大黄属(蓼科) 植物ｎｄｈＦ 基因的适应性进化

大黄属(Rheum L.)是蓼科(Polygonaceae)中一个高度分化的大属,广泛分布在亚洲和欧洲的高山和沙漠地区,全世界约60种,其中在青藏高原及其邻近地区发现了约40种。该属种的高度分化曾被推测是第三纪末青藏高原的快速隆升以及第四纪气候的反复变化所引发的适应性辐射导致。为进一步了解大黄属植物辐射式物种分化的分子适应机制,该研究选取34个形态上多样化的大黄属物种,利用系统发育分析软件,在时间框架下采用位点模型和分支模型对大黄属的叶绿体ndhF基因进行了适应性进化分析。结果表明：大黄属植物的分子进化系统树呈现短而平行的辐射式分支式样,显示出典型的物种快速辐射多样化特征;用位点模型检验ndhF基因是否存在经受正向选择(ω>1)时,在氨基酸水平上共鉴定出3个NDHF亚基的正选择位点(188H,465H,551L),对NDHF亚基的二级结构进行分析后发现编码的188H氨基酸位于α螺旋上。大黄属植物可能通过这些结构域的适应性进化,适应青藏高原的快速隆升以及第四纪气候的反复变化而引发的陆地生态系统改变。该研究结果可为今后对该属植物的实验分析提供首选位点。     

三种苦苣苔对石灰土和红壤的适应性分析

为探讨苦苣苔科植物对其岩溶生境的适应性,该研究选取黄花牛耳朵(Primulina lutea)、紫花报春苣苔(Pri.purpurea)和桂林蛛毛苣苔(Paraboea guilinensis)三种苦苣苔科植物,将其栽种在石灰土及红壤两种不同类型的土壤中,观测记录其生长性状并对其叶片元素含量进行测定和比较。植株采集过程中,同时采集自然生境中三种苦苣苔科植物叶片及取样植物基部土壤,并对叶片及土壤元素的含量进行测定,作为今后苗圃试验的参照。结果表明:三种苦苣苔科植物在两种土壤上的生长状况及适应性具有差异,其在石灰土上生长良好,在红壤上生长较差;在两种不同土壤中,除N外,桂林蛛毛苣苔的叶片其他元素(P、K、Mn、Mg、Ca、Zn、Cu)差异极显著(P0.01);除P外,紫花报春苣苔的叶片其他元素(N、K、Mn、Mg、Ca、Zn、Cu)差异极显著(P0.01);除N、Cu、Ca外,黄花牛耳朵的叶片元素(P、K、Mn、Mg、Zn)差异极显著(P0.01);三种植物的叶片元素比值,除少数值没有差异外,大部分指标差异都极显著;对叶片元素与栽培土壤元素的相关性分析,发现植物叶片Mn元素与土壤中N、Ca、Mg、Zn、Mn、有机质含量等呈正相关,土壤P元素与叶片中N、P元素呈正相关,而与叶片中Zn元素呈负相关关系。在其他栽培条件一致的条件下,土壤因素及物种差别是造成黄花牛耳朵、紫花报春苣苔和桂林蛛毛苣苔适应性产生差异的主要原因。     

金花茶花瓣转录组分析及花瓣发育调控基因挖掘

花瓣大小是影响金花茶(Camellia nitidissima)观赏价值的主要因素之一,但金花茶花瓣发育形成机制尚不清楚。将金花茶花瓣发育过程划分为幼蕾期(S1)、初蕾期(S2)、显色期(S3)、半开期(S4)、盛开期(S5)五个阶段,利用RNA-seq技术分析花发育过程中转录组的动态变化,以期对金花茶花瓣发育形成的转录机理进行初步探究。通过对金花茶花瓣发育过程中的差异表达基因进行富集分析和趋势分析,发现生长素转导途径所含差异表达基因数量最多,部分AUX1/LAX共转运体、AUX/IAA基因、SAUR等生长素应答基因在开花过程中明显上调,表明生长素是调控花瓣生长重要的调控因子。MYB、bHLH、锌指蛋白等转录因子、木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶(XTH)、果胶酯酶(PE)、果胶裂解酶(PL)等部分下游功能基因,其中XTH显著富集于GO分类中的水解酶活性,表明它们可能对金花茶花瓣的生长起重要调控作用。此外,对FT、SOC1、AP3、PI、SEP3等开花调控关键基因在金花茶花瓣发育过程中的表达情况进行了分析,结果表明这些基因主要以中低表达为主。高表达基因进行KEGG富集分析结果表明,次生代谢物质合成伴随着金花茶花瓣的整个发育过程。这些结果为进一步揭示金花茶花瓣发育的转录调控机制奠定了理论基础。