生物合成过程相关,15个与异黄酮生物合成过程相关;NR数据库中注释高达100%,有12个与类黄酮生物合成相关,7个与花青素生物合成相关;GO数据库中注释到24291个unigene,分为生物学过程、细胞组分及分子功能等三大类53个功能组,有21个unigene与黄酮、黄酮醇及异黄酮生物合成有关,4个unigene与花青素合成有关;eggNOG数据库中注释到38238个unigene,涉及植物生长发育过程绝大多数生命活动过程;KEGG数据库注释到5709个unigene,分别定位到6大类别42个代谢途径,其中25个unigene与花青素生物合成相关。研究表明,在稷山矮牡丹转录组序列中,共鉴定和发掘出多个涉及类黄酮化合物生物合成、花青素生物合成过程的相关基因序列及SSR位点,为下一步开展相关代谢合成途径研究奠定了基础。     

基于叶绿体 psbA-trnH 序列和 trnL-F序列的牡丹野生种间关系

对牡丹组全部9个野生种15个居群及凤丹的叶绿体psb A-trn H和trn L-F序列进行测序,并采用邻位相连法分别构建了psb A-trn H序列和trn L-F序列的系统发育树。结果显示:1)两段序列的基因树均支持牡丹组划分为两个亚组的分类方法,与前人的研究结果一致。2)psb A-trn H序列基因树表明大花黄牡丹与黄牡丹的亲缘关系最近,这与大花黄牡丹曾被确定为黄牡丹的一个变种的历史一致。3)革质花盘亚组内,基于psb A-trn H和trn L-F序列的研究结果大体一致,分歧主要在四川牡丹的地位问题。4)psb A-trn H序列和trn L-F序列基因树分别表明杨山牡丹与凤丹具有最近或较近的亲缘关系。     

牡丹根部内生细菌的分离鉴定及脂肽类物质的拮抗活性研究

【目的】从牡丹(Paeonia suffruticosa Andr.)根部组织中分离鉴定内生细菌,测定拮抗菌株脂肽类活性物质的体外抑菌活性。【方法】采用平板对峙法筛选出对牡丹灰霉病菌(Botrytis paeoniae Oadem)、牡丹炭疽病菌(Gloeosporium sp.)、牡丹黑斑病菌(Altenaria sp.)、牡丹黄斑病菌(Phyllosticta commonsii)有拮抗作用的内生细菌。基于形态特征、生理生化特性和16S rRNA基因序列同源性鉴定拮抗菌株。根据脂肽类抗菌物质合成相关基因序列对拮抗菌株进行基因扩增检测,采用酸沉淀法提取拮抗菌株的脂肽类物质,平板对峙法测定脂肽类物质的体外抑菌活性。【结果】从牡丹根部组织中共分离获得62株内生细菌,其中菌株Md31和Md33对4种病原菌均有较明显的抑制作用。Md31和Md33被鉴定为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。通过对菌株Md31和Md33进行5个脂肽类合成功能基因bmyB、fenD、ituC、srfAA和srfAB的检测,序列同源性分析,表明两个菌株具有合成脂肽类物质的能力。菌株Md31和Md33的脂肽类粗提物对所测试的牡丹病原真菌均具有不同程度的抑制作用。【结论】获得了2株对牡丹病原菌有良好抑制效果的解淀粉芽孢杆菌Md31和Md33,两个菌株的脂肽类粗提物也具有较强的体外抑菌活性,该研究为牡丹内生细菌的进一步开发应用奠定了基础。     

牡丹PsCS基因的克隆及序列分析

以牡丹品种‘赵粉’(Paeonia suffruticosa L.cv.‘Zhao Fen’)为试材,采用RT-PCR和RACE方法从雄蕊中获得了一个牡丹柠檬酸合成醇(citrate synthase,CS)基因cDNA全长,命名为PsCS,GenBank登录号为HQ449568.其cDNA全长1 564 bp,包含75 bp的5’非编码区、73 bp的3 '非编码区和一个长度为1 416 bp编码471个氨基酸的开放阅读框.序列比对和系统进化分析表明,PsCS与葡萄的亲缘关系最近,相似性达89.4％以上.     

牡丹子叶离体再生体系研究

以日本牡丹品种“太阳”为试验材料,研究不同激素组合对牡丹胚初代培养、愈伤组织诱导、分化及植株再生的影响。结果表明：牡丹胚初代培养在1．0mg／L6-BA＋0．25mg／LTDZ的MS培养基上,牡丹胚诱导率最高可达96．1％;剪取无菌子叶转接到附加含有2．0mg／L6-BA＋2．0mg／L2,4-D＋0．2mg／LTDZ的MS培基养上进行愈伤组织培养．诱导率可达100％;愈伤组织在MS＋0．5mg／LKT培养基上分化出芽,分化率达26．6％：不定芽在1／2MS＋1．0mg／LNAA＋4．0mg／LIBA生根培养基上的生根率达27％．     

一种紫斑牡丹花茶的研制及其主要香气成分分析

以紫斑牡丹(Paeonia suffruticosa var. papaveracea)花瓣为原料,采用隔离窨制,对牡丹花茶窨制过程中花坯、配花量等主要影响因子进行研究。结果表明,密闭箱桶温度21 ℃、相对湿度90%、窨制时间48 h条件下经一窨一提获得的花茶,感官评审花与茶叶的协调度高、香气高锐持久、茶汤滋味醇正鲜爽。采用气相色谱-质谱联用仪分析花茶香气成分,新鲜花瓣与茶叶配比5:1窨制48 h的花茶苯乙醇、香叶醇、橙花醇含量较高,其香气高扬、茶汤醇正鲜爽,配比2.5:1的花茶上述成分含量和感官其次,而拌和型茶品透素欠鲜爽。发酵或发酵揉捻花瓣窨制的花茶乙醇、环氧芳樟醇及高级烷烃含量较高,其主要赋香物质低于新鲜花瓣含量,渥味明显,茶汤有浊气欠鲜爽。